數位化的重要性與未來超音波發展之趨勢

    

    數位化(Digitalize)或稱數字化,在多數人的日常生活中並不是一個陌生的名詞,也絕不是一個生疏的動作;舉例來說,在閒暇之餘打開電腦聽聽音樂,要歸功於數位化;拿起行動電話要跟遠在天邊的客戶講講話,要歸功於數位化;假日外出拍拍照片不用換底片,也要歸功於數位化。或許有人會問,三十幾年前同樣也可以聽音樂、講電話、攝影,這數位化的功勞到底在哪?就如同本公司發展超音波機械三十五年至今也沒有間斷過,以前都可以,為什麼以後不行?又為什麼必須要將機器數位化?

 

    我們可以用個簡單的比喻,若是將超音波機械比喻為一個人,在最前端面對各種應用的焊頭和振動部組就像手和腳,有建全又可以靈活運用的手腳,使我們可以從事各種不同的活動(應用);電子箱和傳輸線本身就像是一個人的軀幹和血管,是支持一個人從事各種活動的根本;本公司近年開發的全橋IGBT系統則做為一顆強而有力的心臟,輸出手腳活動所需的血液(電流);而最後,在電子箱裡控制板上的微控制器(Microcontroller)則是整個超音波系統的腦袋,負責告訴全身上下每個細胞要如何做事,才會又快又好,這同時也是整個系統數位化之所在。

 

在數位化電路之前,我們使用的是類比訊號晶片,若是再拿人體來做比喻,類比訊號的角色比較類似人體的反射神經;就像碰到滾燙的鍋子會反射性的縮手一樣,類比訊號的優點就是速度快、直覺,但是也難加以控制,受外在影響較多,多種原因皆可能導致同一現象(如系統過載),而不易查覺;數位晶片則如同大腦思考般置入演算法,計算適用於現在的工作頻率再送出,而由於現代IC製程技術進步極快,速度雖然相對類比還是較慢,但在使用超音波系統中已完全足夠,便可藉此達到更高的效率及更穩定的輸出。

 

而綜觀現行於歐美等同樣致力於數位化的超音波大廠,我們可以得到以下一些共同努力的方向:

 

一、工業用超音波系統模組化

         在不久以後的將來,全自動化生產線會在中國以及世界各地,逐步的取代較多人力需求的半自動化;而在這些自動化生產線中,很可能每一個工作站就需要數台超音波電子箱的支援。在這樣的環境下,傳統直立式的超音波機台即顯得太佔空間,且難以與生產線上的中央控制模組溝通,使得在裝置與操作上皆有困難。而超音波系統模組化的優點有二:其一是因為我們使用現存的伺服器機架標準尺寸,所以機台在安裝上將不會有太大的困難,對於使用者而言,僅需購買19”標準機櫃,即可輕鬆安裝10~20台超音波電子箱,也可以有條不紊的整線,對於空間利用上是一大利多。第二,模組化的超音波電子箱沒有單獨的人機及控制介面,而是全部連結至生產線的中控單元,以中控單元的監視器來做統一的輸出控制及監視。這樣的好處是使用者不需要離開中控台監控各別超音波機台狀況,使超音波機台真正成為自動化生產線的一部分。

 

二、多元化人機及溝通介面

  在超音波機台走向生產高端產品的今天,多元化的操作人機介面以及機台與機台間的溝通界面,在全自動及半自動化的生產線上有著舉足輕重的地位。清楚明瞭且簡易操作的人機介面不僅使用者設定上容易上手,可以節省每次使用前的調校時間,更可以隨時監控每個機台間的各項操作數據,進而在第一時間做出反應,便可大幅降低生產不良品的時間與成本。另外,多元化的溝通界面(如乙太網路、USBRS485Can bus…)將有助於在各類型的生產線上建構工業用網路,使得以超音波機械做為主軸的產線上,可以做有效的生產時程及產品良率控制,對於生產管理方面有十足的重要性。

 

三、電源供應穩定

  有鑑於超音波電子箱對於電源穩定性較為敏感,而許多產品的生產製造地又坐落於供電電壓較不穩定之國家,為了維持生產的恆定及一致性,歐美等各大超音波公司都針對超音波電子箱之電源供應的部分下足了功夫,同時可預見往後超音波電源將逐漸減少傳統線性轉換式電源的使用,而走向使用微控制器控制的交換式電源供應器。而微控制器在其中所扮演的角色則為控制、監測、判斷及通訊,維修人員可以從電源輸出的歷史紀錄中找出故障原因,如此以來將可大幅降低維修人力及時間,使機台可以更快速的重新上線,以降低使用者的維修成本。

 

四、輸出功率穩定

  有了穩定的交換式電源輸出,我們才能夠穩定的調整輸出功率、電流及焊頭震幅,同時拜現代科技高速演進之賜,大眾需求也跟著日新月異,十年前還停留在空想階段的消費性產品,現在已經可以看到量產需求;正是因為如此,需要超音波加工的產品材質、外型也跟著快速演進,伴隨而來的量產技術與製程演進,也讓超音波加工振幅精確度的需求也越來越高,傳統的旋鈕控制方式在某些加工方式及條件上將很難滿足製 需求。所以最好的方式,是以數位輸入的方式直接輸入參數,以帶動後續穩定的功率輸出。

 

  綜合以上幾點,本空司為了保持全球化浪潮下的競爭力,數位化超音波電子箱可以說是本公司為迎接下一世代超音波加工需求所做之準備工作,我們也期望可以藉此為引信,開創京華下一個三十五年。

 

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