技術(shù)讓機器人進入包裝生產(chǎn)線上游

寂靜天花板

長期以來，使用機器人技術(shù)的制造商一直享有巨大的優(yōu)勢，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（美國包裝機械制造協(xié)會）主辦了一系列名為“包裝機械博覽會”的貿(mào)易展會。在去年的“2014 年機器人市場趨勢評估”中，他們闡述了機器人技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r。這項研究表明，截至 2014 年，有 75% 的最終用戶在生產(chǎn)線中的某個環(huán)節(jié)采用了機器人技術(shù)，而在 2008 年的時候這一數(shù)字僅為 20%。現(xiàn)在，機器人及其帶來的好處已經(jīng)遠超越早期的托盤包裝領(lǐng)域應(yīng)用，它們已經(jīng)向上游進軍，進入了更多的初級包裝和次級包裝領(lǐng)域中。
  C% G5 b( o6 S' j' M網(wǎng)絡(luò)化和集成化的 PLC即將于9月28-30日舉辦的的包裝機械博覽會和醫(yī)藥博覽會上將展示各種機器人解決方案，反映出機器人技術(shù)在上游得到應(yīng)用和實現(xiàn)無縫集成的趨勢。

- {4 b/ b0 v  V. y5 U  k各公司在將機器人技術(shù)集成到自己的包裝作業(yè)中時，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)送至單獨的機器人控制器。另一種方法頗受機械制造商的青睞，它是一種統(tǒng)一的控制解決方案，或者說是一種集成模式，使一個控制器既可以處理機器運動，也可以處理機器人運動。這些可同時處理多種任務(wù)的 PLC 平臺緊密地協(xié)調(diào)機器人的動作與傳送機和生產(chǎn)線上其他運動設(shè)備的直線運動，從而更準(zhǔn)確、更精密地進行產(chǎn)品處理。集成模式的優(yōu)勢包括更容易地進行軟件編程、節(jié)省成本并減小所占用的空間。
Rockwell Automation 業(yè)務(wù)規(guī)劃經(jīng)理 Amy Peters 指出，Rockwell Automation 分析市場后發(fā)現(xiàn)，軟件集成是包裝機械制造商和機器人制造商關(guān)心的首要問題。這家公司通過其 PartnerNetwork™ 計劃為趨勢科技中心提供贊助（展位號為 C-4829）。
“客戶告訴我們，我們需要加強產(chǎn)品的集成。跟在軟件層面進行編程、診斷、故障排除和集成所花的時間相比，其他任何方面的成本都相對較小。他們想要一種獨立于供應(yīng)商的解決方案，能夠在編程環(huán)境中與他們已經(jīng)習(xí)慣的所有機器人品牌兼容。”Peters 說。
' G4 ~1 b) X/ o  D+ V7 J% _在網(wǎng)絡(luò)化方法中，Rockwell Automation 的 Logix 控制器可通過以太網(wǎng)/IP 網(wǎng)絡(luò)向單獨的機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) 軟件來與機器人控制器進行通信，并在梯形邏輯程序轉(zhuǎn)譯為機器人代碼時配置機器人控制器。
“制造商喜歡這種方法，是因為前端編程、操作界面和診斷在余下操作中的控制方法都一樣，操作員和維護人員對 Studio 5000 的軟件界面非常滿意。”Peters 說，“借助這種接口，機器人看起來就像是由我們的控制器控制的；但實際上，控制命令是通過以太網(wǎng)/IP 網(wǎng)絡(luò)傳送給機器人控制器。另外，為了確保安全并節(jié)約能源與時間，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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6 R; l/ L+ p4 x! G* i機器人機械集成雖然制造商青睞網(wǎng)絡(luò)化方法，但機械制造商正推動自動化技術(shù)供應(yīng)商轉(zhuǎn)向集成化方法，將機器人控制功能和機械控制功能合并到一個控制器中。采用集成技術(shù)，只需要一個控制器即可直接操縱機器人驅(qū)動裝置和馬達。
“機械制造商在敦促我們采用這種方法，因為對于系統(tǒng)集成商和最終用戶而言，如果要將機器人與生產(chǎn)線集成，那么只對一個軟件包進行編程和維護會更容易些。”Peters 說，“實現(xiàn)硬件和軟件的標(biāo)準(zhǔn)化，可以降低系統(tǒng)的整體成本，并簡化原本非常復(fù)雜的系統(tǒng)。”
在拉斯維加斯包裝機械博覽會上，DENSO Robotics（展位號為 S-6153）將展出其最新推出的 VS 系列機器人。VS-050 是一款 ISO 5 無塵室級緊湊型六軸機器人。該裝置采用鍍鎳設(shè)計，能夠經(jīng)受防腐醫(yī)藥包裝過程中的強腐蝕性消毒劑。所有 DENSO 機器人均配備了 DENSO 的新型 RC8 控制器（其尺寸適合安裝在機架上），并采用可使用常用語言編程的開放式體系結(jié)構(gòu)。
+ {) j! ~9 l5 ^% d  n. pRC8 控制器支持通過 PLC（將 Studio 5000 與 AOI和 AOP 搭配使用）來控制機器人的可選方案。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，以用于機器人控制和界面。
“一般而言，包裝行業(yè)不想學(xué)習(xí)使用機器人控制器。他們想知道如何使用 PLC 與機器人控制器通信，而無需使用專有軟件。RC8 可以讓他們自由地使用所偏愛的語言和邏輯。”Anderson 說。
DENSO 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)計布局，然后遠程實時監(jiān)控單元的作業(yè)。通過導(dǎo)入 CAD 圖紙，可以創(chuàng)建用于預(yù)測機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機器人。
% v3 C& K8 l" U$ @7 A! Z" SDENSO 的 ORiN2（開放式機器人/資源界面網(wǎng)絡(luò)）可通過網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建機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。
“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。
" F3 F8 C# h* n; T" _' IORiN2 包含一個旨在與 Cognex（展位號為 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)�來配置視像�?br /> * f! Z7 [. ?' c  _統(tǒng)一控制

