研华
活动+

EtherCAT同动控制 推升TFT-LCD制造生产效能

  • 林稼弘
凌华EtherCAT主站向来广泛支持多元从端设备,利于用户灵活选用不同马达,无需受到特定厂牌束缚,连带降低采购费用;综合两方面因素,连带为该点灯检测设备商创造15~30%节流效果,成效可见一斑

毫无疑问,LCD制造与相关显示设备的制造产业前景堪称亮丽,保守预估,2020年之前全球平板显示器产量将是目前规模的3倍或更多,显见成长力道强劲。

TFT-LCD制程分为阵列(Array)、组立(Cell)与模块组装(Module Assembly)三段,先产出薄膜晶体管TFT阵列,再结合CF(彩色滤光片)基板、注入液晶、贴上偏光片,形成液晶Cell,最终与背光板、驱动IC、电路板等多种零件组合为面板。无论前中后段皆需进行缺陷检测,譬如后段的点灯检测作业,即是探查点缺陷、线缺陷或Mura等瑕疵的关键步骤。

点灯检测机与多数TFT-LCD后段制程生产设备一样,都有体积大、距离长等共同特征,适合走分散式运动控制模式,以往普遍采用MNET、HSL等传统串行式控制技术,但随著面板尺寸不断变大,单轴控制不再合宜,多个操作轴变成关键配置,这种扩展对机器控制与精度形成重大挑战;为了解决效能不彰等等盲点,驱使设备制造商寻求新的、更强大的控制技术架构,多数业者几经评估,皆选择EtherCAT做为升级目标。

为求改善效率,业主纷纷转进EtherCAT架构

以某家TFT-LCD点灯检测设备商为例,历时4周完成EtherCAT升级,将原本仅控制1组龙门的型态,转换为可同步控制3组,其间同步命令的处理延迟小于1毫秒,以致生产效能明显跃升,建置成本大幅减少;此案不论在新旧系统的转换速度,乃至后续展现的效益,都羡煞同业,颇值得一探究竟。

凌华科技自动化事业中心市场开发经理杨家玮指出,伴随加工件(屏幕)尺寸愈来愈大,使TFT-LCD后段制程加工与检测设备,开始从单驱控制模式变为龙门控制,期望藉由两轴同动,解决单驱之下横梁两端受力不均的罩门,消弭原本过大的追随误差(高于10微米)、提高加工精度。

然而透过MNET等传统架构执行龙门控制,仍有一些缺失。首先若以旧的串行通讯架构进行长距离传输,容易受到杂讯干扰;其次受限于带宽而影响传输速度,连带折损控制效能,造成产能不彰。

上述点灯检测设备商便为了改善这些缺点,决定寻求新一代运动控制方案。其经过深入研究,深觉EtherCAT技术最有助于实现高同步控制能力,减少杂讯干扰,并可凭借优越的传输带宽大幅提升产能,此外还能从配线简洁等各种不同面向实现节省成本综效,更重要的,新旧系统转换历程并不冗长,基于这些惊喜发现,确定执行EtherCAT升级计画。

EtherCAT实现多轴同动,生产效能激增20%

不可否认,系统换转往往耗时费工,主要症结在于,原本基于旧架构开发的控制程序必须打掉重练,因应新架构全盘改写。杨家玮说,所幸该点灯检测设备商早先已采用凌华MNET运动控制卡,也使用凌华APS Function Library函式库,有效提高各项软件程序的重复利用性,如今即使转而启用凌华PCIe-8338(基于EtherCAT架构的运动控制卡),也不需大费周章改写程序,使转换历程得以压缩在短短4周内。

谈及EtherCAT之所以能促进生产效能,除在于PCIe-8338可支持3组龙门的同步控制外,更是拜「去中间化」效应所赐。杨家玮解释,在MNET等串行通讯架构下,通讯卡必须结合中间的控制模块,才能控制伺服马达,每个模块可接4个马达,同步控制范围就仅限于这4座马达,举例来说有A、B两模块,前者接编号1~4马达,后者接5~8马达,用户欲将第1号、第7号马达形成龙门,是不可能的事,因为无法跨越模块界线;反观EtherCAT,主从之间不必借助中间模块,所有马达不论编号,都可两两构成龙门,最多允许3组(共6轴)同动。

因模块消失、加上6轴同动,用户在开发控制程序时,便不再受到Layout或机构限制,可任意调配同动标的,顺势将以往顺序式生产流程,调整为连续式流程,确保站点之间持续滚动不停歇,让该点灯检测设备商提高20%生产效率。

另由于控制层结构简化,减少模块配置成本,加上凌华EtherCAT主站向来广泛支持多元从端设备,利于用户灵活选用不同马达,无需受到特定厂牌束缚,连带降低采购费用;综合两方面因素,连带为该点灯检测设备商创造15~30%节流效果,成效可见一斑。

更多关键字报导: 凌华科技(ADLINK) EtherCAT