技術(shù)讓機(jī)器人進(jìn)入包裝生產(chǎn)線上游

寂靜天花板

長(zhǎng)期以來(lái)，使用機(jī)器人技術(shù)的制造商一直享有巨大的優(yōu)勢(shì)，他們不但提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，而且降低了生產(chǎn)成本，節(jié)省了人工工。PMMI（美國(guó)包裝機(jī)械制造協(xié)會(huì)）主辦了一系列名為“包裝機(jī)械博覽會(huì)”的貿(mào)易展會(huì)。在去年的“2014 年機(jī)器人市場(chǎng)趨勢(shì)評(píng)估”中，他們闡述了機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r。這項(xiàng)研究表明，截至 2014 年，有 75% 的最終用戶在生產(chǎn)線中的某個(gè)環(huán)節(jié)采用了機(jī)器人技術(shù)，而在 2008 年的時(shí)候這一數(shù)字僅為 20%。現(xiàn)在，機(jī)器人及其帶來(lái)的好處已經(jīng)遠(yuǎn)超越早期的托盤包裝領(lǐng)域應(yīng)用，它們已經(jīng)向上游進(jìn)軍，進(jìn)入了更多的初級(jí)包裝和次級(jí)包裝領(lǐng)域中。
網(wǎng)絡(luò)化和集成化的 PLC即將于9月28-30日舉辦的的包裝機(jī)械博覽會(huì)和醫(yī)藥博覽會(huì)上將展示各種機(jī)器人解決方案，反映出機(jī)器人技術(shù)在上游得到應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)無(wú)縫集成的趨勢(shì)。

