PROIECTImplementarea robotilor in sisteme de productie

Student: Coordonator proiect: Anul: IVGrupa: 641BCSemigrupa: 2

Cuprins1. Studiul aplicatiilor de paletizare robotizata similare celei realizate1.1. Generalitati privind aplicatia de paletizare robotizata (definitie, caracterizari,probleme intalnite in mod obisnuit, etc)1.2. Solutii constuctive implementate in industrie (exemple de celule de paletizarerobotizata existente, cu descriererea cat mai detaliata a stucturii aplicatiei, parametrii tehnici simodul de functionare pentru fiecare celula in parte)1.3. Concluzii (structura tipica – generalizata – pentru o celulade paletizare robotizata,tipuri de roboti utilizati, modul tipic de functionare)

CAP.2. Analiza comparativa a robotilor industriali similari celuiintegrat in aplicatie(roboti dedicati operatiilor de paletizare –descrieti robotii utilizand datele din fisele tehnice sau din manualele de produs gasite pe site-urile producatorilor de roboti)

CAP. 3. Prezentarea aplicatiei realizate (imagine de ansamblu a celulei – vedere de tip perspectiva, dintr-un unghi care sa aratecat mai bine structura acesteia – cu explicarea modului de functionare; vedere de sus a celulei cu identificarea prin numerotare a componentelor majore, ale caror denumiri vor fi introduse intr-un tabel ce va urma acestei imagini, alaturi de numarul alocat fiecarui element; vederi laterale ale celulei;

ANUL UNIVERSITAR 2014 - 2015

prezentarea imaginii fiecarui component major al celulei cu descrierea rolului functional al acestuia in cadrul aplicatiei; separat,prezentarea robotului – similar cu prezentarile robotilordiscutati la capitolul 2 – si explicarea rolului functional al acestuia in cadrul celulei)

1. Studiul aplicatiilor de paletizare robotizata similare celei realizate1.1. Generalitati privind aplicatia de paletizare robotizata (definitie, caracterizari,probleme intalnite in mod obisnuit, etc)

Paletizarea reprezintă tehnica de grupare a mai multor bunuri materiale, pe un suport numit paletă.

Destinate liniilor de mare si foarte mare capacitate, sistemele robotizate de ambalare si-au dovedit din plin eficienta, acolo unde ele au fost implementate. Desi acestea sunt indicate, in special, depozitelor de mari dimensiuni, pretabile in avalul transportului maritim sau aerian, sistemele robotizate de paletizare (PRS) sunt recomandate si zonelor industriale de procesare de mare capacitate, inclusiv, asadar, marilor procesatori din industria alimentara, care

au o fluenta ridicata a desfacerii. Prezenti la Anuga FoodTec 2012, amputut face cunostinta cu ultimele noutati in acest domeniu. Vi le prezentam in materialul de fata, alaturi de principiile de baza ale PRS.

Forta, precizie, rapiditate Echipament de mare complexitate, orice sistem robotizat este conceput pentru a eficientiza la maximum productivitatea, eliminand aproape in totalitate componenta umana, de aici rezultand cresteri substantiale ale profitabilitatii. Cu atat mai mult, unul destinat paletizarii, operatiune de mare amploare, atat din punct de vedere al cantitatilor si dimensiunilor produselor ambalate, cat si al numaruluiacestora. Luand in calcul toate aceste conditii generale, linia robotizata de ambalare-paletizare poate fi caracterizata prin trei calitati: forta, precizie, rapiditate. In egala masura, deosebit de importanta este fiabilitatea sistemului, materialele de contructie utilizate la fabricare trebuind sa fie in mod obligatoriu de foarte buna calitate. Nu in ultimul rand, sistemul trebuie sa probeze o mare flexibilitate asigurata de mecanica aplicatain domeniul roboticii, flexibilitatea asigurand precizia si rapiditatea operatiunilor. La randul ei, flexibilitatea deosebita a sistemului robotizat se datoreaza principiilor originale care stau la baza solutiilor functionale si constructive ale componentelor mecanice; pe baza lor sunt definite obiectivele specifice si directiile tematice:- actionarea sistemului;– interschimbabilitatea automata, acolo unde este cazul, caracteristica realizata prin tipizarea mecanismului de cuplare mecanica, energetica si informationala;– cuplarea mecanica automata a portsarcinii cu bratul mecanic;– prinderea reglabila si ferma a pachetelor (lazilor) care urmeaza a fi paletizate cu bratul mecanic, obiectiv realizat prin alegerea sistemului de bazare si fixare;– orientarea suporturilor prin activarea unui numar cat mai redus de miscari pentru realizarea functiilor de cuplare si decuplare, functii care impun deplasari precise, eventual, cu viteza redusa. Cabina multifunctionala este realizata cu scopul de a raspunde cerintelor de securitate si ofera o abordare sigura a proceselor de lucru in conditii grele pentru atenuarea vulnerabilitatii si combaterea riscului accidentelor. Procesele de lucru, care se desfasoara in interiorul cabinei, sunt cele cu grad ridicat de risc care necesita incinte si/sau echipamente speciale de lucru. Cabina multifunctionala este echipata cu platouri rotative, un robot multiax,

