TwinCAT Vision 助力軟膠囊檢測設(shè)備的
性能優(yōu)化與升級
中國擁有利用中草藥及其它天然成分手工制作藥品的悠久歷史傳統(tǒng)，而北京鑫航成科技發(fā)展有限公司（簡稱鑫航成）始終致力于在傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)之間架起一座橋梁，不斷努力研發(fā)高品質(zhì)、高標準的醫(yī)藥加工設(shè)備，生產(chǎn)出更高質(zhì)量的藥品。鑫航成公司總部位于河北省廊坊市，他們憑借創(chuàng)新的技術(shù)和解決方案，在軟膠囊醫(yī)藥設(shè)備領(lǐng)域擁有很強的競爭力。
軟膠囊指通過不同的工序填充、封包一定量的液體原料藥物而制成的一種膠囊劑，它總是通過同一個固定的步驟，將重要的藥物成分（如維生素溶液）安全地封裝于藥用明膠制成的軟質(zhì)囊殼中。軟膠囊劑的使用和攝入方便，深受藥品、化妝品和營養(yǎng)補充劑市場青睞。最終檢驗確保最后成品的外觀色澤一致、圓整均勻，并剔除有氣泡或表面有顆粒雜質(zhì)的瑕疵品。
通過 TwinCAT Vision 和 TwinCAT HMI 實現(xiàn)的高度集成化的軟膠囊檢測機
鑫航成成功研制了國內(nèi)第一臺全自動高速軟膠囊機和第一臺高效履帶式全自動軟膠囊干燥機。鑫航成始終堅持“精益求精，創(chuàng)新無限”的企業(yè)宗旨，特別關(guān)注新技術(shù)和革新技術(shù)的應(yīng)用。從 2015 年開始，鑫航成引入倍福基于 PC 的控制技術(shù)和 TwinCAT 3 自動化軟件作為主要的控制平臺。2020 年，鑫航成率先在軟膠囊檢測行業(yè)中采用倍福的 TwinCAT Vision 功能，推出了高度集成化的控制解決方案。
最新一代軟膠囊檢測設(shè)備采用倍福軟件平臺，將 TwinCAT HMI、TwinCAT PLC 和 TwinCAT Vision 等所有功能無縫集成在一個統(tǒng)一的平臺中，極大地簡化了控制架構(gòu)，提高了設(shè)備的一體化程度。該控制方案具有結(jié)構(gòu)簡潔、智能化程度高、速度快、精度高的特點，在 2021 年全國藥機展覽會展出后，引起了廣泛的關(guān)注。
# TwinCAT 平臺集成機器視覺功能
TwinCAT Vision 將機器視覺功能集成在 Runtime 中執(zhí)行。在同一個開發(fā)平臺上對圖像處理和邏輯控制功能進行編程，確保任務(wù)周期與圖像處理代碼的固定刷新時間一致。此外，所選擇的硬件平臺滿足了由此產(chǎn)生的控制節(jié)拍需求。在這個項目中，一臺搭載 Intel® Xeon® 處理器（12 核）并配備獨立顯卡的 CX2072 嵌入式控制器為實現(xiàn)數(shù)據(jù)密集型圖像處理應(yīng)用等所有功能提供了充足的計算能力。
由于機器視覺程序與 PLC 邏輯控制程序都運行在同一個軟件平臺中，因此，不需要額外的通信時間開銷。所有任務(wù)在 TwinCAT Runtime 實時環(huán)境中的無縫交互確保設(shè)備的圖像處理和分揀功能之間不會出現(xiàn)任何通信延遲，大幅提升了系統(tǒng)的吞吐量。
軟膠囊檢測設(shè)備的機器視覺功能涉及到對軟膠囊產(chǎn)品的異色、異形、黑點、氣泡等瑕疵的檢測判斷。TwinCAT 視覺庫提供了對于圖像預(yù)處理、顏色區(qū)分、外觀輪廓分析、斑點檢測等功能，可以很好地滿足軟膠囊檢測設(shè)備的需求。通過開放式模板還能針對客戶應(yīng)用開發(fā)單獨的圖像處理功能。
一臺性能強大的 CX2072 嵌入式控制器用作鑫航成開發(fā)的高速軟膠囊檢測機的一體化控制平臺。
# 機器視覺操作
與 PLC 人機交互集成在統(tǒng)一的 HMI 中
傳統(tǒng)的機器視覺有一個獨立于 PLC 的控制系統(tǒng)，為了操作方便，機器視覺通常會有一個操作界面，因此，需要兩臺獨立的 HMI 來同時操作機器視覺系統(tǒng)和 PLC 控制器，這必然帶來了操作上的不便。