各公司在將機(jī)器人技術(shù)集成到自己的包裝作業(yè)中時(shí)，采用了兩種不同的方法。“網(wǎng)絡(luò)化方法”采用便于用戶使用的可編程邏輯控制器 (PLC) 軟件，可將命令發(fā)送至單獨(dú)的機(jī)器人控制器。另一種方法頗受機(jī)械制造商的青睞，它是一種統(tǒng)一的控制解決方案，或者說(shuō)是一種集成模式，使一個(gè)控制器既可以處理機(jī)器運(yùn)動(dòng)，也可以處理機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。這些可同時(shí)處理多種任務(wù)的 PLC 平臺(tái)緊密地協(xié)調(diào)機(jī)器人的動(dòng)作與傳送機(jī)和生產(chǎn)線上其他運(yùn)動(dòng)設(shè)備的直線運(yùn)動(dòng)，從而更準(zhǔn)確、更精密地進(jìn)行產(chǎn)品處理。集成模式的優(yōu)勢(shì)包括更容易地進(jìn)行軟件編程、節(jié)省成本并減小所占用的空間。
0 w. B; Y" ~1 q: V3 P# }Rockwell Automation 業(yè)務(wù)規(guī)劃經(jīng)理 Amy Peters 指出，Rockwell Automation 分析市場(chǎng)后發(fā)現(xiàn)，軟件集成是包裝機(jī)械制造商和機(jī)器人制造商關(guān)心的首要問(wèn)題。這家公司通過(guò)其 PartnerNetwork™ 計(jì)劃為趨勢(shì)科技中心提供贊助（展位號(hào)為 C-4829）。
“客戶告訴我們，我們需要加強(qiáng)產(chǎn)品的集成。跟在軟件層面進(jìn)行編程、診斷、故障排除和集成所花的時(shí)間相比，其他任何方面的成本都相對(duì)較小。他們想要一種獨(dú)立于供應(yīng)商的解決方案，能夠在編程環(huán)境中與他們已經(jīng)習(xí)慣的所有機(jī)器人品牌兼容。”Peters 說(shuō)。
在網(wǎng)絡(luò)化方法中，Rockwell Automation 的 Logix 控制器可通過(guò)以太網(wǎng)/IP 網(wǎng)絡(luò)向單獨(dú)的機(jī)器人控制器傳送命令。客戶使用Studio5000LogixDesigner 前端接口與 Add-On-Instructions (AOI) 和 Add-On-Profile (AOP) 軟件來(lái)與機(jī)器人控制器進(jìn)行通信，并在梯形邏輯程序轉(zhuǎn)譯為機(jī)器人代碼時(shí)配置機(jī)器人控制器。
1 t  Y( Z' T& g' z8 _# t“制造商喜歡這種方法，是因?yàn)榍岸司幊獭⒉僮鹘缑婧驮\斷在余下操作中的控制方法都一樣，操作員和維護(hù)人員對(duì) Studio 5000 的軟件界面非常滿意。”Peters 說(shuō)，“借助這種接口，機(jī)器人看起來(lái)就像是由我們的控制器控制的；但實(shí)際上，控制命令是通過(guò)以太網(wǎng)/IP 網(wǎng)絡(luò)傳送給機(jī)器人控制器。另外，為了確保安全并節(jié)約能源與時(shí)間，以太網(wǎng)/IP 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)在余下操作中的控制方法都一樣。”
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機(jī)器人機(jī)械集成雖然制造商青睞網(wǎng)絡(luò)化方法，但機(jī)械制造商正推動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)供應(yīng)商轉(zhuǎn)向集成化方法，將機(jī)器人控制功能和機(jī)械控制功能合并到一個(gè)控制器中。采用集成技術(shù)，只需要一個(gè)控制器即可直接操縱機(jī)器人驅(qū)動(dòng)裝置和馬達(dá)。
“機(jī)械制造商在敦促我們采用這種方法，因?yàn)閷?duì)于系統(tǒng)集成商和最終用戶而言，如果要將機(jī)器人與生產(chǎn)線集成，那么只對(duì)一個(gè)軟件包進(jìn)行編程和維護(hù)會(huì)更容易些。”Peters 說(shuō)，“實(shí)現(xiàn)硬件和軟件的標(biāo)準(zhǔn)化，可以降低系統(tǒng)的整體成本，并簡(jiǎn)化原本非常復(fù)雜的系統(tǒng)。”
  ?/ w! j: g1 x! G; l" J/ Z在拉斯維加斯包裝機(jī)械博覽會(huì)上，DENSO Robotics（展位號(hào)為 S-6153）將展出其最新推出的 VS 系列機(jī)器人。VS-050 是一款 ISO 5 無(wú)塵室級(jí)緊湊型六軸機(jī)器人。該裝置采用鍍鎳設(shè)計(jì)，能夠經(jīng)受防腐醫(yī)藥包裝過(guò)程中的強(qiáng)腐蝕性消毒劑。所有 DENSO 機(jī)器人均配備了 DENSO 的新型 RC8 控制器（其尺寸適合安裝在機(jī)架上），并采用可使用常用語(yǔ)言編程的開放式體系結(jié)構(gòu)。
RC8 控制器支持通過(guò) PLC（將 Studio 5000 與 AOI和 AOP 搭配使用）來(lái)控制機(jī)器人的可選方案。DENSO Robotics 東海岸區(qū)域銷售經(jīng)理 Mark Anderson 表示，集成商可使用通用軟件（例如 Visual Basic、C ++ 或 Java）編制自己的 RC8 程序，以用于機(jī)器人控制和界面。
; c+ [6 E$ r$ d# n“一般而言，包裝行業(yè)不想學(xué)習(xí)使用機(jī)器人控制器。他們想知道如何使用 PLC 與機(jī)器人控制器通信，而無(wú)需使用專有軟件。RC8 可以讓他們自由地使用所偏愛的語(yǔ)言和邏輯。”Anderson 說(shuō)。
4 @9 d3 T. w* gDENSO 的 WINCaps 3 離線編程軟件用于在虛擬環(huán)境中為工作單元編寫程序和設(shè)計(jì)布局，然后遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控單元的作業(yè)。通過(guò)導(dǎo)入 CAD 圖紙，可以創(chuàng)建用于預(yù)測(cè)機(jī)器人性能的三維模擬。“輕松教學(xué)”功能代替了鍵盤輸入，操作員單擊虛擬模型的表面即可移動(dòng)機(jī)器人。
DENSO 的 ORiN2（開放式機(jī)器人/資源界面網(wǎng)絡(luò)）可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建機(jī)器人控制器與外圍設(shè)備之間的界面，以便將視覺設(shè)備與其他外圍設(shè)備集成起來(lái)。
& e4 Y! x# c8 q2 v9 E) L“任何通用軟件都可以用于編寫提供方軟件程序，以控制與設(shè)備的通信。”Anderson 說(shuō)。
ORiN2 包含一個(gè)旨在與 Cognex（展位號(hào)為 C-4025）軟件通信的提供方軟件程序。這可以讓 Denso 的控制器通過(guò)以太網(wǎng)電纜連接到客戶的控制器，以與攝像頭通信。隨后，可以使用 Cognex 的校準(zhǔn)向?qū)��?lái)配置視像。
統(tǒng)一控制

