استکر ربات هوشمند

دانش صنعت

انتخاب ابزار انتهایی برای پالت ساز رباتیک سیستم های مدیریت کابل سیم پیچ

ابزار انتهای بازو (EOAT) در پالت‌ساز رباتیک تنها مؤلفه‌ای است که بیشتر مسئول این است که آیا سیستم واقعاً اهداف زمان چرخه و دقت مکان‌یابی خود را در تولید برآورده می‌کند یا خیر - با این حال توجه مهندسی بسیار کمتری نسبت به بازوی ربات در مرحله مشخصات دریافت می‌کند. برای تولیدکنندگان کابل، چالش به‌ویژه حاد است زیرا کابل سیم‌پیچ از نظر مکانیکی یک محموله نامناسب است: گرد است، نسبتاً تغییر شکل‌پذیر است، قطر خارجی آن در خانواده‌های محصول متغیر است و اغلب در موقعیت‌ها و جهت‌گیری‌های متناقض روی نوار نقاله ورودی ارائه می‌شود. گیره‌ای که برای کارتن‌های سفت و سخت یا کیسه‌های یکنواخت طراحی شده است، مکرراً روی کابل سیم پیچی از کار می‌افتد و خطاهای قرارگیری ایجاد می‌کند که در بارهای پالت ناپایدار جمع می‌شوند و برای اصلاح نیاز به مداخله دستی دارند.

دو رویکرد غالب EOAT برای پالت‌بندی کابل‌های سیم‌پیچ، گیره‌های گیره و بالابرهای چنگالی هستند. گیره های گیره فشار جانبی را از دو یا چند صورت فک اعمال می کنند تا سیم پیچ را در حین انتقال نگه دارند - برای سیم پیچ هایی با قطر بیرونی ثابت و مواد ژاکت به اندازه کافی سفت برای مقاومت در برابر تغییر شکل تحت نیروی گیره موثر است. بالابرهای چنگالی دو یا چند قلاب را در زیر سیم پیچ قرار می دهند و از زیر آن را بالا می برند، که ذاتاً تغییرات OD را بهتر می کند، اما نیاز دارد که سیم پیچ در ارتفاع مشخصی از سطح نوار نقاله ارائه شود و فاصله کافی در زیر سیم پیچ برای قرار دادن قلع نیاز دارد. برای محیط‌های محصول مختلط که کابل‌های OD از 8 تا 60 میلی‌متر را روی سلول پالت‌سازی یکسانی اجرا می‌کنند، یک ابزار هیبریدی با عرض گیره قابل تنظیم و پشتیبانی پایینی قابل جمع‌کردن، وسیع‌ترین محدوده سازگاری را به قیمت پیچیدگی ابزار بیشتر و زمان تعویض طولانی‌تر بین خانواده‌های محصول ارائه می‌دهد.

Shanghai Yessjet Precise Machinery Co., Ltd. مشخصات EOAT را به عنوان بخشی از استکر ربات هوشمند فرآیند طراحی سیستم، با یک ماتریس محموله شروع می شود که محدوده OD سیم پیچ، محدوده وزن سیم پیچ، سختی مواد ژاکت، و پیکربندی تسمه را برای هر محصول کابلی که مشتری قصد اجرا دارد، مستند می کند. این ماتریس هم طراحی مکانیکی ابزار و هم مسیر برنامه ربات را هدایت می‌کند، زیرا یک سیم پیچ سنگین‌تر یا یک OD بزرگ‌تر به زاویه رویکرد متفاوت و نمایه کاهش سرعت برای حفظ دقت قرارگیری در محدوده تحمل ± 5 میلی‌متر که اکثر الگوهای پالت برای انباشته شدن پایدار نیاز دارند، نیاز دارد.

