Как управлять роботизированными системами переноса с помощью лазерных датчиков расстояния

Лазерные датчики расстояния находят множество применений в робототехнике и автоматизации. Они могут охватывать множество различных аспектов отрасли, но в этой статье основное внимание уделяется модернизации ячеек для устаревшей технологии с использованием лазерных датчиков расстояния в качестве датчиков положения.

Эти датчики могут быть чрезвычайно точными на значительном расстоянии, что открывает их для множества различных типов управления. Однако следует отметить, что определенные функции безопасности должны быть запрограммированы в системе, чтобы гарантировать безопасное устранение любого отказа лазера.

Традиционные методы управления тележкой

Чтобы понять управление T-тележкой, важно понимать, из чего именно состоит операция T-тележки. Тележка - это тележка с электронным управлением, часто на металлических рельсах, которая сортирует и перемещает поддоны в процессе автоматической укладки на поддоны. Эти тележки перемещают поддоны на складе. Обычно они переносят поддоны с набора загрузочных конвейеров на следующий этап процесса укладки на поддоны - часто на станцию ​​упаковки в термоусадочную пленку.

Рисунок 1. Тележка с рельсовыми направляющими. Изображение любезно предоставлено Муратек

Тележки используют программируемый логический контроллер (ПЛК) или робота для управления движениями и действуют как «мозги», стоящие за операциями тележки. ПЛК может использовать разные входы, чтобы интерпретировать, когда и где принимать разные загруженные или разгруженные поддоны. ПЛК требуется обратная связь от самой Т-тележки, чтобы понять ее местоположение во многих различных комбинациях путей.

Концевые выключатели

Существует множество различных способов передачи данных о местоположении с тележки на ПЛК или управляющую им роботизированную систему. Устаревшей, но распространенной практикой является использование концевых выключателей для определения местоположения тележки реле. Хотя концевые выключатели достаточно хорошо работают при передаче соответствующей информации на блок управления, с ними легче справиться с помощью современных сенсорных технологий. Концевые выключатели также требуют более обширного программирования, чем датчики других типов, потому что они передают меньше информации в любой момент времени.

Рисунок 2 Промышленный концевой выключатель NEMA от Eaton. Изображение любезно предоставлено Eaton

Хотя концевые выключатели будут работать с системой Т-образной тележки, у них есть недостатки, которых нет у других более современных датчиков. Во-первых, они представляют собой электрическую / механическую единицу. Несколько факторов могут повлиять на их работу, поскольку они зависят от электрических и механических входов для правильной работы. Для всех практических целей любые электрические проблемы, возникающие в концевом выключателе, могут также возникнуть в любом другом электрическом чувствительном элементе, поэтому они не будут рассматриваться в этом случае.

Поскольку для правильного функционирования концевые выключатели связаны с физическим взаимодействием с окружающей средой, на них можно повлиять легче, чем на датчики, полагающиеся исключительно на электрическое зондирование. Физический износ может быть определяющим фактором их производительности. Со временем переключатель может изнашиваться и постепенно начинает менять режим работы, вызывая проблемы в ячейке. Поскольку изменения незначительны, они могут остаться незамеченными до тех пор, пока не произойдет катастрофический сбой. Наконец, они также могут пострадать, когда внешняя сила перемещает или выталкивает их из их надлежащего положения.

Использование лазерных датчиков расстояния

Хотя многие типы датчиков могут работать с системой Т-образной тележки, в этой статье основное внимание будет уделено лазерным датчикам расстояния. Лазерный датчик расстояния использует лазер для определения расстояния между датчиком и любым объектом, с которым взаимодействует излучаемый лазер.

Лазер направляется от датчика к объекту, затем отражается от объекта, и датчик принимает отраженный свет. Он использует время, прошедшее с момента отправки луча до того, как он был получен снова, чтобы определить, как далеко находится рассматриваемый объект, известный как датчик времени полета.

Лазерные датчики расстояния могут передавать аналоговый или цифровой сигнал обратно на блок управления. Затем этот сигнал можно использовать в качестве непрерывного входа для логики управления при принятии решений о движении Т-образной тележки. Затем лазер может передавать диапазон значений в зависимости от положения Т-образной тележки во время ее движения. Затем логика ПЛК может брать необработанные данные и принимать решения на основе текущего местоположения тележки и того, куда она должна отправиться дальше.

Рисунок 3 Время полета. Видео любезно предоставлено Pepperl + Fuchs

Технически Т-образной тележкой можно управлять с помощью одного лазерного датчика расстояния, стреляющего параллельно гусеницам. Датчик может быть расположен на стационарной стойке, смотрящей на саму тележку, или установлен на тележке и перемещаться по траектории с тележкой, смотрящей на неподвижный объект.

Варианты монтажа должны отражать самый простой из возможных маршрутов электропроводки. Один датчик может передавать достаточно информации для управления тележкой, предоставляя диапазон чисел; например, 0–10000 мм на колее длиной 10 м. Хотя эта установка технически работает, она оставляет возможность для незамеченных сбоев в системе. Если что-то падает на пути лазера, он внезапно считывает гораздо меньшее число, и ПЛК может подумать, что он находится в другом положении, чем на самом деле.

Правильное использование лазерных датчиков расстояния для работы Т-образной тележки

Надлежащее использование лазерных датчиков в сценарии, описанном ранее, заключается в использовании двух датчиков, направленных либо в противоположных направлениях на Т-образной тележке, либо с противоположных концов рельсов, если они будут установлены на корпусе Т-образной тележки. Эта настройка обеспечивает избыточность системы, а ПЛК получает достаточно информации для обнаружения множества различных неисправностей в системе.

Рисунок 4. Лазерный дальномер. Изображение любезно предоставлено Баумер

С двумя лазерами ПЛК или блок управления будут получать два отдельных потока данных. Эти потоки данных теоретически должны находиться в определенном диапазоне друг от друга. Если полученные данные выходят за пределы заданного диапазона, ПЛК распознает, что в ячейке что-то произошло. Либо что-то упало на пути Т-образной тележки, либо лазер дает неверную информацию.

Система, включающая два лазера, также имеет дополнительное преимущество проверки любых спорадических данных с датчиков. Если один датчик «прыгает» в своем положении, а другой - нет, ПЛК можно запрограммировать на отправку сигнала тревоги в систему.

Лазеры также могут помочь управлять несколькими Т-образными тележками на одном и том же пути. Если каждая тележка имеет два лазера, их расстояния известны и используются для управления несколькими тележками. К этой системе применяются те же процессы отказа, что и к системе с одной Т-образной тележкой.

Лазерные датчики расстояния - это простой способ модернизировать старые системы Т-образных тележек, которые традиционно работают с концевыми выключателями. Их можно легко установить на тележку или возле рельсов, чтобы передавать важную информацию ПЛК. Новые роботизированные и автоматизированные ячейки также могут извлечь выгоду из них как более простого способа измерения для блока управления. Используйте два датчика, чтобы создать избыточность и остановить отказы в случае ошибок или падения продуктов на дорожках.