: ?, A& O7 ~! `! @3 uDENSO 并不是唯一一個(gè)旨在簡(jiǎn)化控制機(jī)制的機(jī)器人解決方案提供商。Yaskawa Motoman（展位號(hào)為 C-4243）也提供了一套統(tǒng)一控制解決方案，通過(guò)在裝箱包裝、紙盒包裝或托盤包裝系統(tǒng)中采用的同一種控制器來(lái)處理機(jī)器人的編程和控制。客戶只需使用一個(gè)軟件包與一個(gè)控制系統(tǒng)，就可以管理機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，并配置包裝生產(chǎn)線的凸輪和伺服直線運(yùn)動(dòng)功能。
Yaskawa將在 2015 年拉斯維加斯包裝機(jī)械博覽會(huì)上展示Motoman® MH12 機(jī)器人裝箱機(jī)與 MLX200 機(jī)器人界面。YaskawaMotoman高級(jí)總經(jīng)理 Dean Elkins 指出，該系統(tǒng)在 Allen-Bradley ControlLogix® PLC 上利用 Rockwell 的RSLogix™ 5000 梯形邏輯編程軟件進(jìn)行編程和管理，并應(yīng)用了 PLC 程序員非常熟悉的功能塊和 AOI。
“統(tǒng)一控制器是消除處理程序和簡(jiǎn)化語(yǔ)言的一種方法，使得機(jī)器人控制成為整個(gè)控制解決方案的核心。”Elkins 說(shuō)。
對(duì)于高速初級(jí)包裝和次級(jí)包裝，Yaskawa推出了 MPP3S 或 MPP3H 三角式機(jī)器人，并配備了可處理所有主要生產(chǎn)線功能的 MP3200 機(jī)械控制器。Yaskawa的前端編程門戶MotionWorks IEC 實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一控制編程，并支持 IEC 61131-3 這一面向?qū)ο蟮?PLC 編程標(biāo)準(zhǔn)。程序員可使用功能塊來(lái)配置機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，控制同步帶上產(chǎn)品的位置和間距，并管理生產(chǎn)線機(jī)電運(yùn)動(dòng)。隨附的工具包括用于監(jiān)控機(jī)器就緒狀態(tài)的 PackML 套件，以及用于顯示吞吐能力和效率報(bào)告的 OEE 屏幕。
; S" Q2 c' T. L' Z# s! X; ~& ]/ C“很多運(yùn)動(dòng)工程師都了解功能塊編程，無(wú)論是在 IEC 設(shè)備上還是使用 RSLogix 進(jìn)行編程都是如此。MotionWorks IEC 門戶提供了在功能塊中編程所需的所有工具，不但易于理解，填充起來(lái)也很方便。”Elkins 說(shuō)。
Yaskawa 已部署了 Universal Robotics 的 Neocortex® 人工智能視覺解決方案，用于卸垛作業(yè)。他們將學(xué)習(xí)軟件與自己的 INFORM 3 機(jī)器人編程軟件進(jìn)行了集成，并通過(guò)它來(lái)編寫程序。據(jù) Elkins 介紹，Neocortex 軟件會(huì)從大量 Kinect® 傳感器中提取信息，獲得有關(guān)包裝尺寸及其在托盤中的位置的數(shù)據(jù)點(diǎn)并進(jìn)行保存。然后，它會(huì)為包裝生成幾何形狀的三維點(diǎn)模型，并存儲(chǔ)在云解決方案中。隨后，該模型會(huì)引導(dǎo)機(jī)器人就位，“報(bào)告理論點(diǎn)和實(shí)際點(diǎn)之間的排列差異，”Elkins 說(shuō)。
9 @! \* y* e& ?6 N+ v6 z: }在混有各種不同紙箱、雜亂無(wú)序的環(huán)境中，該系統(tǒng)可簡(jiǎn)化卸垛。在確定任何數(shù)量的庫(kù)存單位 (SKU) 時(shí)，該系統(tǒng)可以使您無(wú)需進(jìn)行復(fù)雜的攝像頭配置。
“Neocortex 可以進(jìn)行產(chǎn)品定向和空間識(shí)別，因此可以確定空間中有哪些位置存在物體，有助于將機(jī)器人驅(qū)動(dòng)到此類位置。對(duì)于哪些紙箱需要優(yōu)先脫離托盤，該系統(tǒng)可以通過(guò)軟件做出重要決定。”Elkins 說(shuō)。
他還表示，為了支持快速循環(huán)時(shí)間，Yaskawa 已將 Neocortex 與“極其緊密的”軟件和電動(dòng)機(jī)械接口集成起來(lái)；這樣，視覺信息源和機(jī)器人控制器之間的通信協(xié)議就可以實(shí)現(xiàn)“近乎瞬時(shí)”的響應(yīng)。
