智能工業機器控制系統設計的關鍵技術FieldSalesEngineerNationalInstruments議程機器制造領域趨勢智能機器(SmartMachine)設計挑戰NI嵌入式控制與監測平臺高效的嵌入式控制與監測硬件圖形化開發軟件NI嵌入式運動控制虛擬原型技術NI的價值機器制造領域世界范圍的競爭創新or淘汰更低的能耗,更高的效率

具有更高吞吐量的機器

自動化生產制造靈活的生成制造更高的質量,容忍零缺陷最大化正常運行時間智能機器設計什么是智能機器(SmartMachine)自主操作模塊化生產設備高度靈活性環境意識避免和糾正處理錯誤自我分析和自我修復能力動態修改進程計劃學習和預測基于模型控制及自適應控制

模擬與其他機器和系統交互互連系統–智能工廠共享的數據結構智能機器的設計挑戰環境、機器進程和狀態等信息不同的任務集成在一個控制器網絡和數據存儲高性能的控制系統產品上市時間壓力應用舉例：晶圓處理新的挑戰：新材料和更薄的晶圓需要機械切割裝置以更低的速度操作硅片拋光機需要承擔越來越高的溫度，需要在進程中予以考慮創新的機器制造商的機會：利用激光技術實現不同的切割工藝測量控制回路以監控拋光過程智能機器的關鍵技術嵌入式控制和監測系統模擬和專用I/O軟件設計工具運動控制與機器視覺復雜的多軸運動更高效率和更高性能的電機虛擬原型和仿真運動控制機器視覺高速I/O觸發引導(零部件位置，位置誤差…)軟件設計工具嵌入式控制和監測系統嵌入式控制與監測硬件嵌入式控制與監測硬件選項可編程邏輯控制器IndustrialPCsSingleBoardComputerComputeronModuleSolution自定制設計PLCPC-basedPLC/

SoftPLCEurocardATXVMEComExpresscPCISemi-customPLDsPCBsPC的變體機器控制器的發展趨勢

OEM機器制造商和最終用戶的關系正在發生變化原始設備制造商獲得更多的責任更高的性能要求多控制器解決方案提供服務愈加重要可自定義的，現成的解決方案憑借最新的技術

高層次的軟件工具更快的處理器

多核處理器工藝限制處理器的最大時鐘速

將兩個或多個處理單元集成到單個芯片

同時執行多個計算任務

軟件開發工具需要支持并行執行嵌入式多核處理器技術可編程邏輯器件(PLD)高可靠性-設計成為自定制電路高精確度–在低至25ns的確定性速率下運行算法真正的并行處理-允許并行任務和流水線可重構-建立新的和改變現有的特定任務屬性IP保護-不能從比特流中提取源代碼像FPGAs這種軟件可編程硬件在行業中被廣泛使用邏輯塊I/O單元互連自定制設計的復雜性硬件和軟件成本機械部件（非電子）EDA開發工具成本設計規范和元件選擇原型硬件設計硬件測試和驗證軟件開發軟件測試和驗證機械設計制造安裝和工具生產測試兼容性和環境工程文檔，培訓和客戶支持庫存管理和EOL問題維護工程機會成本混合設計方法NI嵌入式平臺可以提供自定制設計的特點，并具備商業現成可用硬件的(COTS)的高效率模擬輸入模擬輸出數字I/O自定義I/O處理器FPGA貫穿設計、原型與部署的標準架構跨越技術和平臺的標準軟件工具鏈集成的FPGA進行自定義處理，時序和控制NIRIO技術

具備自定義功能的現成可用平臺模擬輸入模擬輸出數字I/O自定義I/O處理器FPGANIRIO平臺的可擴展性1.33GHz的英特爾酷睿雙核i7處理器通過VGA圖形接口集成HMI可以部署LabVIEWReal-Time或

