技術讓機器人進入包裝生產線上游

寂靜天花板

長期以來，使用機器人技術的制造商一直享有巨大的優勢，他們不但提高了生產效率和產品質量，而且降低了生產成本，節省了人工工。PMMI（美國包裝機械制造協會）主辦了一系列名為“包裝機械博覽會”的貿易展會。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應用領域的發展狀況。這項研究表明，截至 2014 年，有 75% 的最終用戶在生產線中的某個環節采用了機器人技術，而在 2008 年的時候這一數字僅為 20%。現在，機器人及其帶來的好處已經遠超越早期的托盤包裝領域應用，它們已經向上游進軍，進入了更多的初級包裝和次級包裝領域中。
網絡化和集成化的 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，反映出機器人技術在上游得到應用和實現無縫集成的趨勢。
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各公司在將機器人技術集成到自己的包裝作業中時，采用了兩種不同的方法。“網絡化方法”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的 PLC 平臺緊密地協調機器人的動作與傳送機和生產線上其他運動設備的直線運動，從而更準確、更精密地進行產品處理。集成模式的優勢包括更容易地進行軟件編程、節省成本并減小所占用的空間。
Rockwell Automation 業務規劃經理 Amy Peters 指出，Rockwell Automation 分析市場后發現，軟件集成是包裝機械制造商和機器人制造商關心的首要問題。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商的解決方案，能夠在編程環境中與他們已經習慣的所有機器人品牌兼容。”Peters 說。
在網絡化方法中，Rockwell Automation 的 Logix 控制器可通過以太網/IP 網絡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譯為機器人代碼時配置機器人控制器。
9 ^7 G2 H6 n8 i9 h“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/IP 網絡傳送給機器人控制器。另外，為了確保安全并節約能源與時間，以太網/IP 網絡服務在余下操作中的控制方法都一樣。”

機器人機械集成雖然制造商青睞網絡化方法，但機械制造商正推動自動化技術供應商轉向集成化方法，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，只需要一個控制器即可直接操縱機器人驅動裝置和馬達。
, I# ~2 j, J/ K# Q, i+ X. k“機械制造商在敦促我們采用這種方法，因為對于系統集成商和最終用戶而言，如果要將機器人與生產線集成，那么只對一個軟件包進行編程和維護會更容易些。”Peters 說，“實現硬件和軟件的標準化，可以降低系統的整體成本，并簡化原本非常復雜的系統。”
0 z4 X, z0 ^' |5 x% t$ {. f+ ^0 @; _; E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。該裝置采用鍍鎳設計，能夠經受防腐醫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構。
9 M: _$ N0 \$ \- mRC8 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 東海岸區域銷售經理 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。
1 f3 J- K5 \* B7 T“一般而言，包裝行業不想學習使用機器人控制器。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。
1 N! f0 |: W4 s6 @: S  |DENSO 的 WINCaps 3 離線編程軟件用于在虛擬環境中為工作單元編寫程序和設計布局，然后遠程實時監控單元的作業。通過導入 CAD 圖紙，可以創建用于預測機器人性能的三維模擬。“輕松教學”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。
9 P! J" r# G: }0 \0 FDENSO 的 ORiN2（開放式機器人/資源界面網絡）可通過網絡創建機器人控制器與外圍設備之間的界面，以便將視覺設備與其他外圍設備集成起來。
/ ?2 ?. G0 H; o! r“任何通用軟件都可以用于編寫提供方軟件程序，以控制與設備的通信。”Anderson 說。
ORiN2 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 的校準向導來配置視像。
" w% ^/ ^7 I% c. g) t統一控制

