Оптимизация сборки:сравнительное исследование четырех методов захвата и размещения промышленных роботов

20
Май

Сравнение четырех методов захвата и размещения промышленных роботов при сборке

• Автор:Брайан МакМоррис.
• Сбор корзин в 3D
• Комментарий:0

Информационный бюллетень Simple Solutions за май 2024 г.

В сегодняшнем промышленном ландшафте автоматизация играет ключевую роль в сокращении спроса и затрат на рабочую силу, повышении производительности и эффективности производства в большинстве секторов рынка и приложений. Среди многочисленных методов автоматизации в арсенале инженера операции по сбору и размещению промышленных роботов выделяются как важнейшие технологии в производственных и логистических процессах, которые можно автоматизировать, снижая потребность в рабочей силе. Эти операции включают перемещение объектов или частей из одного места в другое, часто требующее точности и скорости. В этом сравнении мы углубимся в четыре известных метода захвата и размещения:гибкие питатели, четырехмерный сбор контейнеров, вибрационные питатели и отслеживание конвейерной линии.

1. Гибкие фидеры:

Гибкие устройства подачи используют различные механизмы, такие как пневматические, вибрационные или роботизированные системы, для подачи деталей в систему машинного зрения для роботизированных операций захвата и размещения. Эти питатели адаптируются к различным формам и размерам компонентов, что делает их универсальными в производственных условиях с разнообразными линейками продукции. Одним из ключевых преимуществ гибких питателей является их способность обрабатывать объекты неправильной формы и детали сложной геометрии. Но детали не могут быть больше 1/3 ширины подающей пластины, чтобы было место для разделения и определения местоположения с помощью машинного зрения. Как правило, длина деталей должна составлять от 1 до 100 мм, а вес каждой детали должен составлять менее 1 кг (2,2 фунта).

Помимо ограничений по размеру, гибкие кормушки имеют и другие потенциальные ограничения. Они могут быть медленнее по сравнению с другими методами подбора деталей, особенно при работе со сложными деталями, требующими точной ориентации. Кроме того, первоначальная настройка и калибровка гибких питателей может занять много времени и потребовать квалифицированного персонала, обладающего знаниями в области робототехники и машинного зрения. Детали должны быть жесткими и не могут быть мягкими или эластичными, поскольку они не будут реагировать на вибрации машины или колебания, необходимые для разделения деталей.

Одним из ключей к успешному применению гибкого устройства подачи является правильный выбор, калибровка и интеграция системы машинного зрения, которая идентифицирует, квалифицирует и определяет местоположение детали, подлежащей комплектованию, отправляя координаты детали и вращение контроллеру робота. Наряду с этим необходимо правильно выбрать освещение, верхнюю или заднюю подсветку, выбрать конструкцию подающей пластины и увеличить время автономной работы за счет опций массовой подачи. После этого робота необходимо запрограммировать на перемещение к детали и захват ее соответствующим захватом. После выбора деталь помещается в специальное приспособление или гнездо для дальнейшей обработки или сборки. Вся операция позволяет собирать, ориентировать и размещать от 10 до 30 деталей в минуту.

2. Выбор корзины в 4D:

Сбор мусора в 4D предполагает использование передовых систем технического зрения, включая искусственный интеллект (ИИ) и встроенную робототехнику, для идентификации и отбора объектов из контейнера или контейнера во всех трех измерениях:ширина (X), длина (Y) и высота (Z), а также интенсивность освещения. Этот метод очень эффективен при работе с сыпучими материалами, а также при произвольной и перекрывающейся ориентации деталей даже в глубоких бункерах. Используя видеосенсоры и сложные алгоритмы, 4D-системы комплектования контейнеров могут точно находить и захватывать объекты даже в загроможденных помещениях с сильно меняющимся освещением.

Одной из основных проблем выбора 4D-бинов является вычислительная сложность, связанная с обработкой больших объемов визуальных данных в режиме реального времени. Именно здесь в игру вступает искусственный интеллект (массовое обучение ориентации деталей и возможностям освещения), а также усовершенствованные чипы математической обработки на сервере приложений. Достижение надежного распознавания объектов в различных условиях освещения и создание алгоритмов планирования захвата в реальном времени требуют значительных вычислительных ресурсов и опыта. Для 4D-систем выбора контейнеров стоимость заключается в высокопроизводительных вычислениях на графическом процессоре, а не в камерах.

Сборка контейнеров в 4D — отличный метод для умеренных скоростей подачи. Этот подход часто позволяет решить проблемы с нестандартными или более крупными деталями, где гибкий механизм подачи будет менее эффективен или даже невозможен. Более длинные детали могут накладываться друг на друга в классическом стиле «палочек», но зрение способно распознать лучшего кандидата для выбора и направить робота в правильную позу, чтобы взять и разместить деталь с высокой скоростью от 10 до 30 деталей в минуту.