微軟WindowsEmbeddedStandard7廣泛的連接和擴展選項MXIExpress，雙千兆以太網，串口，USB400兆赫的飛思卡爾PowerPC的處理器單板RIO架構LabVIEW實時操作系統XilinxSpartan-6FPGARIO子卡連接器（RMC）不同I/O選項的開發板為OEM應用優化成本PCRIO/RSeriesCompactRIOMulticoreCompactRIONISingle-BoardRIOPXI/NI

FlexRIO模擬輸入模擬輸出數字I/O自定義I/O處理器FPGA模擬和專用I/O的優勢在控制回路中進行性能測量力反饋應用專用傳感器狀態監測過程監控機器狀態監測質量檢驗熱電偶4to20mA隔離RTD電阻加速度計應變計測壓元件數字I/O麥克風7

年|100+模塊電機驅動驅動接口圖像采集模塊工業通信編碼器輸入還有更多…

豐富的I/O模塊CompactRIO

C系列MDK2.050+第三方模塊，更容易開發第三方模塊更好地在LabVIEW中集成第三方模塊NISingle-BoardRIO夾層卡(RMC)可定制的用于特定應用的專用I/O嵌入式OEM制造商與合作伙伴的理想選擇自定制I/O機箱LabVIEWReal-TimeLabVIEWFPGA實時控制器機器視覺工業通訊總線測量模塊運動控制服務HMI時序同步平臺核心支持組件嵌入式控制與監測平臺軟件設計工具方法內建庫函數部署終端和仿真為工程師和科學家提供高效生產力的圖形化開發環境硬件和通信APIs自定制用戶界面技術抽象延長正常運行時間

減少備件和維修時間

延長維修周期

停止計劃外中斷

防止災難性故障

避免受傷和環境危害減少廢料和原材料的使用

提高產品質量

增加產量產量

優化機器性能和效率機器狀態監測過程監控高級控制控制回路監測

力反饋

振動抑制信號處理,分析和數學的優勢振動測量轉速分析階次分析極限測試信號處理、分析和數學的擴展庫函數NISoftMotion軟件開發模塊運行在LabVIEW下的運動控制應用開發軟件包在LabVIEW項目中進行配置與安裝高級運動控制IP針對LabVIEWReal-Time和FPGA目標C系列驅動模塊C系列驅動接口模塊EtherCAT運動控制基于參數配置的窗口快速連接電機/motion豐富的API降低開發難度函數功能塊API基于PLCOpen,61131開發標準屬性節點與調用節點API調用底層函數實現高級功能ExpressVIAPI最高級函數，基于配置式開發運動控制運動控制的優勢抽象電機控制的復雜性軌跡生成監控多軸同步先進的運動特征自定義功能模擬仿真與其他自動化任務的集成NI運動控制平臺在圖形化開發平臺下集成I/O、運動控制與機器視覺控制器SingleBoardRIOCompactRIO步進NI9512伺服NI9514NI9516步進伺服PXI驅動接口模塊

步進NI9501P7000伺服NI9505NI9502AKD驅動模塊電機高級運動控制軟件與算法PCI/PXINI運動控制產品提供全面的驅動器和電機模塊卓越的性能有刷伺服，步進電機，無刷伺服功耗和尺寸范圍為工業嵌入式LabVIEWNISoftMotion模塊開放式電機控制IP軌跡發生器監控開放式運動控制API集成的硬件配置NI951x驅動接口模塊NI9512步進NI9514伺服NI9516伺服(雙編碼器反饋)直接連接超過100種NI及第三方驅動器包含完整的運動控制I/O：home開關、限位開關、編碼器、DIO支持RIO掃描接口，無需FPGA編程NI950x驅動模塊NI9501步進NI9502無刷伺服NI9505有刷伺服通過CompactRIO模塊直接控制電機并供電可基于現成LabVIEWFPGA線程函數實現電力電子控制功能與其他C系列I/O實現硬件同步其他運動控制硬件基于EtherCAT的運動控制NI9144C系列EtherCAT機箱AKD無刷伺服驅動來自合作伙伴的驅動器與電機P7000步進驅動器CT步進電機AKD無刷伺服驅動器AKM無刷伺服電機典型的CompactRIO運動控制系統搭建步進步進有刷伺服有刷伺服EthernetEtherCAT步進驅動器無刷伺服驅動觸摸屏NI9501NI9505NI9512CompactRIO實時以太網實現運動控制的高確定性分布式同步NI9144擴展機箱納秒級確定性開放的FPGA編程通過普通網線連接通過菊花鏈擴展到更多機箱NI9144實時以太網擴展機箱機器視覺的優勢高速分揀可追溯性和鑒定條形碼閱讀OCR，數據矩陣分級網絡檢查機器人或運動系統指引取放包裝檢查缺陷檢測等等PXI