un sistem de comanda integrat a proceselor, instalatia electrica de actionare si camera de luat vederi.

Sistemul software Poate cel mai important element este sistemul software de operarea robotului in sine, de acesta depinzand, in buna masura, eficienta intregului echipament. Sistemul de operare a robotului este un cadru de software dezvoltat pentru robot, fiind controlat, la randu-i, de sistemul computerizat central. Functionalitatea lui se manifesta in cadrul unui grup eterogen. Noutatea, oferita de Laboratorul de Inteligenta Artificiala Stanford, vine din faptul ca pachetul softwareeste individualizat. Tema de cercetare a debutat in anul 2007, rezultatele fiind prezentate in cadrul unei comunicari la Anuga FoodTec-Koln, din acest an. Programul asigura functionarea sistemului de operare a robotului prin abstractizarea hardware-ului, aceasta facilitand un control scazut de control al echipamentului, punerea in functionare a aplicatiilor frecvent utilizate, administrand totodata mesajele de trecere dintre procesele fiecarei etape, precum si pachetele de operatiuni. Aceste avantaje sunt posibile datorita arhitecturii optimizate a graficului de prelucrare a datelor din nodurile de date care parvin de la senzorii multiplex, senzorii de control, de repaus, planificare, actionare etc. Baza de date (biblioteca) este orientata similar unui sistem Unix- Ubuntu Linux, Fedora si Mac OS X fiind considerate experimentale. Sistemul software are doua fete de baza: cel descris mai sus, precum si Ros-pkg, in fapt, o suita de utilizari organizata potrivit unor pachete informationale care pun in aplicare functionalitatea robotului, localizarea simultana si cartografierea pachetelor ce urmeaza a fi paletizate, planificarea, perceptia, simularea etc. Pachetele Ros-pkg sunt licentiate ca o varietate de licente open source.

Zonele de actiune a programului de control Concret, software-ul controleaza masterul de coordonare a robotului, culegerea si editarea de date (imagini stereoscopice, laser, control, actionare, contact etc.), multiplexarea informatiilor,crearea si distrugerea nodurilor de date, distribuirea perfecta a nodurilor, permitand functionarea multi-core, a multiprocesorului, GPUsi a clusterelor, coordonarea parametrilor serverului, testarea sistemelor, perceptia, identificarea obiectelor, segmentarea si recunoasterea, interfata de recunoastere, gesturile de recunoastere a

robotilor, propunerea de urmarire, miscarea bratului robotizat, structura de miscare, viziunea stereo si perceptia de adancime, mobilitatea robotica, planificarea, controlul, prinderea pachetului, asezarea. In functie de modul in care sunt concepute, sistemele robotizate de paletizare pot fi prevazute cu linii preliminare de ambalare sau nu, precum si cu puncte de incarcare a pachetelor, lazilor, cutiilor etc., ce urmeaza a fi paletizate. In cazul in care sistemul dispune deo linie preliminara de ambalare, computerul central va coordona intregul lant de operatiuni, ambalarea in sine fiind controlata, la randu-i, de un software separat, conceput potrivit caracterului fiecarui produs in parte.

