提高生產數量與產品質量始終是制造業努力追求的目標，工業4.0更勾勒出智能制造的美好愿景，促使被制造業視為是重要生產設備的CNC工具機（數控機床）也得因應這樣的趨勢不斷地精益求精。而數控機床制造商在積極改善自家機器性能并提升加工精度以符合客戶需求的過程中，機器校準正確與否是影響加工精度的重要因素之一。但一直以來制造業都是靠累積多年經驗的老師傅來進行機器校準，每日必須先以這種傳統作法來檢查設備才能正式開工；如果該廠需要制造的產品種類較多，每一次產線調整時還得再次為機器重新設定與校準。如此科學的作業模式既繁瑣又費時，一旦作業程序有所疏失就會發生加工精度失準的問題。

另一項影響加工質量的元兇則是顫振。當CNC機床在進行快速或深度切削時非常容易產生顫振，由于其乃屬于較輕微的高頻振動，因此通常都較難被人所察覺，但此一現象不僅會降低工件的加工精度，若未能即早發現則惡性循環下必將損壞刀具、主軸、軸承等重要零組件。因此，要如何盡早發現顫振以防止問題持續惡化向來都是令設備制造商但卻又必須解決的問題。

為了減少校準時間并提高加工精度，設備制造商可以利用感測技術來協助自家機床完成自動校準與實時監測的工作。然而，要為早已開發完成的CNC機床導入新功能，又要避免大幅更動機臺的現有設計，設備制造商必須先克服機箱空間有限與噪聲干擾等問題，同時還要妥善控管開發成本，以免新功能的花費過高而稀釋了企業獲利并影響產品之市場競爭力。研華為CNC機床提供的主軸校準與顫振量測解決方案能以小尺寸、易安裝、免插適配卡、快速開發與驗證等特色解決上述種種問題，從而讓設備制造商能以經濟實惠的方案順利完成新功能。

系統需求

擁有超過五十年工具機研發與生產經驗的亞洲某家加工中心機制造廠商以優異的制造技術與對高質量的堅持讓該公司生產的工具機深受國際*大廠的肯定。而身為世界級*的這家工具機制造廠商，其不僅持續開發高技術含量的機型，也從現有客戶所碰到的問題著手來優化加工中心機的功能。近來，為了解決由老師傅校準所衍生的不確定性問題并降低機臺顫振影響加工質量，該公司決定在現有CNC機床機臺內加入主軸校準與顫振量測的功能，期能以一致性的校準與自動化監測打造出更高效的加工設備。

由于是在現有的CNC機床中增加新功能而非設計一臺全新的機型，該設備制造廠商需要的是易于整合的解決方案，像是：硬件尺寸與安裝方式需配合現有機箱所剩不多的空間；以工規等級的平板計算機作為機臺的人機控制接口；以USB外接模塊取代插適配卡之方式來完成數據的收集；數據采集模塊必須有足夠的分辨率與采樣率以快速取得所需資料；避免數據采集過程中受到環境訊號之干擾而影響所收集數據的正確性；提供模塊連接IEPE傳感器。此外，該公司還提出軟件開發工具與客制化服務的需求以縮短項目開發時間，讓新的CNC機床可以早日投入市場。

系統概述

研華以10.4吋的無風扇平板計算機搭配數據采集模塊USB-4716PMS、IEPE訊號處理模塊ADAM-3017PMS、以及軟件開開發工具WebAccess/MCM所提供的自動監測解決方案可滿足CNC機床制造商的種種需求。透過USB-4716PMS搭配ADAM-3017PMS來連接IEPE傳感器，作為操控平臺的平板電腦即能取得振動信息，藉此實現主軸校準與顫振量測的功能。

系統架構圖：

提供16位分辨率、采樣率可達200 kS/s的USB-4716PMS是一款掌上型、采導軌式安裝之即插即用數據擷取模塊，其能直接透過USB端口來傳送所采集的數據；而且無需額外接電源線，僅靠USB供電即可運作，因此可省去拆開計算機機殼安裝適配卡的麻煩，或者像是此項目采用的是無法加裝適配卡的平板計算機也非常適合以此模塊來收集數據。研華USB-4716PMS根據產業需求具備了電阻電容濾波器（R-C filter）功能來獲取特定頻率范圍內的訊號，藉此去除不必要之噪聲以確保傳送正確數據供系統分析。而ADAM-3017則是負責連接IEPE傳感器的訊號處理模塊，透過其內建的4或10 mA可讓系統順利取得IEPE傳感器的訊號，而所支持的訊號放大和抗混迭濾波功能則確保擷取之信號不會受到噪聲干擾。

軟件方面，WebAccess/MCM與DAQNavi是在智能設備預測性維護領域針對研華的數據采集產品而設計的軟件開發工具包，使用者可以透過易于使用的操作接口來快速建立數據采集及控制系統。此外，DAQNavi軟件還提供了像是特殊設計的直覺式精靈、現成的應用模板與范例程序代碼、無需撰寫程序即能進行組態設定及功能測試、函式庫與公用程序等多種好用的功能，藉此可協助系統設計工程師更快地完成應用程序的開發。

應用產品：

總結

不論是全新設計的工具機或在現有機臺進行功能改造，擁有眾多產品線的研華都能針對客戶需求規劃出*適合的自動監測解決方案。以此項目的設備制造業為例，該公司多年來已采用研華各式各樣的產品以便導入智能應用并提升機器性能，這一回其原本想要大幅更動機臺來新增主軸校準與顫振量測的功能，但這樣的作法既會增加開發成本、也會讓新機器難以達到Time-to-Market的目標。

 所幸，透過研華經驗豐富的項目經理仔細評估后，推薦該公司改采能即插即用的數據采集模塊與IEPE訊號處理模塊，拖過對通用產品的小幅修改硬件電路，因而讓其無需重新設計機臺就能以具成本效益的方式來新增所需功能，而且收集來的數據還能成為設備制造商日后導入預測性維護系統等智能管理與維護應用時的參考數據，讓其CNC機床不僅提升了加工精度，更能讓機器變聰明以增加生產效率。

鴻研電子提供的產品如下：

電腦平臺類：

工控機、嵌入式無風扇計算機、加固工控機、工業平板電腦、工業顯示器、

一體機、工業服務器、HMI人機界面、觸摸屏

采集與控制類：

可編程控制器(PLC、PAC)、變頻器、多功能數據采集卡（DAQ） 、運動控制卡、數字量 IO 卡、遠程 IO模塊

工業通訊類：

工業以太網交換機、串口聯網服務器、現在總線網關、工業多串口卡

接口轉換器（RS232 轉 RS422/485、光電轉換、串口轉光纖、USB 轉串口、中繼器、集線器、USB HUB）

工業無線產品(無線串口服務器、無線 AP、無線接入控制、IP網關、工業 GSM/GPRS 路由器）

軟件類： Windows 正版系統、組態軟件、可根據客戶需求定制開發機器視覺，運動控制，采集等軟件

合作品牌商：

臺灣系：研華、摩莎、泓格、臺達

大陸系：阿爾泰、宇泰

日美系：西門子、三菱、歐姆龍