Automatisierung steigert Prüfgeschwindigkeit um den Faktor 10

Innerspec Technologies setzte auf Beckhoff PC-based Control für ein flexibles, zerstörungsfreies Prüfsystem in der Luft- und Raumfahrt, das präzise Prüfungen und schnelle Anpassungen ermöglicht.

Als Innerspec Technologies von einem wichtigen Akteur der Luft- und Raumfahrt mit der Entwicklung eines zerstörungsfreien Prüfsystems beauftragt wurde, entschied sich das Unternehmen für die flexible Automatisierung mit PC-based Control von Beckhoff. Die offenen Steuerungs-, Motion- und Netzwerktechnologien der robotergestützten Lösung ermöglichen die Prüfung unterschiedlichster Teilegeometrien bei einem stark erhöhtem Durchsatz. Die Maschinen für die Luft- und Raumfahrt müssen für eine immens große, nicht genau bekannte Vielfalt von Teilen funktionieren.

Angesichts dieser zu erwartenden Vielfalt an Teilen und Prüfverfahren setzte Innerspec auf die Flexiblität der offenen, skalierbaren Steuerungstechnik von Beckhoff. „Der Automatisierungsansatz von Beckhoff passt zu uns“, sagt Cory Grant, Leiter Systems Engineering bei Innerspec. „Die offenen, flexiblen Technologien mit einer soliden Dokumentation ermöglichen die passgenaue Auslegung der Produkte für die jeweilige Anwendung.“

Automatisierungssoftware erleichtert die Entwicklung

Der Schlüssel zur verbesserten Funktionalität und Flexibilität des zerstörungsfreien Prüfsystems war laut den Innerspec-Experten die Beckhoff Software TwinCAT. Neben der Bündelung von SPS und Motion Control biete diese eine durchgängige Entwicklungs- und Laufzeitumgebung für alle Aspekte der Automatisierung. Gemeinsam entwickelten sie die Bedienoberfläche für die Maschine mit TwinCAT HMI, das die moderne UX-Erstellung mit Webdesign-Standards wie HTML5 und JavaScript unterstützt. Zusätzlich profitiert das System von Innerspec auch vom TwinCAT XML Server.

Zentrale Steuerung des Aerospace-Prüfzentrums

Der Beckhoff Embedded-PC CX5130 steuert das gesamte System und erfasst über EtherCAT-Klemmen die Sensordaten am End-of-Arm-Tooling. Diese werden via OPC-UA und MQTT an die Analyse-PCs weitergeleitet. Der PC koordiniert die Bewegungen von vier Achsen mit Servomotoren sowie weiteren Motoren und Robotersteuerungen. Das System ermöglicht die präzise Unterwasser-Prüfung von großen, schweren Teilen. Ein speziell entwickeltes Servosystem stellt sicher, dass der Drehtisch stabil bleibt, wenn er den Boden eines Tanks erreicht. „Wenn sich der Drehtisch hebt und senkt, synchronisieren softwarebasierte Getriebefunktionen aus den TwinCAT-Bibliotheken die Motoren perfekt“, verdeutlicht Cory Grant.

Zwei Servoverstärker AX5206 treiben die Motoren an und integrieren Sicherheitsfunktionen wie STO und SS1/SS2 über Safety-over-EtherCAT. Die Echtzeitkommunikation sorgt für eine präzise Synchronisation der Bewegungen. Dank der One Cable Technology (OCT) konnte der Zeit- und Kostenaufwand für die Verdrahtung reduziert werden. EtherCAT ermöglicht zudem einen schnellen Wechsel der End-of-Arm-Werkzeuge und unterstützt unterschiedliche Inspektionsverfahren.

Leistungsschub durch nahtlose Integration

Die Umstellung auf Beckhoff-Technologien ermöglichte Innerspec, die hohen Anforderungen eines Großkunden aus der Luft- und Raumfahrt zu erfüllen. Das NDT-System Twin Robotic bietet Flexibilität, um künftig neue Teile und Prozesse zu integrieren. Besonders hervorzuheben ist die Möglichkeit, benutzerdefinierten C++-Code in TwinCAT zu verwenden, was die Prüfgeschwindigkeit und -genauigkeit deutlich steigert. Im Vergleich zu herkömmlichen Treibern, die Updates alle 1 ms ermöglichen, erreichen die Softwarealgorithmen in TwinCAT eine Geschwindigkeit von etwa 100 µs, wodurch Instrumente im Grunde zehnmal schneller ausgelöst werden können.

Die PC-basierte Steuerungstechnik von Beckhoff verbesserte auch die Benutzerinteraktion, etwa durch TwinCAT HMI mit EtherCAT-Diagnose und den TwinCAT XML Server. Cory Grant betont: „Mein Ziel bei der Entwicklung von Systemen ist es, sowohl die Maschinenbediener als auch das Wartungspersonal zufriedenzustellen. Bei Twin Robotic wissen wir, dass die Anwender das Aussehen, die Haptik und die Oberfläche der Maschine lieben, zusammen mit der Zuverlässigkeit und Flexibilität des Systems.“

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