Paletizare domenii de aplicare. Avantaje eficienţă economică. Paletizarea este un procedeu de manipulare si depozitare care permite deplasarea si stivuirea uşoara, cu ajutorul unor utilaje adecvate, a mărfurilor grupate in unităţi de încărcătura. Paletizarea trebuie conceputa ca un proces unitar, de la producător(furnizor) la consumator (unitate de desfacere), indiferent daca mărfurile trec sau nu printr-un depozit intermediar. În practica, procesul de paletizare cuprinde faze de desfăşurare ininteriorul întreprinderilor de producţie sau a depozitelor si activităţi intre aceste sau intre acestea si unităţi de desfacere (consumatori). Paletizarea interioara constă in manipularea, depozitarea si transportul materialelor, semifabricatelor sau produselor grupate in unităţi de încărcătură, cu ajutorul paletelor in cadrul întreprinderilor, in procesul tehnologic, intre secţii, ateliere etc.,inclusiv depozitele intermediare si depozitele de produse finite ale întreprinderilor producătoare. Paletizarea exterioara consta din livrarea organizata a mărfurilor,in unităţi de încărcătura pe palete, către alte întreprinderi, depozite centrale, baze de aprovizionare, circuitul fiind indicat a fiprelungit până la locul de utilizare sau consum, in reţeaua de distribuţie. În principiu, pentru a obţine o eficienta maxima, paletizarea exterioara presupune existenta, in prealabil, a paletizării interne, prin completarea si organizarea intr-un proces unic a celor doua forme, obţinându-se circuite integrate conform concepţiei logistice. Avantajele paletizării sunt multiple si in condiţiile generalizăriisistemului, ele se evidenţiază la toţi factorii procesului de vehiculare a mărfurilor : producători, transportatori, unităţii de depozitare, beneficiar.

Prin paletizare se obţine : a. Creşterea vitezei de circulaţie a mărfurilor, materiale semifabricate si produse finite etc., intre locul de producţie si cel de utilizare, depozitare sau consum. Aceasta se datorează, pe de o parte,posibilităţii mecanizării complete si eficiente a operaţiilor de încărcare - descărcare, încă din procesul de producţie, prin folosireapaletelor de diferite tipuri sau a containerelor ca dispozitive auxiliare tehnologice pentru transportul materiilor prime sau a semifabricatelor intre maşini, secţii, ateliere, depozite. Pe de alta parte, exista posibilitatea de constituire a unităţilor de încărcăturain momentul încleierii ciclului de fabricaţie si transportul acestora,fără fi fragmentatepe parcurs, până la destinaţie, in producţie sau la desfacere in unităţile comerciale. În cazul producerii mărfurilor pe linii de fabricaţie ce depăşesc cadenţa de 400 de obiecte pe ora, constituirea unităţilor de încărcătura se poate face semiautomat sau automat cu ajutorul unor instalaţii speciale de paletizare. De asemenea, prin folosirea traficului combinat auto-cale ferata – naval – aerian la transportul mărfurilor paletizate, se asigura primirea mărfurilor de către beneficiari intr-un timp scurt, de obicei24—48 ore de la expediţie, fără fragmentarea încărcăturii pe parcurs.

b. Elasticitatea funcţiei de depozitare printr-o mat buna folosire aspatiilor, in special pe verticala. În cazul primirii unei cantităţi mari de mărfuri, care depăşesc capacităţile de depozitare, pentru perioade scurte se pot adopta soluţii simple, datorita uşurinţei de a deplasa unităţi mari de încărcătura in timp relativ scurt si posibilităţii de combinare a diferitelor sisteme de depozitare (stivuire in bloc, depozitare pe stelaje). Se poate utiliza la maximumînălţimea încăperilor si, daca este necesar, chiar suprafeţele pe carein mod obişnuit nu se depozitează marfa. Prin aceasta capacitatea de înmagazinare se poate mari temporar, fără a mat fi necesare improvizaţii ca, stivuirea sub cerul liber. Construcţii de şoproane, închirieri de spatii m afara întreprinderii etc., care, in general, conduc la pierderi materiale si cheltuieli suplimentare importante.