) g% W: Q7 @  o2 i為了在食品包裝應(yīng)用中進(jìn)行產(chǎn)品取放和裝箱包裝，JLS Automation（展位號(hào)為 C-4703）開發(fā)出多款與 ABB Robotics（展位號(hào)為 C-5228）機(jī)器人相集成的包裝機(jī)器。通過(guò)與 ABB 的 IRB 360 FlexPicker 控制器、視覺系統(tǒng)和其他設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的 Rockwell PLC 平臺(tái)，操作員可以管理和監(jiān)控 JLS Osprey 裝箱機(jī)和 Talon 揀選系統(tǒng)。
$ W; D4 R$ [: R3 N專用編程                                       為了優(yōu)化機(jī)器人性能，JLS 工程師開發(fā)出了 EyeQTrak 傳送機(jī)跟蹤和視覺定向軟件，該軟件使用以 ABB Robotics 的 RapidCode 編程語(yǔ)言編寫的專有算法。
. }/ d0 ^# M& k3 k& a“使用 ABB 極為強(qiáng)大的機(jī)器人平臺(tái)，我們可以自行編程以避免束縛，取得更出色的性能。我們的程序員使用 EyeQTrak 來(lái)配置應(yīng)用程序，而無(wú)需進(jìn)入其核心。”JLS Automation 總裁兼首席執(zhí)行官 Craig Souser 說(shuō)。
“我們希望客戶通過(guò)我們的 HMI 進(jìn)行交流，以便從系統(tǒng)中獲取信息，而無(wú)需擔(dān)心幕后的機(jī)器人控制機(jī)制。客戶告訴我們，他們希望將機(jī)器人編程完全交由機(jī)器人公司負(fù)責(zé)。憑借我們應(yīng)用程序的高速運(yùn)行和機(jī)器人運(yùn)動(dòng)技術(shù)，在一套通用的控制機(jī)制下執(zhí)行所有處理任務(wù)會(huì)起到很強(qiáng)的約束作用。我們的解決方案無(wú)需生成機(jī)器人代碼，在我們看來(lái)，客戶根本無(wú)需接觸這些代碼。”Souser 說(shuō)。
& u  H) V  m1 `  }; W. ^  k對(duì)于由 Package Integrity Validation Technologies System (PIVT) 檢驗(yàn)的包裝，梯形邏輯編程 PLC 軟件會(huì)根據(jù)該包裝是否通過(guò)檢驗(yàn)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)用。JLS 為 Dietz & Watson 切片熟肉裝箱包裝生產(chǎn)線開發(fā)出了 PIVT 和 Osprey 裝箱包裝系統(tǒng)。機(jī)器人會(huì)檢查從高速成型充填封口機(jī)傳送來(lái)的包裝，并采用真空、視覺和傳感器技術(shù)確定有漏洞的產(chǎn)品。自動(dòng)檢查和揀選解決方案使 Dietz & Watson 的生產(chǎn)線運(yùn)行速度提高了 30% 到 40%，同時(shí)減少了進(jìn)行人工檢查的員工數(shù)量。
2 G% M, D* l4 QJLS 使用 PackML 規(guī)則來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器狀態(tài)報(bào)告和機(jī)器通信的標(biāo)準(zhǔn)化，并采用通用和一致的 HMI 布局。“我們正在進(jìn)行遷移，以便遵守 PackML 編程標(biāo)準(zhǔn)，這并不是因?yàn)槲覀兊目蛻糁付ɑ蛞�求這樣做，而是因?yàn)樗�是現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)軟件模板制作方法，會(huì)讓我們?cè)谠O(shè)計(jì)開發(fā)中受益。更重要的是，它會(huì)讓我們的客戶受益。”Souser 說(shuō)。
不斷發(fā)展的技術(shù)Intelligrated（展位號(hào)為 C-3036）推出了 Alvey® 機(jī)器人部分和混合裝載托盤包裝與卸垛解決方案，它采用了機(jī)器人集成、軟件、控制和視覺技術(shù)領(lǐng)域的最新成果。
“我們已在多項(xiàng)作業(yè)中使用了Motoman的 MLX 平臺(tái)，并取得了很好的效果。Allen-Bradley PLC 可運(yùn)行所有編程、功能和控制機(jī)制，簡(jiǎn)化了與Motoman開發(fā)的 AOIs 的集成。”Intelligrated 機(jī)器人和托盤包裝系統(tǒng)產(chǎn)品經(jīng)理 Earl Wohlrab 說(shuō)。