' ~% M# X% L# wDENSO 并不是唯一一個旨在簡化控制機制的機器人解決方案提供商。Yaskawa Motoman（展位號為 C-4243）也提供了一套統(tǒng)一控制解決方案，通過在裝箱包裝、紙盒包裝或托盤包裝系統(tǒng)中采用的同一種控制器來處理機器人的編程和控制。客戶只需使用一個軟件包與一個控制系統(tǒng)，就可以管理機器人的運動，并配置包裝生產(chǎn)線的凸輪和伺服直線運動功能。
Yaskawa將在 2015 年拉斯維加斯包裝機械博覽會上展示Motoman® MH12 機器人裝箱機與 MLX200 機器人界面。YaskawaMotoman高級總經(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化語言的一種方法，使得機器人控制成為整個控制解決方案的核心。”Elkins 說。
; P* k3 |1 \' M) q5 P- y$ ]對于高速初級包裝和次級包裝，Yaskawa推出了 MPP3S 或 MPP3H 三角式機器人，并配備了可處理所有主要生產(chǎn)線功能的 MP3200 機械控制器。Yaskawa的前端編程門戶MotionWorks IEC 實現(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配置機器人運動，控制同步帶上產(chǎn)品的位置和間距，并管理生產(chǎn)線機電運動。隨附的工具包括用于監(jiān)控機器就緒狀態(tài)的 PackML 套件，以及用于顯示吞吐能力和效率報告的 OEE 屏幕。
6 I" r* J/ l+ ?8 X% l% i“很多運動工程師都了解功能塊編程，無論是在 IEC 設(shè)備上還是使用 RSLogix 進行編程都是如此。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，填充起來也很方便。”Elkins 說。
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 機器人編程軟件進行了集成，并通過它來編寫程序。據(jù) Elkins 介紹，Neocortex 軟件會從大量 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)點并進行保存。然后，它會為包裝生成幾何形狀的三維點模型，并存儲在云解決方案中。隨后，該模型會引導(dǎo)機器人就位，“報告理論點和實際點之間的排列差異，”Elkins 說。
& D  F! F1 w( Z0 G. U4 |在混有各種不同紙箱、雜亂無序的環(huán)境中，該系統(tǒng)可簡化卸垛。在確定任何數(shù)量的庫存單位 (SKU) 時，該系統(tǒng)可以使您無需進行復(fù)雜的攝像頭配置。
“Neocortex 可以進行產(chǎn)品定向和空間識別，因此可以確定空間中有哪些位置存在物體，有助于將機器人驅(qū)動到此類位置。對于哪些紙箱需要優(yōu)先脫離托盤，該系統(tǒng)可以通過軟件做出重要決定。”Elkins 說。
$ o6 d0 d% U* K! O* A7 `1 U0 W他還表示，為了支持快速循環(huán)時間，Yaskawa 已將 Neocortex 與“極其緊密的”軟件和電動機械接口集成起來；這樣，視覺信息源和機器人控制器之間的通信協(xié)議就可以實現(xiàn)“近乎瞬時”的響應(yīng)。
  `1 z! b' ?! s為了在食品包裝應(yīng)用中進行產(chǎn)品取放和裝箱包裝，JLS Automation（展位號為 C-4703）開發(fā)出多款與 ABB Robotics（展位號為 C-5228）機器人相集成的包裝機器。通過與 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，操作員可以管理和監(jiān)控 JLS Osprey 裝箱機和 Talon 揀選系統(tǒng)。
7 ^' r0 ~* j4 b/ E專用編程                                       為了優(yōu)化機器人性能，JLS 工程師開發(fā)出了 EyeQTrak 傳送機跟蹤和視覺定向軟件，該軟件使用以 ABB Robotics 的 RapidCode 編程語言編寫的專有算法。
3 ^& X7 @( v3 t7 k* R$ W! d: n, V2 o4 s“使用 ABB 極為強大的機器人平臺，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 來配置應(yīng)用程序，而無需進入其核心。”JLS Automation 總裁兼首席執(zhí)行官 Craig Souser 說。
$ ]* T/ S/ N' d“我們希望客戶通過我們的 HMI 進行交流，以便從系統(tǒng)中獲取信息，而無需擔(dān)心幕后的機器人控制機制。客戶告訴我們，他們希望將機器人編程完全交由機器人公司負責(zé)。憑借我們應(yīng)用程序的高速運行和機器人運動技術(shù)，在一套通用的控制機制下執(zhí)行所有處理任務(wù)會起到很強的約束作用。我們的解決方案無需生成機器人代碼，在我們看來，客戶根本無需接觸這些代碼。”Souser 說。