برنامه نویسی الگوی پالت: الگوهای استاتیک در مقابل منطق لایه تطبیقی

برنامه نویسی الگوی پالت در یک بازوی ربات انباشته هوشمند این سیستم برای محصولات گرد پیچ‌دار پیچیده‌تر از کارتن‌های مستطیلی است، زیرا دایره‌ها به طور کارآمدی به هم متصل نمی‌شوند و مدیریت شکاف بین کویل‌ها هم پایداری پالت و هم چگالی بار موثر در هر پالت را تعیین می‌کند. برنامه نویسی الگوی استاتیک - که در آن هر لایه از یک شبکه قرارگیری سیم پیچ از پیش تعریف شده پیروی می کند - پیاده سازی ساده است و نتایج قابل پیش بینی را برای یک محصول تولید می کند. با این حال، الگوهای استاتیک در محیط‌های محصول مختلط که در آن OD سیم‌پیچ در طول دوره‌ها متفاوت است، تبدیل به یک بدهی می‌شود، زیرا الگوی بهینه‌سازی شده برای یک سیم‌پیچ OD 200 میلی‌متری، شکاف‌های بیش از حدی باقی می‌گذارد یا باعث تداخل تماس سیم‌پیچ به سیم‌پیچ می‌شود که خط به محصول OD 240 میلی‌متری بدون تنظیم الگو تغییر می‌کند.

منطق لایه تطبیقی ​​با محاسبه شبکه قرارگیری در زمان اجرا بر اساس سیم پیچ واقعی OD اندازه گیری شده توسط سیستم بینایی یا وارد شده از طریق رابط مدیریت دستور العمل به این موضوع می پردازد. کنترل‌کننده ربات تعیین می‌کند که چه تعداد سیم پیچ در هر لایه در OD فعلی قرار می‌گیرد، فاصله ردیف و ستون بهینه را محاسبه می‌کند تا الگو را در ردپای پالت متمرکز کند، و نقاط راه را برای هر حرکت قرار دادن به صورت پویا ایجاد می‌کند. این رویکرد نیاز به نگهداری کتابخانه ای از الگوهای ثابت برای هر SKU محصول را از بین می برد - کتابخانه ای که در عمل به سختی رشد می کند و با معرفی محصولات کابلی جدید به یک بار تعمیر و نگهداری تبدیل می شود.

مقایسه رویکردهای الگو بر اساس محیط تولید

الگوهای قفل لایه - که در آن لایه های متناوب 90 درجه چرخانده می شوند یا با نیمی از گام سیم پیچ فاصله می گیرند - پایداری پالت را به طور قابل توجهی برای سیم پیچ های گرد، که فاقد صفحه صاف برای جلوگیری از لغزش جانبی هستند، بهبود می بخشد. پیاده‌سازی قفل لایه در یک سیستم الگوی تطبیقی ​​به کنترل‌کننده ربات نیاز دارد تا شماره لایه فعلی را ردیابی کند و افست چرخش صحیح را روی شبکه محاسبه‌شده اعمال کند، مرحله‌ای منطقی که پیاده‌سازی آن ساده است اما اغلب در سیستم‌های الگوی استاتیک اولیه حذف می‌شود، زیرا به برنامه‌ریزی الگوی پیچیده‌تری نسبت به اپراتورها نیاز دارد که معمولاً برای انجام آن آموزش دیده‌اند.

تجزیه و تحلیل زمان چرخه: جایی که سیستم‌های استکر ربات هوشمند زمان را در تولید واقعی از دست می‌دهند

زمان‌های چرخه نقل‌شده توسط تامین‌کننده برای استکر ربات هوشمند تقریباً همیشه در شرایط ایده‌آل اندازه‌گیری می‌شود: یک اندازه سیم‌پیچ، از قبل در یک نقطه تغذیه ثابت، روی یک پالت خالی در ارتفاع ثابت قرار می‌گیرد، بدون رویداد تغییر پالت. زمان‌های چرخه تولید واقعی به طور مداوم 15 تا 30 درصد بیشتر از این ارقام نقل‌شده است به دلیل عواملی که در هر تغییر تولید وجود دارند، اما در آزمایش معیار وجود ندارند: تغییر موقعیت سیم پیچ در نوار نقاله ورودی، رشد ارتفاع پالت با تجمع لایه‌ها، زمان خرابی تعویض پالت، و تلاش مجدد گاه به گاه زمانی که سیم‌پیچ به طور صحیح روی سیم‌پیچ قرار نمی‌گیرد.