視覺系統基于PC的視覺系統獨立式視覺系統智能相機NI視覺產品基于PC的視覺系統Compact視覺系統嵌入式視覺系統尺寸性能高性能cRIO系統智能相機NI視覺功能圖像增強校準圖像過濾噪聲消除失真目標檢測測量密度顆粒計數顏色匹配定位模式匹配幾何匹配邊緣檢測識別文本讀取(OCR)讀取1D條形碼讀取2D碼形狀分類測量邊緣檢測測量距離計算幾何尺寸運動控制-機器視覺高級集成協同集成應用舉例:WebInspection同步集成應用舉例:High-speedsorting視覺引導運動應用舉例:FlexibleFeeding視覺伺服控制應用舉例:VisualServoing一體化水平視頻演示：BallBalancerDemo案例：使用NICompactRIO和LabVIEW的完成半導體拾取與放置機臺挑戰：半導體機臺要求精細，尤其在取放機臺開發上，除了需要考慮到視覺，運動的精準外，整體程式架構的完成更是一大挑戰。解決方案：借由LabVIEW中的高相容性和高整合性，加上NI的硬件，“軟件定制控制器“的概念，在我們機臺上完整的呈現。“cRIO9068控制器加上Kollmorgen的組合，其內建的SoftMotion的直接幫我們解決最艱難的RT/FPGA程式撰寫，讓我們可以短時間內迅速完成機臺系統的開發，大幅縮短開發時間。”

-王國壽，MasterMachinery虛擬原型和仿真虛擬原型使用NILabVIEW和NISoftMotion設計運動控制應用使用SolidWorks中驗證運動軌跡建立物理原型之前優化設計確定機械/電氣邊界的設計問題虛擬逼真的機器操作動態系統仿真與控制動態系統的仿真系統辨識PID與模糊邏輯控制模擬接口用于快速控制原型和硬件在環仿真的實時控制硬件SolidWorks下的3D運動機械結構NISoftMotion下實現交互仿真與驗證NISoftMotion編程接口用戶代碼SoftMotion引擎硬件接口交互式驗證機械CAD模型LabVIEW項目CompactRIO與NI運動控制硬件虛擬原型在LabVIEW下的實現無需修改VI視頻演示：鍵盤測試系統的虛擬原型案例：基于虛擬原型技術優化6軸機器手運動流程挑戰：在求解六軸機器人手臂的逆運動學方程后，無需裝配物理測試平臺，借助LabVIEW仿真測試運動性能，優化設計方法解決方案:NICompactRIO+NI9512x6基于NISoftMotionforSolidWorks進行虛擬原型仿真視覺與運動控制的緊密集成“在所有選項中，我們選擇采用LabVIEW作為我們的控制編程工具，配合上全新的NI工具包和模塊，它們是可能滿足我們系統開發需求的良好解決方案。” ——LisaMosier,SquareOneSystemsDesignInc.

世界范圍的競爭創新or淘汰更低的能耗,更高的效率

具有更高吞吐量的機器

更加智能的機器自動化生產制造靈活的生成制造更高的質量,容忍零缺陷NationalInstruments價值最大化正常運行時間NI對于機器生產制造商的價值更快的上市時間/高效生產力維護,生命周期管理

價格/總共成本性能