對于由 Package Integrity Validation Technologies System (PIVT) 檢驗的包裝，梯形邏輯編程 PLC 軟件會根據(jù)該包裝是否通過檢驗進行相應(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)。機器人會檢查從高速成型充填封口機傳送來的包裝，并采用真空、視覺和傳感器技術(shù)確定有漏洞的產(chǎn)品。自動檢查和揀選解決方案使 Dietz & Watson 的生產(chǎn)線運行速度提高了 30% 到 40%，同時減少了進行人工檢查的員工數(shù)量。
JLS 使用 PackML 規(guī)則來實現(xiàn)機器狀態(tài)報告和機器通信的標(biāo)準(zhǔn)化，并采用通用和一致的 HMI 布局。“我們正在進行遷移，以便遵守 PackML 編程標(biāo)準(zhǔn)，這并不是因為我們的客戶指定或要求這樣做，而是因為它是現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)軟件模板制作方法，會讓我們在設(shè)計開發(fā)中受益。更重要的是，它會讓我們的客戶受益。”Souser 說。
, x3 X# x: i6 v不斷發(fā)展的技術(shù)Intelligrated（展位號為 C-3036）推出了 Alvey® 機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。
“我們已在多項作業(yè)中使用了Motoman的 MLX 平臺，并取得了很好的效果。Allen-Bradley PLC 可運行所有編程、功能和控制機制，簡化了與Motoman開發(fā)的 AOIs 的集成。”Intelligrated 機器人和托盤包裝系統(tǒng)產(chǎn)品經(jīng)理 Earl Wohlrab 說。
“我們將自己的 GoKart 訂單履行解決方案與 Adept 的移動機器人進行了集成，將其自主調(diào)動技術(shù)應(yīng)用到了分配和履行環(huán)境中。機器人移動技術(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輸時間，將勞動力解放出來專注于更復(fù)雜的任務(wù)，并且無需對現(xiàn)有工作流進行重大調(diào)整。”Wohlrab 說。
5 R* t) e6 d, {" ?$ u集成的 Adept 機器人采用車載激光和地圖技術(shù)在倉庫或生產(chǎn)設(shè)施之間巡回移動，并可以自行調(diào)整路徑以繞過障礙物。
視覺傳感
& _* y7 J# e% [機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 廠商正在為機器人配備各種功能，以提升它們的空間認知能力，從而使工作人員能夠在機器人附近安全工作。由于不需要額外的籠子、柵欄或防護裝置，并且能夠在各個位置之間移動，這些機器人在作業(yè)時更加靈活。
消費品制造商也看到了機器人設(shè)計的優(yōu)點：支持衛(wèi)生的食品處理和無菌制藥加工；可以吸取經(jīng)驗并進行相應(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)。
在某些環(huán)境中，包裝機與其機器人伙伴之間可以實現(xiàn)更加順暢的數(shù)據(jù)分享，這樣，新的機器造型加上通用的控制系統(tǒng)便可以簡化設(shè)計并降低設(shè)計成本。
OEM 廠商以不同的新穎方式來集成機器人技術(shù)，不斷突破過去的邊界。例如，Rockwell Automation iTRAK 便是一種具有軌道傳送機外型的兩軸機器人，它使用傳送機上的末端執(zhí)行器槳葉代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機器人手臂來控制產(chǎn)品。在 Rockwell Automation 的編程環(huán)境中，當(dāng)機器人裝置獨立工作或以協(xié)同方式工作時，可以更改它們在生產(chǎn)線不同工區(qū)的運動和動作。“機器人在控制體系結(jié)構(gòu)和軟件方面都實現(xiàn)了緊密集成，因此在機器間的集成和時間安排方面都沒有問題。”Peters 說。
隨著機器人供應(yīng)商和自動化供應(yīng)商攜手合作，以滿足包裝商對簡單、靈活且易于維護的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一控制系統(tǒng)的要求，機器人技術(shù)將繼續(xù)不斷發(fā)展。
最新技術(shù)，盡在拉斯維加斯希望采用機器人技術(shù)改進包裝生產(chǎn)線的制造商可以于今年九月份前往拉斯維加斯，參加國際包裝機械博覽會和醫(yī)藥博覽會，親眼觀看這些創(chuàng)新技術(shù)的實際演示。

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莊稼漢進超市

怎么沒有人點贊呢？內(nèi)容是不是太虛了。

liyongxianfeng

太長了

易林風(fēng)

國外機器人的最大特點是程序復(fù)雜。

b_jianwen

好長，