بزرگترین اتلاف زمان قابل بازیافت در اکثر تاسیسات بازوی ربات انباشته هوشمند، ترتیب تعویض پالت است - زمان بین قرار دادن آخرین سیم پیچ روی یک پالت کامل توسط ربات و اولین قرار دادن روی یک پالت خالی جدید. تعویض دستی پالت با استفاده از لیفتراک معمولاً 60 تا 120 ثانیه طول می کشد. در طول این پنجره، خط سیم پیچ بالادست یا متوقف می شود یا سیم پیچ هایی را روی یک نوار نقاله بافر جمع می کند که ممکن است ظرفیت کافی برای یک دنباله تبادل طولانی را نداشته باشد. پخش‌کننده‌های پالت خودکار - که در حالی که پالت فعلی هنوز در حال پر شدن است، یک پالت خالی را در زیر پاکت کار ربات قرار می‌دهند - شکاف تبادل را به 10 تا 20 ثانیه کاهش می‌دهند و وابستگی به در دسترس بودن لیفتراک را از بین می‌برند، که در امکانات چند خطی اغلب یک منبع مشترک است که تضادهای زمان‌بندی را ایجاد می‌کند.

• موقعیت یابی نوار نقاله ورودی: تغییر موقعیت سیم پیچ ± 30 میلی متر در نوار نقاله ورودی 0.3-0.8 ثانیه در هر چرخه برداشت برای یک سیستم هدایت بینایی که اصلاح موقعیت را انجام می دهد اضافه می کند - در بین 500 پیک در هر شیفت، این نشان دهنده 2.5-6.5 دقیقه زمان از دست رفته تجمعی است.
• جبران ارتفاع پالت: هر لایه متوالی نقطه قرارگیری را با ارتفاع پشته سیم پیچ افزایش می دهد. ربات باید مسافت عمودی طولانی تری را برای لایه های بالایی طی کند و در هر جایگذاری 0.2 تا 0.5 ثانیه در مقایسه با چرخه لایه زمین اضافه کند - این اثر در یک پالت کامل از 6 تا 8 لایه ترکیب می شود.
• انتخاب مجدد رویدادها: سیم‌پیچ‌هایی که پس از اولین تلاش برای قرار دادن به درستی قرار نگرفته‌اند، نیازمند بلند کردن، تغییر موقعیت و قرار دادن ربات هستند - توالیی که 3 تا 8 ثانیه طول می‌کشد و با نرخ 1 تا 3 درصد از کل برداشت‌ها در سیستم‌های بدون سنسورهای تأیید قرارگیری رخ می‌دهد.
• تداخل دم تسمه ای: دم‌های شل روی سیم‌پیچ‌های ناقص تسمه می‌توانند با سیم‌پیچ‌های مجاور در حین قرار دادن تداخل داشته باشند، و نیاز به 2 تا 5 ثانیه استراحت برای دم دارد تا ربات سیم‌پیچ را رها کند - مشکلی که به جای خود ربات به ایستگاه تسمه‌بندی بالادست بازمی‌گردد.

