歐姆龍全自動涂膠機器人的應用

工藝介紹

　　自2007年【限塑令】實施以來，塑料包裝受到了極大的限制。隨之，以啤酒罐、茶葉罐、機油罐為代表的各類金屬罐制品愈發增多，金屬包裝開始迎來飛速發展的時期，

　　金屬制罐分為罐蓋和罐身兩部分，罐蓋經過金屬板原料的裁片、沖壓、卷邊和涂膠等工藝制成。目前，由于人工成本不斷上揚，“機器換人”的需求迫在眉睫，而如何以更低的成本導入機器，又能達到柔、準、快三個特點，是金屬包裝行業亟需解決的課題。

　　金屬蓋涂膠機器人設備

　　課題

　　1. 受到機械誤差、機器人誤差、出膠頭歪斜幅度和工藝誤差等多因素影響，涂膠軌跡精度難以達到要求。

　　2. 購置成套并聯機器人成本高昂，且示教過程繁瑣，依賴熟練技術人員的感性與經驗。

　　解決方案

　　1. 優化檢測算法，精準定位起點坐標，實現高精度軌跡控制

　　金屬蓋是沖壓成型，工藝精度±0.05mm，機器人軌跡跟隨的精度在機器人算法的優化下可達0.01mm，已達到要求。因此，四周邊緣的涂膠可采用固定形態軌跡，根據視覺定位的起點位置和傾斜角度進行整體調整。

　　因為矩形蓋的傾斜角度很容易獲得，所以定位的關鍵就是起點的檢測。經過數十次實驗發現，最契合機器人動作方式的軌跡起點，是在右上角弧邊與直邊交點向蓋內側方向的位置上。

　　而由于實際情況下每臺設備的機械誤差、機器人誤差、出膠頭歪斜幅度和工藝誤差綜合起來都是不同的，因此起點位置依然會存在變化，需要進行微調。我們通過優化檢測算法，使設備能夠精準量化起點坐標，簡化軌跡的微調，降低操作難度，如此一來，即使是無經驗的操作人員，亦可將軌跡精度控制在±0.2mm以內。

　　2. 借助EtherCAT通信指令控制功能，實現新品的全自動示教

　　首先，歐姆龍僅通過控制器+伺服的方式，實現了涂膠的運動控制，僅需簡單搭建機械結構即可，無需耗費大量費用購置并聯機器人。

　　其次，PLC通過EtherCAT通信發送“場景復制”指令給視覺，視覺會在指定位置以模版場景為藍本新增一個新場景，模版場景中有IF分支用于程序運行模式和示教模式的切換。

　　然后，繼續通過EtherCAT通信的數據寫入指令，將長寬尺寸等必要數據寫入視覺新場景的指定單元存儲起來，留作測量區域和限值范圍的自動設定參照。

　　最后，再通過通信指令控制視覺執行示教，也就是切換分支后觸發執行測量，新場景程序就會以示教模式運行，此時示教分支內的處理單元圖形設定就可以刷新形狀搜索Ⅲ的模型區域實現當前圖像下的模型登錄，新產品的測量程序也就示教完成了。

　　控制系統

　　機械自動化控制器 NJ / NX系列

　　AC伺服系統 1S系列

　　圖像處理系統 FH系列

　　實現價值

　　1. 精度：

　　精確到±0.2mm的動態涂膠軌跡精度

　　實現了210×280mm視野范圍內精確到±0.2mm的涂膠軌跡高精度定位，可兼容不同尺寸和圓角半徑的金屬蓋涂膠，且微調簡便。

　　2. 省工時：

　　2min以內的新產品檢測程序全自動示教

　　實現了新場景自動生成、參數數據自動寫入、搜索模型自動登錄、測量區域自動生成等功能，新品示教過程時間壓縮到2min以內，其中最簡單的三個操作由人工完成，其余的場景新增、數據計算和模型登錄均由設備自動完成。

　　【經營層】

　　■ 在金屬包裝飛速發展的背景下，快速應對市場變化，通過全自動高速涂膠的方式替換傳統人工，大幅提升涂膠軌跡精度，降低人力成本，助力打造業內Top競爭力。

　　【管理層】

　　■ 該系統的自動示教功能支持簡便微調，即使是無經驗的操作人員，亦可將軌跡精度控制在±0.2mm以內，緩解了對熟練技術人員的依賴，降低人工成本，減少不合格品的產生。

　　■ 通過自動化涂膠設備替換人工，涂膠軌跡數據以及設備運行數據均可收集、存儲、分析，實現更為宏觀且高效的生產管理。

　　【工程師層】

　　■ 歐姆龍機械自動化控制器NJ/NX系列，內置各類算法實現的功能塊，僅需寫入最基礎的參數即可實現，調試簡單，開發周期短。

　　■ 實現全自動涂膠，可兼容不同尺寸和圓角半徑的金屬蓋涂膠，軌跡精度控制在±0.2mm以內。

　　文章來源：歐姆龍工業自動化資訊號