c. Păstrarea calităţii si integrităţii mărfurilor in întregul proces de manipulare, depozitare si transport prin reducerea numărului de manipulări, eliminarea manipulărilor care pot produce degradarea operaţii (azvârlire, trântire, frecare etc.) prin mecanizarea lucrărilor cu ajutorul unor utilaje caracterizate printr-o funcţionarelina, fără şocuri. Se evita, de asemenea, sustragerile ; unităţile de încărcătură fiind grupate, se asigura o protecţie sigura cu posibilitatea de verificare uşoara, in orice faza a procesului de transport si depozitare a conţinutului.

1.2. Solutii constuctive implementate in industrie (exemple de celule de paletizarerobotizata existente, cu descriererea cat mai detaliata a stucturii aplicatiei, parametrii tehnici si modul de functionare pentru fiecare celula in parte)

RobiPal RD080N  pentru o linie, sistem complet.Cutiile, tavitele sau navetele sunt transportate catre robot de un  conveyor cu lant  cuacumulare. Robotul preia cutiile de pe conveyor si le aseaza pe palet. Dupa ce paletula fost umplut, acesta trebuie evacuat manual, din celula robotizata, cu un stivuitor sau transpalet. Dupa ce operatorul a evacuat paletul plin, a rearmat bariera de siguranta si a apasat butonul “Start”, robotul preia un palet gol din stiva, il aseazain pozitia de paletizare si se reia ciclul de paletizare.

Sistemul este compus din: 1 robot Kawasaki RD080NEE42, sarcina 80 kg., 5 axe 1 controller Kawasaki E42, Teach Pendant cu ecran color 6.4” TFT 1 panou de automatizare cu 32/32 intrai/iesiri 1 suport pentru robot cu fixare pe sol 1 gripper Vacuumatic pentru cutii si paleti goi 1 conveyor motorizat, cu lant cu acumulare, pentru cutii L=2000 mm. 1 set de protectii perimetrale in conformitate cu CE, cu o usa de acces

1 set bariera optica de siguranta, la iesirea pentru transportul paletilor 2 zile instalare la client in Romania 1 program Robot pentru 2 produse 1 zi training de programare la sediul ROBITAL 2 zile suport tehnic la PIF

RobiPal RD080N2L pentru doua linii, sistem complet.Cutiile, tavitele sau navetele sunt transportate catre robot de doua conveyoare cu lant cu acumulare. Robotul preia cutiile de pe fiecare conveyor si le aseaza pe paletul corespunzator. Dupa ce paletul a fost umplut, acesta trebuie evacuat manual, din celula robotizata, cu un stivuitor sau transpalet. Dupa ce operatorul a evacuat paletul plin, a rearmat bariera de siguranta si a apasat butonul “Start”, robotul preia un palet gol din stiva, il aseaza in pozitia de paletizare si se reia ciclul de paletizare.

ROBITAL RobiPal RD080N2L pentru doua linii este compus din: 1 robot Kawasaki RD080NEE42, sarcina 80 kg., 5 axe 1 controller Kawasaki E42, Teach Pendant cu ecran color 6.4” TFT 1 panou de automatizare cu 32/32 intrai/iesiri 1 suport pentru robot cu fixare pe sol 1 gripper Vacuumatic pentru cutii si paleti goi 2 conveyor motorizat, cu lant cu acumulare, pentru cutii L=2000 mm. 1 set de protectii perimetrale in conformitate cu CE, cu o usa de acces 1 set bariera optica de siguranta, la iesirea pentru transportul paletilor 2 zile instalare la client in Romania 1 program Robot pentru 2 produse 1 zi training de programare la sediul ROBITAL 2 zile suport tehnic la PIF

RobiPal RD080N1L-EP pentru o linie, cu conveyor evacuare palet.Cutiile, tavitele sau navetele sunt transportate catre robot de un conveyor cu lant cuacumulare. Robotul preia cutiile de pe conveyor si le aseaza pe palet. Dupa ce paletul

a fost umplut, acesta este evacuat automat, din celula robotizata, pe conveiorul cu role. Dupa evacuarea paletului plin se rearmeaza bariera de siguranta si robotul preiaun palet gol din stiva pe care il aseaza in pozitia de paletizare si se reia ciclul depaletizare.