“我們將自己的 GoKart 訂單履行解決方案與 Adept 的移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行了集成，將其自主調(diào)動(dòng)技術(shù)應(yīng)用到了分配和履行環(huán)境中。機(jī)器人移動(dòng)技術(shù)令貨車揀選功能如虎添翼，從而減少了訂單貨品在分配中心的運(yùn)輸時(shí)間，將勞動(dòng)力解放出來(lái)專注于更復(fù)雜的任務(wù)，并且無(wú)需對(duì)現(xiàn)有工作流進(jìn)行重大調(diào)整。”Wohlrab 說(shuō)。
集成的 Adept 機(jī)器人采用車載激光和地圖技術(shù)在倉(cāng)庫(kù)或生產(chǎn)設(shè)施之間巡回移動(dòng)，并可以自行調(diào)整路徑以繞過(guò)障礙物。
視覺傳感
5 Y- F" I. s5 |3 b3 Q機(jī)器人正在向很多其他前沿領(lǐng)域發(fā)展。視覺傳感器能夠讓機(jī)器人按顏色分類，支持各種靈巧的臂端工具作業(yè)。另外，OEM 廠商正在為機(jī)器人配備各種功能，以提升它們的空間認(rèn)知能力，從而使工作人員能夠在機(jī)器人附近安全工作。由于不需要額外的籠子、柵欄或防護(hù)裝置，并且能夠在各個(gè)位置之間移動(dòng)，這些機(jī)器人在作業(yè)時(shí)更加靈活。
消費(fèi)品制造商也看到了機(jī)器人設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：支持衛(wèi)生的食品處理和無(wú)菌制藥加工；可以吸取經(jīng)驗(yàn)并進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整以執(zhí)行應(yīng)用程序，從而支持更快、更靈活的生產(chǎn)。
. n! Y' L6 a, d3 v在某些環(huán)境中，包裝機(jī)與其機(jī)器人伙伴之間可以實(shí)現(xiàn)更加順暢的數(shù)據(jù)分享，這樣，新的機(jī)器造型加上通用的控制系統(tǒng)便可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)并降低設(shè)計(jì)成本。
; {! i6 G9 d7 K2 }7 W. O; R' \# u' ?OEM 廠商以不同的新穎方式來(lái)集成機(jī)器人技術(shù)，不斷突破過(guò)去的邊界。例如，Rockwell Automation iTRAK 便是一種具有軌道傳送機(jī)外型的兩軸機(jī)器人，它使用傳送機(jī)上的末端執(zhí)行器槳葉代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)器人手臂來(lái)控制產(chǎn)品。在 Rockwell Automation 的編程環(huán)境中，當(dāng)機(jī)器人裝置獨(dú)立工作或以協(xié)同方式工作時(shí)，可以更改它們?cè)谏�產(chǎn)線不同工區(qū)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作。“機(jī)器人在控制體系結(jié)構(gòu)和軟件方面都實(shí)現(xiàn)了緊密集成，因此在機(jī)器間的集成和時(shí)間安排方面都沒有問(wèn)題。”Peters 說(shuō)。
8 u( }2 }& g5 m) R- _( |隨著機(jī)器人供應(yīng)商和自動(dòng)化供應(yīng)商攜手合作，以滿足包裝商對(duì)簡(jiǎn)單、靈活且易于維護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一控制系統(tǒng)的要求，機(jī)器人技術(shù)將繼續(xù)不斷發(fā)展。
5 {# A2 B+ |, A最新技術(shù)，盡在拉斯維加斯希望采用機(jī)器人技術(shù)改進(jìn)包裝生產(chǎn)線的制造商可以于今年九月份前往拉斯維加斯，參加國(guó)際包裝機(jī)械博覽會(huì)和醫(yī)藥博覽會(huì)，親眼觀看這些創(chuàng)新技術(shù)的實(shí)際演示。


* E+ v, D9 h3 a7 Z  \/ C! U$ D
) A, S9 v$ B& B  B/ n7 e

莊稼漢進(jìn)超市

怎么沒有人點(diǎn)贊呢？?jī)?nèi)容是不是太虛了。

liyongxianfeng

太長(zhǎng)了

易林風(fēng)

國(guó)外機(jī)器人的最大特點(diǎn)是程序復(fù)雜。

b_jianwen

好長(zhǎng)，