另一方面，通過 TwinCAT HMI 能夠?qū)⒓傻?PLC 和圖像處理功能的可視化整合到同一個用戶界面中，進一步簡化了開發(fā)過程。同時，由于設(shè)備不再需要配備兩個獨立的控制平臺和兩臺顯示設(shè)備，進一步降低了硬件成本。該項目中使用的是操作非常便利的倍福 CP2919 多點觸控控制面板。
# 總結(jié)
TwinCAT Vision 圖像處理解決方案有別于傳統(tǒng)的機器視覺解決方案，它可以與 PLC 和 HMI 功能完美結(jié)合在一起。一體化的設(shè)計可以極大地簡化系統(tǒng)架構(gòu)，為客戶提供更為簡潔靈活的解決方案。運行在 TwinCAT Runtime 中的視覺代碼可與 PLC 直接交互數(shù)據(jù)，無通信延遲，從而有效地利用控制器的資源，提高控制系統(tǒng)的節(jié)拍。TwinCAT Vision 以普通電氣工程師熟悉的編程語言處理常見的視覺需求，顯著減少了機器視覺功能的開發(fā)工作量，編程工作也不再需要由圖像處理工程師完成。
硬件成本的節(jié)約和開發(fā)工作的簡化，使得鑫航成能夠向制藥企業(yè)提供價格具有競爭力的高端高速檢測解決方案。
隨著 PC 技術(shù)的不斷發(fā)展，倍福 PC 控制器性能的提高以及更多新的視覺功能的擴展，TwinCAT Vision 必將越來越多地應(yīng)用于各種機器視覺場景中。
關(guān)于德國倍福
倍福（Beckhoff）是一家專注于自動化新技術(shù)的德資企業(yè)，創(chuàng)立于 1980 年，總部位于德國威爾市。作為全球自動化技術(shù)的驅(qū)動者，倍福定義了自動化領(lǐng)域的許多標準，是國際標準的制定者和推動者。公司所生產(chǎn)的工業(yè) PC、現(xiàn)場總線模塊、驅(qū)動產(chǎn)品和 TwinCAT 自動化軟件構(gòu)成了一套完整的、相互兼容的控制系統(tǒng)，可為各個工控領(lǐng)域提供開放式自動化系統(tǒng)和完整的解決方案。經(jīng)過 40 年的發(fā)展和努力，倍福已在世界各地設(shè)立 30 多家分支機構(gòu)，加上全球的合作伙伴，業(yè)務(wù)遍及 70 多個國家和地區(qū)。
倍福于 1997 年進入中國市場，中國區(qū)總部落戶于上海市北高新產(chǎn)業(yè)園區(qū)，現(xiàn)有員工 300 人，辦事處遍及國內(nèi) 30 座大中城市。創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案廣泛應(yīng)用于風力發(fā)電、半導(dǎo)體、光伏太陽能、電子制造、金屬加工、包裝機械、印刷機械、塑料加工、輪胎加工、木材加工、玻璃機械、物流輸送以及樓宇自動化等眾多領(lǐng)域。
公司傾力推廣的 EtherCAT 實時工業(yè)以太網(wǎng)于 2014 年成為中國國家推薦性標準，并已入編工信部的《國家智能制造標準體系建設(shè)指南》。作為一家技術(shù)驅(qū)動型公司，倍福一直注重在技術(shù)上尋求突破創(chuàng)新，在業(yè)內(nèi)享有“創(chuàng)新引擎”的美譽。倍福基于 PC 的控制技術(shù)具有良好的開放性，它支持所有主流的工業(yè)通信協(xié)議，將 IT 技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)和自動化技術(shù)完美融合在一起，為實現(xiàn)工業(yè) 4.0 和智能制造奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。
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