奇石乐全新测量组件,推进生产优化进程


Our journey to Industry 4.0 and the smart factory demands digitalization of the piezoelectric measuring chain. As well as continuously developing the necessary components such as the maXYmos process monitoring system, Kistler is also launching innovations such as the new mICA digital charge amplifier with IO-Link connectivity.

Piezoelectric quartz sensors are used to measure parameters such as pressure, force, torque and acceleration in many industries. This was made possible by the invention of the analog charge amplifier back in 1950. It converts the minimal electric charge from the quartz crystals into commonly used measurands. With the advance of automation and digitalization, sensors have an increasingly important part to play in production: in fact, they are absolutely essential to ensure that reliable data is available for Industry 4.0.

New digital charge amplifiers from Kistler network PE sensors with the production environment via Ethernet or IO-Link.
The new charge amplifiers for piezoelectric sensors from Kistler bridge the divide between analog and digital – and with connectivity via IO-Link, they point the way to the future.

工业4.0和智能工厂的实现,离不开压电测量链的数字化发展。除不断开发maXYmos过程监控系统等必要组件外,奇石乐还推出了一系列创新产品,如支持IO-Link技术的新型mICA数字电荷放大器等。

1950年,模拟电荷放大器的问世,使运用压电式石英传感器测量压力、力、扭矩、加速度等参数成为可能。模拟电荷放大器将石英晶体中的最小电荷转化为常用测量值,如今仍广泛应用于诸多行业之中。随着自动化和数字化技术的发展,传感器在生产中的重要性日益提高,事实上,想要完成工业4.0建设,传感器提供的可靠数据不可或缺。

克服传输速率挑战

电荷放大器是压电测量链的核心组件,因此也必须适应新的生产条件和要求。为积极响应工业4.0的号召,将模拟测量信号直接转换为数字化数据,是实现智能测量链的重要一步。对于电荷放大器也是如此,数字电荷放大器的优势更加显著。数字电荷放大器能够与高级系统持续交换数据,且无需加装额外组件。此外,数字电荷放大器可将原始模拟信号转换为数字信号,消除了模拟方案中因电感或电容耦合产生的干扰变量。

奇石乐推出dICA(数字工业电荷放大器),成为全球首家提供具备上述所有优势的解决方案的供应商。5074A数字电荷放大器不仅支持工业以太网通信,还具有20-1,000,000 pC的极宽量程。该产品拥有多达四个通道,提供了极佳的灵活性和可控性:放大器各通道可通过精确定时单独激活,因此,仅需部署一个dICA,即可实现多进程同时运作。最重要的是,5074A单通道采集率高达50kSps,可实现周期高达100μs的实时测量数据传输。

通过IO-Link技术实现卓越的连通性

生产应用中,每个额外组件的尺寸和重量都至关重要,在机械臂等基于自动化技术的活动部件上安装传感器时尤其如此。为此,体小量轻的数字电荷放大器应运而生。与小型模拟电荷放大器相比,数字电荷放大器无需加装任何硬件。然而,在许多应用中,高传输率、宽量程或多通道并非用户的重点诉求。因此,奇石乐专门为此类应用开发5028A电荷放大器,用于替代5074A。5028A采用单测量通道设计,不仅体小量轻,而且支持通过IO-Link技术实现高效通信。

凭借上述优点,微型工业电荷放大器(mICA)可以无缝集成到数字架构中。mICA内置模拟和数字两种接口,用户可通过数字接口直接访问数据。同时,由于支持IO-Link技术,系统发生变化时,放大器将直接传递新的参数。值得注意的是,为防止测量曲线出现误差,必须保证放大器与高级系统的周期时间相匹配。采用数字工作模式时,mICA的采集周期时间仅为0.6 ms,但足以应对大多数工业应用。需要更高传输速度来捕获或控制高速过程的用户则可选用模拟工作模式,针对此类需求,mICA可以加装复位/操作输入端实现。

此前,由于技术或成本原因,测量链数字化在很多应用领域难以实现;如今,数字电荷放大器5074A和5028A的诞生,标志着奇石乐又一次突破挑战,为数字化测量带来全新的可能性。无论是具备最佳数字化性能和超高传输率的dICA,还是灵活、小巧的mICA,均是迎合未来智能工厂和工业4.0需求的数字测量技术解决方案。

顶尖过程监控解决方案

测量系统也需顺应数字化发展趋势。测量系统依靠传感器数据将生产流程可视化,并根据具体需求调整流程。奇石乐maXYmos过程监控系统现已成为许多行业中不同应用场合的首选解决方案,如连接器和医疗技术产品的组装、汽车零部件的生产等。maXYmos系统分为三个版本:BL版(入门版)、TL版(高级版)和NC版(数控版),所有版本均适用于手动工作站和高度自动化生产线。

maXYmos系统监控两个关联变量(X和Y,通常是力/位移或力/时间),并根据用户选择的评估标准,判断二者的数值是否符合加工或生产过程的预期要求。这些信息极大提高了生产过程的透明度和可靠性:根据系统传感器提供的数据,用户可对生产过程进行优化(如设置合格和不合格零部件的自动分离功能等),从而增加资源利用率,提升成本效率,提高产品质量。

TL版和NC版配备最新maXYmos系统(1.7),首次支持OPC UA技术,大幅改善了数据一致性及系统本身与高级系统的联网性能。与产品周期相关的数据保存在专用OPC UA事件中,这是确保数据一致性的关键。如今,maXYmos系统可以直接与机器控制器进行通信,因此,全自动分离不合格零部件等功能已成为可能。直接通信功能是maXYmos系统的一个主要优势,当系统安装在高度自动化生产单元中时尤其如此。

测量链数字化,释放技术潜力

奇石乐始终致力于过程监控系统的开发,并于近期发布了一款针对医疗技术行业的新版本系统——maXYmos TL ML。该版本专门针对小力值量程作出优化,配备符合FDA要求的用户管理功能,可追踪生产过程中的所有变化。

随着新版maXYmos系列过程监控系统以及dICA和mICA数字电荷放大器的推出,奇石乐为客户优化工业生产提供了更多、更广泛的可能性。未来,奇石乐会继续注重测量链的数字化工作,通过在工业生产中部署测量技术,为客户带来更多附加价值。