DENSO 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，就可以管理機器人的運動，并配置包裝生產線的凸輪和伺服直線運動功能。
+ ^+ S8 ], D$ l" h8 l( ^* AYaskawa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高級總經理 Dean Elkins 指出，該系統在 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，并應用了 PLC 程序員非常熟悉的功能塊和 AOI。
# _" b# m. u6 i1 Z+ f“統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。
4 M  x! [: M/ v& S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線功能的 MP3200 機械控制器。Yaskawa的前端編程門戶MotionWorks IEC 實現了統一控制編程，并支持 IEC 61131-3 這一面向對象的 PLC 編程標準。程序員可使用功能塊來配置機器人運動，控制同步帶上產品的位置和間距，并管理生產線機電運動。隨附的工具包括用于監控機器就緒狀態的 PackML 套件，以及用于顯示吞吐能力和效率報告的 OEE 屏幕。
- S- \/ M7 O0 y+ R; |6 v“很多運動工程師都了解功能塊編程，無論是在 IEC 設備上還是使用 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。
, w' i# S% w9 h% CYaskawa 已部署了 Universal Robotics 的 Neocortex® 人工智能視覺解決方案，用于卸垛作業。他們將學習軟件與自己的 INFORM 3 機器人編程軟件進行了集成，并通過它來編寫程序。據 Elkins 介紹，Neocortex 軟件會從大量 Kinect® 傳感器中提取信息，獲得有關包裝尺寸及其在托盤中的位置的數據點并進行保存。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，該模型會引導機器人就位，“報告理論點和實際點之間的排列差異，”Elkins 說。
& @! c) s% R- B& H! V+ w- V在混有各種不同紙箱、雜亂無序的環境中，該系統可簡化卸垛。在確定任何數量的庫存單位 (SKU) 時，該系統可以使您無需進行復雜的攝像頭配置。
“Neocortex 可以進行產品定向和空間識別，因此可以確定空間中有哪些位置存在物體，有助于將機器人驅動到此類位置。對于哪些紙箱需要優先脫離托盤，該系統可以通過軟件做出重要決定。”Elkins 說。
他還表示，為了支持快速循環時間，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議就可以實現“近乎瞬時”的響應。
為了在食品包裝應用中進行產品取放和裝箱包裝，JLS Automation（展位號為 C-4703）開發出多款與 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、視覺系統和其他設備聯網的 Rockwell PLC 平臺，操作員可以管理和監控 JLS Osprey 裝箱機和 Talon 揀選系統。
專用編程                                       為了優化機器人性能，JLS 工程師開發出了 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。
7 @0 K% z  s2 h2 v8 J3 I' u“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 來配置應用程序，而無需進入其核心。”JLS Automation 總裁兼首席執行官 Craig Souser 說。
“我們希望客戶通過我們的 HMI 進行交流，以便從系統中獲取信息，而無需擔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。憑借我們應用程序的高速運行和機器人運動技術，在一套通用的控制機制下執行所有處理任務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 軟件會根據該包裝是否通過檢驗進行相應的調用。JLS 為 Dietz & Watson 切片熟肉裝箱包裝生產線開發出了 PIVT 和 Osprey 裝箱包裝系統。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、視覺和傳感器技術確定有漏洞的產品。自動檢查和揀選解決方案使 Dietz & Watson 的生產線運行速度提高了 30% 到 40%，同時減少了進行人工檢查的員工數量。
+ w8 L# e/ ?" {: u1 P& _2 HJLS 使用 PackML 規則來實現機器狀態報告和機器通信的標準化，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 編程標準，這并不是因為我們的客戶指定或要求這樣做，而是因為它是現有的標準軟件模板制作方法，會讓我們在設計開發中受益。更重要的是，它會讓我們的客戶受益。”Souser 說。
不斷發展的技術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、控制和視覺技術領域的最新成果。
“我們已在多項作業中使用了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開發的 AOIs 的集成。”Intelligrated 機器人和托盤包裝系統產品經理 Earl Wohlrab 說。
& S- ^# U( Q6 W# s8 }0 u* u- ~“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，將其自主調動技術應用到了分配和履行環境中。機器人移動技術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雜的任務，并且無需對現有工作流進行重大調整。”Wohlrab 說。
集成的 Adept 機器人采用車載激光和地圖技術在倉庫或生產設施之間巡回移動，并可以自行調整路徑以繞過障礙物。
視覺傳感
機器人正在向很多其他前沿領域發展。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。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，這些機器人在作業時更加靈活。
: R, Z' G( J3 F, w! h$ i$ p消費品制造商也看到了機器人設計的優點：支持衛生的食品處理和無菌制藥加工；可以吸取經驗并進行相應調整以執行應用程序，從而支持更快、更靈活的生產。
在某些環境中，包裝機與其機器人伙伴之間可以實現更加順暢的數據分享，這樣，新的機器造型加上通用的控制系統便可以簡化設計并降低設計成本。
OEM 廠商以不同的新穎方式來集成機器人技術，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行器槳葉代替傳統的機器人手臂來控制產品。在 Rockwell Automation 的編程環境中，當機器人裝置獨立工作或以協同方式工作時，可以更改它們在生產線不同工區的運動和動作。“機器人在控制體系結構和軟件方面都實現了緊密集成，因此在機器間的集成和時間安排方面都沒有問題。”Peters 說。
  x+ F0 y+ g! J1 }隨著機器人供應商和自動化供應商攜手合作，以滿足包裝商對簡單、靈活且易于維護的標準統一控制系統的要求，機器人技術將繼續不斷發展。
' L7 c, ]) `" y  G% e8 i最新技術，盡在拉斯維加斯希望采用機器人技術改進包裝生產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藥博覽會，親眼觀看這些創新技術的實際演示。
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莊稼漢進超市

怎么沒有人點贊呢？內容是不是太虛了。

liyongxianfeng

太長了

易林風

國外機器人的最大特點是程序復雜。

b_jianwen

好長，