3. Вибропитатели:

Вибропитатели используют вибрации в точно изготовленной чаше с направляющей, по которой детали должны следовать, чтобы ориентировать и подавать детали в робот для операций захвата и размещения. Эти чаши особенно эффективны для компонентов малого и среднего размера, которыми можно легко манипулировать с помощью вибрационных сил. Вибрационные питатели известны своей высокой скоростью работы и надежностью в поддержании ориентации деталей во время процесса подачи. Фотодатчики и воздушные потоки используются для обнаружения неправильно отслеживающих частей и их «срыва» с гусеницы или иным образом очищают их через стратегические отверстия в гусенице.

Несмотря на свою эффективность, вибрационные питатели имеют ограничения, особенно при работе с деликатными или чувствительными деталями, которые могут быть подвержены повреждению из-за чрезмерной вибрации. Кроме того, проектирование и настройка чаш питателей для деталей различной геометрии может быть сложной задачей и может потребовать специальных инженерных знаний и опыта мастера. Если происходит частая смена конечного продукта, требующая различных деталей для сборки, то для этих деталей необходимо спроектировать уникальную чашу питателя, а все чаши необходимо заменить и повторно откалибровать. Это дорогостоящая и своевременная операция, делающая вибрационные чаши наиболее подходящими для высоких темпов производства фиксированной конечной продукции с объемами в сотни тысяч или миллионы деталей в год. Вибрационные чаши способны размещать детали для комплектации со скоростью от 60 до 200 деталей в минуту, причем сборка обычно осуществляется с помощью специальной «жесткой автоматизации», поскольку эта скорость превышает возможности большинства роботов-манипуляторов.

4. Отслеживание конвейерной линии:

Отслеживание конвейерной линии предполагает синхронизацию движения робота с движущейся конвейерной лентой для захвата и размещения объектов по мере их перемещения по производственной линии. Этот метод обычно используется в больших объемах производства, где важны непрерывная работа и высокая производительность. Отслеживая конвейерную линию, роботы (обычно модели «дельта» от таких компаний, как Fanuc и ABB), могут точно позиционировать себя, чтобы выбирать детали по мере их поступления.

Одним из ключевых преимуществ отслеживания конвейерных линий является его масштабируемость и эффективность при обработке больших объемов деталей с минимальным временем простоя. Этот метод популярен при упаковке пищевых продуктов, таких как хлебобулочные изделия, упакованные закуски или упакованная одежда. С помощью дельта-робота можно достичь скорости до 120 в минуту. Однако этот метод может не подойти для приложений, требующих точной ориентации детали или работы с объектами неправильной формы. Типичный 4-осевой дельта-координат работает только в одной плоскости, не имеет большого Z- или вертикального движения и поэтому лучше всего подходит для захвата плоских предметов и их передачи на упаковочную линию. Но существуют гибриды с 3-осевым запястьем и захватом, добавленными к 4-осному дельта-оси, например Fanuc M-1iA

Сводка

Каждый метод захвата и размещения промышленных роботов имеет определенные преимущества и ограничения в зависимости от конкретных требований применения. Гибкие устройства подачи отличаются универсальностью, но для некоторых задач им может не хватать скорости и точности. Сборка контейнеров в 4D идеально подходит для обработки сыпучих материалов, но требует значительных вычислительных ресурсов. Вибрационные питатели обеспечивают высокую скорость работы, но могут не подходить для деликатных деталей. Отслеживание конвейерной линии обеспечивает непрерывную работу, но в некоторых случаях может не хватать точности. В конечном счете, производители должны тщательно оценить свои потребности и выбрать метод захвата и размещения, который лучше всего соответствует их производственным целям и ограничениям.

Futura Automation предлагает компоненты или комплексные решения в каждой категории комплектации и размещения при сборке. Futura Automation является представителем гибких питателей Flexfactory в США и авторизованным дилером роботов Fanuc и Brooks Automation для комплексных систем. Для компонентов машинного зрения Cognex с нашим собственным программным обеспечением Feedware CX для простоты интеграции доступны системы машинного зрения Fanuc IR Vision или Keyence, которые интегрируются в существующие системы.

Для комплектации контейнеров в 4D Futura сотрудничает с Apera.ai, которая имеет высокоразвитую систему с быстрым и безошибочным зрением и обработкой траекторий робота. Vibromatic является хорошим источником вибропитателей, если это подходящая технология. Что касается приложений отслеживания линий, Futura Automation снова может работать с Apera.AI, Cognex или Keyence для решения проблемы зрения и Fanuc для дельта-роботов. Свяжитесь с Futura Automation, если у вас возникнут самые сложные проблемы с подбором и размещением, и мы предложим вам отличное решение. tech@futura-automation.com