Epson类比I/O控制技术实现高精度涂胶机械手臂

台湾爱普生产业科技事业部机器手臂自动化营业部解决方案服务处经理陈子轩。

毫无疑问，涂装制程可谓各项工业的基础工序，喷涂品质的好坏，往往决定产品的价值与价格，重要性不言可喻；随着自动化、智能化趋势来临，多数制造商亟欲藉助机器手臂搭配运动控制技术，藉以减轻人工涂胶加工的负荷，也顺势增强自身承接少量定制化工件订单的实力。

然而想要训练出胜任涂胶工作的机械手臂，其实并非易事，因为不管是鞋类或各式消费性电子产品，通常并非一个平面，而是一个轮廓，其间充斥许多高低点位，纵然像是鞋底、电子产品底层等等趋向于平面，也经常带有复杂曲线；换言之，无论是平面涂胶或3D涂胶，皆需历经极其繁琐的教点、路径教导程序，难免耗时费工、影响既定生产进度。

即便好不容易完成教点，让机械手臂上线执行喷涂任务，由六轴同时运动，但不可讳言，欲使六轴的移动速度控制在一致水准，难度非常高，既然无法达到等速，便容易导致出胶量不均匀，譬如转折处常有积胶现象，其余路径也偶有断胶情况，因而影响涂装品质。

有监于此，全球工业应用机器人与机器手臂领导厂商爱普生(Epson)特别开发类比信号与自动高度控制技术，一方面标榜用户仅需设定涂胶物件的起点与终点，即可快速示教复杂曲面，顺利训练涂胶机械手臂，二方面在手臂作动过程中，会持续针对点胶针头与工作平面之间的距离，乃至于涂胶机的出胶速度与出胶量，持续进行调整补正，确保点胶高度、出胶量恒常维持均等。

仅需3个工作天，完成教点与程序开发

台湾爱普生产业科技事业部机器手臂自动化营业部解决方案服务处经理陈子轩表示，现阶段市场上已有若干自动涂胶解决方案，主要以PC-based伺服马达控制(XYZ Table)为核心，搭配雷射传感器执行点胶高度的补正，但此外若想根据针头移动速度做涂量控制，便需要结合运用涂胶专用机，由其他厂商提供，与XYZ Table供货来源完全不同；正因如此，用户端工程师必须进行异质系统整合，由于复杂度较高，往往需要耗费一周时间。

试想，倘若企业规划透过产线复制方式，原本打算满足急单赶工需求，无奈每条产线要启动自动涂胶机制，都得花上长达一周时间，确实缓不济急；更何况，与深具多自由度、高灵活度的关节式机器手臂相比，XYZ Table似乎也难以胜任高精度涂胶作业需求。

陈子轩表示，反观Epson提供的类比信号与自动高度控制技术方案，个中涵盖几个关键元素，首先是Epson机器手臂，譬如C4或C8等系列的六轴手臂产品，且连同硬件一并提供RC+手臂控制软件。另外需搭载类比I/O控制卡、支持类比控制的涂胶机，及雷射传感器，藉以执行类比输入控制、类比输出控制，前者藉由雷射传感器反馈Z轴高度、以实时修正针头与喷涂表面之间距离，后者则根据手臂与涂胶头的移动快慢来控制出胶量多寡，如果移动速度快就增加出胶量、避免形成断胶，相反的如果移动速度慢便减少出胶量、防止积胶或溢胶现象。

他不忘提醒，涂胶机必须支持类比控制，而非常见的数码控制，只因数码控制仅依据设定值来控制ON、OFF，如此而已，无法调整高度，也难以搭配手臂速度而均匀控制出胶量。综观机械手臂、类比I/O控制卡、涂胶机、雷射传感器等四大组成要素，前两者由Epson供应，后两者则源自其他供应商，但Epson会提供明确的支持清单，确保用户所选择的标的，都能够与Epson机器手臂整合运作。

值得一提，关于自动喷涂过程所需之高度控制、胶量控制等应用语法，皆已整合在RC+软件之内，因此只要懂得开发手臂控工艺序的工程师，都能轻易上手撰写涂胶控工艺序，使企业无需大费周章汇集不同专业人士，便可大幅缩减开发时程，同时显着降低系统整合难度。整体而言，假使透过Epson解决方案启动自动喷涂作业，所有前置准备工作，可望在3个工作天内完成，与XYZ Table相比，上线速度加快近一倍，若以多条复制线而论，假使每条产线的前置作业期缩短2~3天，累积起来就可能省下数周时间，可望大幅增强企业的产能与竞争力。

妙用CAD to Point，自动生成喷涂路径

深究Epson之所以能帮助用户加快涂胶前置作业节奏，RC+可谓关键，它不仅提供核心控制软件，还提供一套非常重要的CAD to Point功能。陈子轩说明，许多喷涂工作平面上都有曲线路径，导致所需示教的点位数量颇大，连带容易拖长前置作业期；然而一旦采用CAD to Point，便可直接把物件的CAD图档加载至软件当中，如此一来，软件就会根据这个图档自动建构生成路径，直接完成所欲涂胶的物件。

换言之，拜CAD to Point所赐，使用者不需逐一示教，仅需针对平面中示教三个点就可快速产生路径上的所有点位。

如果不含前期的机架与机构设计，仅涵盖调机器、程序撰写等工作，大约需时3个工作天。在这段期间，企业首先必须透过测试，以评估在各种移动速度下，分别适合产出何等胶量，其次在完成CAD模型建立后，也需要经过一番测试，找出最佳的涂胶角度，接着进入程序开发阶段，待至撰写完毕后，最后再花半个工作天的时间执行测试，看看喷涂作业的良率是否如同预期，是否真正稳定涂胶。

此外需要留意的事项，还包括了必须选用合适的雷射传感器，因为单一传感器无法适用所有场景，需端看涂胶的工作距离、机构设计而定。比方说有时候基于防干涉考量，点胶针头可能设计得比较长，此时便需要搭配检测距离较长的雷射传感器，否则会出现量测不到的问题。

一般来说，以往企业欲教导训练涂胶机械手臂，至少需动用两位工程师，其中一位负责控制涂胶机，另一位负责撰写程序、执行示教任务，如果后面那名工程师的工作位置距离机器较远，便需要指派一名助理站在前方，就近观看点胶针头与物件之间距离，以期顺利完成教点。如今藉助类比信号与自动高度控制技术，只需要一名工程师，即可独力快速完成专案，不仅有助于企业撙节人力工时，更可避免因机械手臂、涂胶机不同平台之间的整合出问题，而需要费时除错。

总括而论，这套类比信号与自动高度控制技术方案，对用户所能营造的主要价值，在于能够大幅减少示教点位的数目与时间，不但能迅速示教复杂曲面，亦仅需校正起始点位与终点位即可；除此之外，可利用类比I/O方式直接串接，从而根据手臂移动速度，均匀控制出胶量，不管手臂速度是快或慢，都不至于干扰涂胶机的出胶速度及出胶量，另可针对胶头与工作平面的距离做调整。举凡电子产业LCD涂胶，或传统鞋业涂边胶，诸如此类高精度、高速度，甚至急需缩短3D建模时间的涂装工作，都非常适用于这套解决方案。