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Kits robotiques pour la conception de systèmes d'emballage "à faire soi-même

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Des kits modulaires de programmation et de bras articulés vous permettent de concevoir votre propre système d'emballage robotisé.

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Pendant de nombreuses années, deux facteurs ont poussé les concepteurs et les fabricants de robots à développer des équipements pour le marché de l'emballage : les brevets et les connaissances cinématiques spécialisées nécessaires à la programmation du mouvement robotique. Pendant que les bras robotiques étaient brevetés, les commandes possédaient les algorithmes de mouvement uniques nécessaires pour gérer la planification, le mélange et la résolution de trajectoires complexes de plusieurs trajectoires au même point. Ainsi, les bras articulés des robots et les commandes spécifiques étaient exclusifs aux développeurs de robots.

Les conditions ont toutefois changé. Le brevet des robots delta à 3 axes - ces bras " araignées " reconnaissables, généralement montés sur un espace de travail et utilisés pour prendre et placer des objets légers - a expiré. Les robots delta à 3 axes et les versions à deux axes sont utilisés dans les systèmes d'emballage primaire (pick-and-place du produit) et secondaire (étuyage et encaissage). Aujourd'hui, ces bras sont disponibles sous forme de " kits " pour ceux qui souhaitent sous-traiter ou concevoir leurs propres bras.

Quant aux commandes, elles ne sont plus des systèmes de contrôle robotique exclusifs aux fabricants de robots. Les systèmes à architecture ouverte ne remplacent pas seulement les contrôleurs de robots, ils remplacent aussi bien le contrôleur de la machine d'emballage que l'automate programmable.

Il n'est pas encore simple de prendre ces kits "plug-n-play" et de créer votre propre système robotique à partir de ces kits "à faire soi-même". Voici donc quelques conseils pour faciliter le processus de création de votre propre robot

système d'emballage.

Considérations relatives à l'application. Les systèmes robotisés articulés conviennent traditionnellement à l'encaissage et à la palettisation, avec des versions plus petites pour le montage, le remplissage et le scellage des cartons. Les portiques et portiques sont généralement utilisés pour la palettisation traditionnelle et pour la manutention de charges utiles lourdes et de vitesses inférieures.

La première étape pour s'assurer qu'un robot offre la liberté de mouvement nécessaire à ces actions est de sélectionner le bras approprié pour le travail. Le delta à 3 axes supporte des vitesses élevées et des charges légères, une catégorie qui devrait augmenter avec l'entrée du concept dans le domaine public en Europe il y a un an et aux États-Unis fin 2007. Le delta à 2 axes traite des charges utiles plus lourdes, offre une plus grande portée dans les coffres et permet l'assemblage. C'est un bras populaire pour la tendance actuelle de l'application de la robotique dans l'emballage secondaire. Toutefois, les deux versions peuvent nécessiter des axes asservis supplémentaires pour remplir leurs fonctions.

Considérations relatives au contrôle du mouvement. Les algorithmes mathématiques avancés assurent une coordination fluide des multiples articulations, actions du poignet et déplacements linéaires d'un bras de robot. Alors que certains portiques simples utilisent le positionnement point à point, les véritables gains d'efficacité se produisent lorsque les mouvements sont fluides, rapides et concentrés sur le point central de l'outil (TCP). C'est ce point qui différencie la conception de la machine de la conception du mouvement robotique.

Dans les robots, les mouvements se rapportent au TCP plutôt qu'à des axes individuels. Les mouvements sont définis par la position cible et le type de mouvement du bras du robot à travers un ensemble de trajectoires pour chaque axe servo. Les trajectoires sont calculées individuellement et synchronisées par un arbre à cames virtuel. Les différents composants mécaniques fonctionnent à l'unisson et peuvent être réglés dynamiquement.

Le contrôleur calcule les trajectoires requises pour chaque moteur au moment du fonctionnement, ce qui permet de changer facilement la trajectoire de l'outil à ce moment-là.

Différents degrés de liberté sont possibles, selon le logiciel de contrôle et le manipulateur dans une enveloppe ou un espace de travail donné. Les mouvements cartésiens sont inhérents au système de contrôle. Le mouvement et la mécanique sont flexibles.

Outils de développement disponibles dans le commerce. Au cours des trois dernières années, des outils de contrôle de mouvement ont été mis en place pour répondre au besoin de compétences cinématiques spécialisées. Les kits offrent des bibliothèques robotiques que vous pouvez utiliser pour programmer le mouvement cartésien comme vous le feriez pour une machine conventionnelle dans un bloc fonctionnel CEI 61131-3. L'application d'un bloc fonction de transformation permet ensuite d'effectuer toute la cinématique nécessaire.

Lorsque toutes les fonctions de la machine sont intégrées dans des blocs fonctionnels, il est possible de développer des programmes dans une structure modulaire, ce qui améliore le diagnostic, la réutilisabilité et la réponse aux entrées.

Les systèmes robotiques peuvent ensuite être conçus comme des modules reliés entre eux par des blocs fonctionnels concaténés pour effectuer la transformation (aussi appelée "trafo") nécessaire. Par exemple, pour un robot articulé 6 axes familier, plus un trafo pour le mouvement du poignet et un trafo pour l'actionnement de l'outil en bout de bras.

Comme l'indiquait récemment un rapport de l'ARC : "La modularité des machines permet aux constructeurs de machines de configurer une machine d'emballage sur la base de sous-systèmes fonctionnels tels que les carrousels à bouteilles, les étiqueteuses et les banderoleuses. L'intégration d'un manipulateur robotique renforce encore le concept de modularité..."

Ce qu'il faut rechercher dans les kits de développement. Les robots sont capables de développer des forces G, et trop de force peut surmonter la force de maintien de la pince sur le produit. Par conséquent, recherchez une surveillance intelligente de l'accélération pour limiter les accélérations et les vitesses et contenir les forces centrifuges qui en résultent.

Les commandes de mouvement doivent inclure l'interpolation point à point, linéaire ou circulaire, et les splines. Les algorithmes de courbe spline tracent un chemin continu entre les points de départ et d'arrivée. Rechercher une capacité de mélange géométrique pour réduire les temps de cycle en " mélangeant " la trajectoire afin d'optimiser la vitesse et la distance parcourue pour atteindre le point cible. Vous devriez être autorisé à définir vos critères pour le point cible, la vitesse, l'accélération et le jerk.

Le programme devrait garder les mouvements avant et arrière sur la même trajectoire - et c'est plus difficile qu'il n'y paraît à première vue, comme reculer dans votre voiture à 60 mi/h. De même, il doit rester sur sa trajectoire lors d'un arrêt d'urgence.

Le programme doit également être capable de déclencher avec précision les mouvements périphériques, tels que les indexeurs, les enveloppes et les mécanismes de scellage.

Autres considérations. Il est plus simple et plus rapide d'intégrer la robotique aux opérations des machines d'emballage lorsque le contrôle est centralisé dans un seul contrôleur. Cependant, le contrôleur doit alors être suffisamment puissant pour gérer un ou plusieurs bras du robot ainsi que toutes les fonctions associées, telles que les systèmes de suivi de bande et de vision.

De nombreux fournisseurs de commandes réclament aujourd'hui le contrôle robotique dans leur sac à malices. Mais plusieurs caractéristiques peuvent varier considérablement, notamment : la facilité de développement, la facilité d'utilisation, l'intégration avec le reste de la machine d'emballage et le temps de réponse pour ajuster un mouvement en cours, comme le changement de la vitesse de la bande et tout simplement la vitesse. Des tests approfondis permettront de mettre en lumière les différences entre les fournisseurs.