یکپارچه سازی سیستم چشم انداز در سلول های پالت ساز رباتیک: کالیبراسیون و مدیریت دریفت

سیستم‌های پالت‌ساز رباتیک هدایت‌شونده با دید در محیط‌های تولید کابل با چالش‌های کالیبراسیون مواجه هستند که با کاربردهای معمول بینایی صنعتی متفاوت است، زیرا محیط کار ترکیبی از ارتعاش از ماشین‌آلات مجاور، نور محیطی متغیر ناشی از حرکت جرثقیل سقفی، و ویژگی‌های سطح محصول - سیم‌پیچ‌های تسمه‌دار با مواد تسمه بازتابنده و مات یا متضاد با روکش‌های سبک و نیمه براق ایجاد می‌کند. زاویه و رنگ ژاکت. اگر سایه‌های جرثقیل سقفی یا لرزش تجهیزات مجاور محاسبات مرکز تصویر مؤثر را تغییر داده باشد، یک سیستم بینایی که صبح‌ها تحت روشنایی پایدار کارخانه کالیبره شده است، ممکن است خطاهای موقعیت انتخاب 5 تا 15 میلی‌متری را در وسط شیفت ایجاد کند.

مؤثرترین رویکرد برای مدیریت رانش کالیبراسیون بینایی در محیط‌های تولید، ترکیبی از روشنایی ساختاری ثابت در میدان دید - مستقل از روشنایی کارخانه محیط - و یک روال تأیید کالیبراسیون دوره‌ای در چرخه است. روشنایی ساختاریافته، معمولاً یک نور حلقه یا نور نوار خطی نصب شده بر روی براکت دوربین، تضمین می کند که هندسه روشنایی بدون توجه به شرایط محیطی ثابت است. بررسی کالیبراسیون در چرخه شامل انتخاب دوره ای یک هدف مرجع در یک موقعیت شناخته شده توسط ربات و مقایسه موقعیت گزارش شده سیستم بینایی با حقیقت شناخته شده زمین است. انحرافات بالاتر از یک آستانه، قبل از ادامه تولید، یک روال کالیبراسیون مجدد خودکار را آغاز می کند.

رانش حرارتی یک نگرانی ثانویه کالیبراسیون در تاسیسات بدون کنترل آب و هوا است. براکت نصب دوربین و پایه ربات هر دو از نظر حرارتی در طول روز منبسط می‌شوند و رابطه فضایی بین قاب دوربین و قاب دنیای ربات را کسری از میلی‌متر تغییر می‌دهند که در نقطه اوج دمای بعدازظهر به خطاهای قرارگیری 3 تا 8 میلی‌متری انباشته می‌شود. جبران رانش حرارتی یا به اصلاح ضریب دما در ماتریس تبدیل ربات به دوربین - که از یک کالیبراسیون در دماهای چندگانه به دست می‌آید - یا یک ساختار نصب سخت آلیاژ Invar برای دوربین که انبساط حرارتی را به حداقل می‌رساند، نیاز دارد. اکثر تاسیسات تولید با افزایش تحمل قرارگیری در الگوی پالت برای جذب محدوده رانش، با پذیرش کاهش جزئی در تراکم پالت در ازای حذف بار تعمیر و نگهداری کالیبراسیون، این موضوع را عملی می‌کنند.

معماری ایمنی در سلول‌های بازوی ربات انباشته هوشمند: فراتر از حصار ایمنی

معماری سنتی ایمنی برای سلول‌های ربات صنعتی متکی بر حصار محیطی فیزیکی با دروازه‌های دسترسی به هم قفل شده است - راه‌حلی مؤثر است اما در تأسیساتی که اپراتورها به دسترسی مکرر به پاکت کار ربات برای پاک کردن گیر کردن سیم پیچ، بازرسی کیفیت پالت یا مدیریت دم بند نیاز دارند، اصطکاک عملیاتی ایجاد می‌کند. در عملیات پالت‌سازی کابل با توان بالا، وقفه‌های مکرر حصار زمان کارآمد سیستم را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد، زیرا هر ورودی باعث توقف کامل ایمنی می‌شود و قبل از ازسرگیری تولید به یک توالی راه‌اندازی مجدد عمدی نیاز دارد. اثر تجمعی در یک تغییر تولید می‌تواند 5 تا 10 درصد از کل زمان موجود را تشکیل دهد، و بخشی از صرفه‌جویی در نیروی کار را که بازوی ربات انباشته هوشمند برای تحویل نصب شده بود، جبران می‌کند.

