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【行业案例】全自动涂胶机器人的应用 | 金属盖涂胶的全自动化,降低投入·提高生产性

发布时间:2022-04-15作者:小王子

自2007年【限塑令】实施以来,塑料包装受到了极大的限制。随之,以啤酒罐、茶叶罐、机油罐为代表的各类金属罐制品愈发增多,金属包装开始迎来飞速发展的时期,


金属制罐分为罐盖和罐身两部分,罐盖经过金属板原料的裁片、冲压、卷边和涂胶等工艺制成。目前,由于人工成本不断上扬,“机器换人”的需求迫在眉睫,而如何以更低的成本导入机器,又能达到柔、准、快三个特点,是金属包装行业亟需解决的课题。



金属盖涂胶机器人设备


课题


1.  受到机械误差、机器人误差、出胶头歪斜幅度和工艺误差等多因素影响,涂胶轨迹精度难以达到要求。


2.  购置成套并联机器人成本高昂,且示教过程繁琐,依赖熟练技术人员的感性与经验。


解决方案


1. 优化检测算法,精准定位起点坐标,


实现高精度轨迹控制


金属盖是冲压成型,工艺精度±0.05mm,机器人轨迹跟随的精度在机器人算法的优化下可达0.01mm,已达到要求。因此,四周边缘的涂胶可采用固定形态轨迹,根据视觉定位的起点位置和倾斜角度进行整体调整。


因为矩形盖的倾斜角度很容易获得,所以定位的关键就是起点的检测。经过数十次实验发现,最契合机器人动作方式的轨迹起点,是在右上角弧边与直边交点向盖内侧方向的位置上。



而由于实际情况下每台设备的机械误差、机器人误差、出胶头歪斜幅度和工艺误差综合起来都是不同的,因此起点位置依然会存在变化,需要进行微调。我们通过优化检测算法,使设备能够精准量化起点坐标,简化轨迹的微调,降低操作难度,如此一来,即使是无经验的操作人员,亦可将轨迹精度控制在±0.2mm以内。


2. 借助EtherCAT通信指令控制功能,


实现新品的全自动示教


首先,欧姆龙仅通过控制器+伺服的方式,实现了涂胶的运动控制,仅需简单搭建机械结构即可,无需耗费大量费用购置并联机器人。


其次,PLC通过EtherCAT通信发送“场景复制”指令给视觉,视觉会在指定位置以模版场景为蓝本新增一个新场景,模版场景中有IF分支用于程序运行模式和示教模式的切换。


然后,继续通过EtherCAT通信的数据写入指令,将长宽尺寸等必要数据写入视觉新场景的指定单元存储起来,留作测量区域和限值范围的自动设定参照。



最后,再通过通信指令控制视觉执行示教,也就是切换分支后触发执行测量,新场景程序就会以示教模式运行,此时示教分支内的处理单元图形设定就可以刷新形状搜索Ⅲ的模型区域实现当前图像下的模型登录,新产品的测量程序也就示教完成了。


控制系统


机械自动化控制器 NJ / NX系列


AC伺服系统 1S系列


图像处理系统 FH系列



实现价值


1. 精度:


精确到±0.2mm的动态涂胶轨迹精度


实现了210×280mm视野范围内精确到±0.2mm的涂胶轨迹高精度定位,可兼容不同尺寸和圆角半径的金属盖涂胶,且微调简便。


2. 省工时:


2min以内的新产品检测程序全自动示教


实现了新场景自动生成、参数数据自动写入、搜索模型自动登录、测量区域自动生成等功能,新品示教过程时间压缩到2min以内,其中最简单的三个操作由人工完成,其余的场景新增、数据计算和模型登录均由设备自动完成。


【经营层】


■ 在金属包装飞速发展的背景下,快速应对市场变化,通过全自动高速涂胶的方式替换传统人工,大幅提升涂胶轨迹精度,降低人力成本,助力打造业内Top竞争力。


【管理层】


■ 该系统的自动示教功能支持简便微调,即使是无经验的操作人员,亦可将轨迹精度控制在±0.2mm以内,缓解了对熟练技术人员的依赖,降低人工成本,减少不合格品的产生。


■ 通过自动化涂胶设备替换人工,涂胶轨迹数据以及设备运行数据均可收集、存储、分析,实现更为宏观且高效的生产管理。


【工程师层】


■ 欧姆龙机械自动化控制器NJ/NX系列,内置各类算法实现的功能块,仅需写入最基础的参数即可实现,调试简单,开发周期短。


■ 实现全自动涂胶,可兼容不同尺寸和圆角半径的金属盖涂胶,轨迹精度控制在±0.2mm以内。


公司简介

宜科(天津)电子有限公司是中国工业自动化的领军企业,于2003年在天津投资成立,销售和服务网络覆盖全国。作为中国本土工业自动化产品的提供商和智能制造解决方案的供应商,宜科在汽车、汽车零部件、工程机械、机器人、食品制药、印刷包装、纺织机械、物流设备、电子制造等诸多领域占据领先地位。宜科为智慧工厂的整体规划实施提供自系统层、控制层、网络层到执行层自上而下的全系列服务,产品及解决方案涵盖但不局限于云平台、MES制造执行系统、工业现场总线、工业以太网、工业无线通讯、机器人及智能设备组成的自动化生产线、自动化电气控制系统集成、智能物流仓储系统等,以实现真正智能化的生产制造,从而带来生产力和生产效率的大幅提升,以及对生产灵活性和生产复杂性的管理能力的大幅提升。多年来,宜科以创新的技术、卓越的解决方案和产品坚持不懈地为中国制造业的发展提供全面支持,并以出众的品质和令人信赖的可靠性、领先的技术成就、不懈的创新追求,在业界独树一帜。帮助中国制造业转型升级,加速智能制造进程,成为中国工业4.0智慧工厂解决方案当之无愧的践行者。

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