利用机器人分发勺子
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作者:Jingchengshiye
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发布时间: 2022-06-13
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给孩子们更好的：系统集成商 MODU System 以此为宗旨，选择采用 KUKA KR DELTA 机器人。这台卫生机械款高速机器人仿佛专为分配给它的任务而生：快速而卫生地分发婴儿食品的量勺。而 KR DELTA 的神通还不止于此。
卫生是食品安全的一项基本组成要素——同时也是食品行业面临的一项挑战。其中重要事项主要有：对生产环境的卫生要求提高、区域和设备的清洁和消毒，以及保证工作人员经过培训且身体健康。系统集成商 希望运用自己掌握的机器人辅助自动化解决方案的核心知识，为食品行业提供支持。这家企业得到了公司的鼎力相助，因为 产品中正好有符合这些要求的理想机器人：KR DELTA。“我们希望客户能给予我们信任。”公司区域经理说，“因此，我们大力投入资源开展技术研发，并与合作伙伴开展密切合作，以求找到更加可持续的机器人技术解决方案。”
这项解决方案找到了落脚点。两台 KR DELTA 机器人从一条流水线上抓取量勺，然后放在另一条流水线上敞开的运输袋中。而运输袋则由一个装有婴儿食品的食品袋组成。袋子旁有一块空地，放有一张印着条形码的标签。“当机器人通过摄像头识别出这片空地时，就知道必须在里面放一把勺子。”接着，另一台机器人将袋子和勺子推入一个盒子里。但如果袋子遮住了标签，则不会放下勺子，否则包装时会导致机器发生堵塞。这听起来挺简单，实际上却是依靠生产流水线上多个系统携手合作。
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“当然这个系统的核心是 KR DELTA 机器人，它拥有不锈钢壳体，因此可直接与食品接触。”公司员工介绍说。机器人不锈钢外壳按照德国 LFGB 和美国 FDA 食品标准设计。此外，它还通过了欧盟 CE 认证、美国 UL 认证和德国 TÜV 安全功能认证。机器人的防尘防水性能符合 IP 67 防护等级，因此可以在高压下和使用碱性或酸性清洁剂清洁——这一点从卫生角度来看，也同样适合食品行业。
不过，KR DELTA 不仅外观有说服力，而且速度相当快：循环时间短可达 0.5 秒，因此 KR DELTA 更适合完成拾取和放置任务。“两台机器人每分钟可处理约 80 个勺子。”并且工作的精确度更高：由此避免人工操作可能出现的错误。因为，在实现自动化之前，婴儿食品制造商的这个流程步骤是由手工劳动完成的——这是一个潜在的危险源。采用卫生机械款机器人后，这就变成了一个完全卫生的操作步骤。此外，整个解决方案还更节省空间。两台机器人安装在流水线上方的天花板上，各自的安装区域直径仅为 350 mm。起初挑战之一是进行准确的校准。因为需要校准好了，两台 KR DELTA 才能在高速工作中精确抓取勺子。
通过将高效的 2D 目标识别工具 KUKA.VisionTech 软件与 KUKA.PickControl 结合起来，KR DELTA 能够从正在运动的一条传送带上抓取物体，然后放在另一条传送带上。“一台具有图像处理功能的摄像头负责识别传送带上勺子的位置，另一台则识别另一条传送带上的袋子。然后系统计算经过的距离和传送带所处的准确位置。” 公司员工介绍说。在 KUKA.PickControl 的指挥下，还可以方便地协调、整合、控制多台 KR DELTA。此外，该软件还确保生产流程顺利进行且高效节能。
“此外，KUKA.PickControl 还支持灵活样式。也就是说，客户能够预定义放置的样式，并方便地进行切换，只需要根据当前要求选择不同的场景即可。”此外，MODU System 还使用了 KUKA.Sim，以调整并测试客户的预设值。由此创建的 3D 模拟可以稍后应用到实际的控制系统上。KUKA.Sim 是一款智能模拟软件，能够对机器人进行高效离线编程。食品制造商运用可达性检查和碰撞识别等功能，可预先确保所用的机器人程序和工作单元布局切实可行。
另一项挑战是勺子及手柄的形状。它决定了 KR DELTA 要在哪里抓取勺子。“有一项解决方案是使用深色识别区域，以找出勺子的朝向。”最终发现，组配时只有少数几种朝向可行。当朝向不在规定的设置范围内时，机器人将忽略这把勺子，再抓取另一把。“优势在于：这样我们就能进一步优化机器人的循环时间。”
叠放在一起的勺子也逃不过图像处理系统的眼睛。因此这项应用重要的特点之一是过滤设置。这项功能的一个例子是半径过滤，它可以识别并忽略某个区域内叠放的勺子。公司员工介绍：“不妨设想一下，一台机器人拾取了上面的勺子，但是下面的勺子朝向不对。有了这项过滤功能，另一台机器人就将忽略相应的勺子。”为了事先避免这种场景出现，方便机器人加工，在流水线前方设有一台提升机。它后面是一台振动装置，可以尽量将勺子相互分开。
无论蓝色、绿色还是橙色：勺子的颜色无关紧要
尽管量勺的形状一般都是雷同的，但颜色会有不同：客户的工厂里会用到蓝色、绿色或橙色的勺子。刚开始，不同的颜色构成了另一项挑战：“例如，客户使用蓝勺子时，视觉系统识别位置的光线就是红光。通过将不同照明颜色组合起来，我们成功缩短了图像的处理时间。”因此，他们最终选择了 RGB 照明。最后有一台检验摄像头监控整个流程。“客户更信任公司开发的自动化装置。”
