饲喂技术的数字化

摘要

送料技术是自动化生产中的关键环节。为了利用仿真技术开发送料系统，必须了解设备的物理特性。作为送料技术领域的专家，RNA集团借助Polytec 的测量技术，解析所有相关的物理现象，并通过分析模型将其引入数字世界。

动机

供料技术已成为自动化生产中不可或缺的一部分。供料系统的任务是对散装物料（例如盖子、螺丝、乐高积木、弹药、药片等）进行分拣，并以特定的速度和输出方向将其输送至主生产系统。

供料系统是一个关键接口。如果供料系统因故障而停机，整个生产工厂将陷入停滞。零部件供应中断意味着生产停工，而生产停工则会造成不必要的成本。因此，供料系统必须具备高技术可用性，并始终满足其预期的性能指标。

给料系统是根据振动输送原理工作的。在特定工作模式下，驱动单元以100 Hz的频率振荡。这会引发输送过程，使供料件开始沿特定方向移动。该输送过程源于供料件与供料系统之间不断重复的微冲击。每个供料系统都是独一无二的，专为特定的供料件量身定制。在开发供料系统时，关键在于对振动驱动进行精准调控，使产生的运行模式能够形成稳定的输送过程。传统上，先建造送料系统，然后在车间通过反复试错调整振动驱动，直至找到满意的解决方案。作为全球技术和市场领导者，RNA集团开发了一种新方法：在系统建造之前，利用仿真技术对送料系统进行完全数字化的设计。然而，要开发仿真模型，必须了解机器的物理特性。

申请请至Polytec

自2017年以来，我们一直与Polytec 合作，对RNA产品组合中的各种驱动架构进行解码，并将其引入数字世界。如今，在Polytec 进行测量的一天已有了一套成熟的流程。事先会利用CAD模型确定测量点，随后应用工程师会离线进行指导，并据此定义坐标系。进给系统通常已提前运抵Polytec ，并在测量实验室中完成安装调试。

由于运行模式具有三维空间特性，因此采用扫描式三维激光多普勒振动计进行Full-field 振动分析。该振动计还与工业机器人（^RoboVib®）相连，以便根据需要快速、灵活地调整测量位置。

测量在时域内进行，所有测量点均通过另一台用作触发器的1D激光多普勒振动计进行同步。为了解析驱动装置的物理行为，在一系列实验中逐步改变其结构力学特性。具体措施包括安装或移除弹簧元件、调整弹簧角度，以及改变特定元件的质量特性。通过集成电磁铁和控制单元对送料系统进行激励。激励始终在与运行相关的模态的共振范围内进行。随后，利用三维激光多普勒振动计测得的结构响应作为后续分析的基础。

Polytec的评估软件用于分析测量数据。用于送料技术的振动驱动装置通常应表现为经典的质量-弹簧-阻尼器元件，其中质量在约100 Hz的激励范围内应具有刚体特性。借助3D激光多普勒振动计的精确测量，我们可以立即判断驱动装置上的振动质量是否表现为刚体，或者刚体工作模式是否叠加了干扰性变形。在这种情况下，我们可以针对变形点相应地优化驱动装置，以确保输送过程长期稳定。得益于Polytec 的测量技术，这一优化步骤已多次成功实施。

数字化喂料技术

测量结果最终用于为每个振动驱动装置建立仿真模型。这是一个解析模型，其中例如自由度和运动学约束条件均由测量数据推导得出。模型的建立和参数化只需进行一次。一旦某个驱动单元被完全解析并建模，它就会被存储在RNA仿真软件Digital Motion中，并可用于所有未来的项目。 Digital Motion 是一款云原生软件，RNA 及所有外部客户均可通过 www.designforfeeding.com向RNA及所有外部客户开放。

借助 Digital Motion，新送料系统开发中驱动装置的结构力学可在几秒钟内得到优化。驱动优化方面的专业知识存储在软件中，极大地加速了送料系统的开发。经过数字化优化的送料系统最终将带来技术可靠性高且稳定的输送过程。