ROBITAL RobiPal RD080N1L-EP pentru o linie, cu conveyor evacuare palet este compus din:

1 robot Kawasaki RD080NEE42, sarcina 80 kg., 5 axe 1 controller Kawasaki E42, Teach Pendant cu ecran color 6.4” TFT 1 panou de automatizare cu 32/32 intrai/iesiri 1 suport pentru robot cu fixare pe sol 1 gripper Vacuumatic pentru cutii si paleti goi 1 conveyor motorizat, cu lant cu acumulare, pentru cutii L=2000 mm. 1 conveyor motorizat, cu role, pentru paleti, L=3000 mm. 1 set de protectii perimetrale in conformitate cu CE, cu o usa de acces 2 set bariera optica de siguranta, la iesirea pentru transportul paletilor 2 zile instalare la client in Romania 1 program Robot pentru 2 produse 1 zi training de programare la sediul ROBITAL 2 zile suport tehnic la PIF

RobiPal RD080N2L-EP cu doua linii, cu conveyoare evacuare paleti,Cutiile, tavitele sau navetele sunt transportate catre robot de catre doua conveyoare cu lant cu acumulare. Robotul preia cutiile de pe fiecare conveyor si le aseaza pe paletul corespunzator. Dupa ce paletul a fost umplut, acesta este evacuat automat, dincelula robotizata, pe conveiorul cu role. Dupa evacuarea paletului plin se rearmeaza bariera de siguranta si robotul preia un palet gol din stiva pe care il aseaza in pozitia de paletizare si se reia ciclul de paletizare.

ROBITAL RobiPal RD080N2L-EP pentru doua linii, cu conveyoare evacuare paleti este compus din:

1 robot Kawasaki RD080NEE42, sarcina 80 kg., 5 axe 1 controller Kawasaki E42, Teach Pendant cu ecran color 6.4” TFT 1 panou de automatizare cu 32/32 intrai/iesiri 1 suport pentru robot cu fixare pe sol 1 gripper Vacuumatic pentru cutii si paleti goi 2 conveyor motorizat, cu lant cu acumulare, pentru cutii L=2000 mm. 2 conveyor motorizat, cu role, pentru paleti, L=3000 mm. 1 set de protectii perimetrale in conformitate cu CE, cu o usa de acces 3 set bariera optica de siguranta, la iesirea pentru transportul paletilor 2 zile instalare la client in Romania 1 program Robot pentru 2 produse 1 zi training de programare la sediul ROBITAL 2 zile suport tehnic la PIF

RobiPack YF003N, sistem cu RFA-Vision.Produsele ce trebuie ambalate pot fi alimentate aleator pe un conveyor. Sistemul de vedere artificiala cu camera color detecteaza produsele si transfera pozitia si orientarea lor catre controller-ul robotului. Intrucat acesta este echipat cu conveyortracking, robotul poate sa preia produsele de pe conveyorul aflat in miscare. Robotul aseaza produsele in tavite, cutii sau navete, ce sunt transportate de al doilea conveyor.

ROBITAL RobiPack YF003N este compus din: 1 robot Kawasaki YF003NDE40, sarcina 3 kg., 4 axe 1 controller Kawasaki E40, cu Teach Pendant si 2x conveyor-tracking 1 panou de automatizare cu 32/32 intrai/iesiri 1 sistem RFA-Vision, cu camera color, lentile, cabluri, software 1 cadru pentru montare robot 1 gripper Vacuumatic cu ejector, atasat de robot 1 conveyor motorizat, L=2000 mm., pentru produse 1 conveyor motorizat, L=2000 mm., pentru tavite, cutii sau navete 1 set de protectii perimetrale in conformitate cu CE 2 zile instalare la client in Romania 1 program Robot pentru 2 produse 1 zi training de programare la sediul ROBITAL 2 zile suport tehnic la PIF