نصب‌های مدرن ربات استکر هوشمند به طور فزاینده‌ای از معماری‌های ایمنی مشترک استفاده می‌کنند که حصار محیطی را با اسکنرهای منطقه، سیستم‌های بینایی دارای رتبه ایمنی و حالت‌های ربات با نیروی محدود جایگزین یا تکمیل می‌کنند. اسکنرهای منطقه - دستگاه های ایمنی مبتنی بر لیزر که در سطح کف نصب شده اند - مناطق ایمنی قابل تنظیم را در پاکت کار ربات تعریف می کنند. هنگامی که یک اپراتور وارد یک منطقه تعریف شده می شود، ربات به جای توقف کامل، به کاهش سرعت ایمن کاهش می یابد (معمولاً 250 میلی متر بر ثانیه یا کمتر، به ازای ISO/TS 15066) و امکان همزیستی محدود انسان و ربات را برای بازرسی و کارهای مداخله ای جزئی بدون توقف کامل تولید فراهم می کند. اگر اپراتور به منطقه طرد داخلی در اطراف منطقه انتخاب و مکان فعال نفوذ کند، توقف کامل همچنان فعال می شود.

• توقف نظارت شده با رتبه ایمنی (SRMS): هنگامی که اپراتور وارد منطقه نظارت شده می شود، ربات متوقف می شود و موقعیت خود را حفظ می کند. تولید به طور خودکار با خروج اپراتور از سر گرفته می شود - نیازی به راه اندازی مجدد دستی نیست و زمان توقف رویداد دسترسی به زمان عبور از منطقه کاهش می یابد.
• نظارت بر سرعت و جداسازی (SSM): ربات با نزدیک شدن اپراتور سرعت را به طور مداوم کاهش می دهد، که در زمان واقعی از اندازه گیری فاصله اسکنر محاسبه می شود - نزدیک ترین فاصله نزدیک تعیین می کند که آیا ربات سرعت را به سرعت کم، سرعت کاهش یافته یا توقف محافظتی کاهش می دهد.
• محدود کردن نیرو و نیرو (PFL): موجود در پلت فرم های ربات مشترک، PFL نیرویی را که بازوی ربات می تواند در تماس اعمال کند محدود می کند - مناسب برای کاربردهای سیم پیچ کابل با بار کم که وزن سیم پیچ در محدوده بار ربات مشترک است (معمولا تا 16 کیلوگرم برای پلت فرم های مشترک فعلی)
• یکپارچه سازی PLC ایمنی: همه عملکردهای ایمنی - مناطق اسکنر منطقه، قفل دروازه، مدارهای توقف اضطراری، و ورودی های ایمنی ربات - باید از طریق یک PLC ایمنی اختصاصی (رده بندی SIL 2 یا PLe) به جای PLC استاندارد دستگاه مدیریت شوند، تا اطمینان حاصل شود که منطق ایمنی را نمی توان به طور سهوی در طول تغییر دستور العمل یا برنامه تغییر داد.

شانگهای Yessjet Precise Machinery Co., Ltd. که در سال 2002 در شانگهای تأسیس شد و از طریق تأسیس شرکت Jiangsu Yessjet Precise Machinery Co., Ltd. پیکربندی منطقه ایمنی، تجزیه و تحلیل فرکانس دسترسی و طراحی روش راه‌اندازی مجدد در طول آزمایش پذیرش کارخانه مستند شده و در محل در هنگام راه‌اندازی اعتبارسنجی می‌شود - با اطمینان از اینکه معماری ایمنی نصب شده با گردش کار واقعی اپراتور در تسهیلات مشتری به جای الگوی دسترسی نظری که در مرحله طراحی در نظر گرفته شده است، مطابقت دارد.