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使用PAC改进手工工艺

burnish  发表于 2006/6/13 9:54:52      1208 查看 0 回复  [上一主题]  [下一主题]

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采用PAC(可编程序自动化控制器)将运动、视觉和数字I/O整合到特殊定制的标签机内的革新解决方案。

Innoventor Solutions是特殊定制产品和硬件产品的生产商,产品用于工厂现代化、工艺改进、关键工艺控制、试验和检验等各个方面。最近,公司使用PXI平台作为自动化控制器为饮料行业创建了包装自动化系统。以前,客户必须手工将包装贴到饮料罐上,然后再进行手工分拣。这不仅产生了生产瓶颈,还容易伤及员工。在新系统上,每个饮料罐的平均周期是1.4s。由于饮料罐上的颜色和背景图案有150多种,所以,另外一个挑战是如何寻找和阅读饮料罐上的条形码。

完整的自动化系统有时是由3台摄像机、3台步进电动机和50个工业数字I/O传感器紧凑集成的。同时,控制系统也必须快速、可靠并能够执行复杂视觉算法。Innoventor Solutions公司需要一种可编程序自动化控制器,这种装置具备个人计算机的功能,而同时又具有可编程序逻辑控制器(PLC)的可靠性。

采用PXI平台,容易实现工业数字I/O传感器、运动和视觉等的同步运行,并且只使用一个控制器。使用LabVIEW软件,可以在运动、视觉和工业数字I/O接口上使用相同的编程语言。一个控制器负责控制所有工序,而且仅使用一种程序设计语言,这样,就可以降低系统的总体成本,使得系统不像PLC那样昂贵。

利用现有设备

以六工位旋转分度台为中心,设计了一个特殊定制系统,该系统可以与现有的传送带配套使用。这套系统从送料传送带上将饮料罐取下,将其装载到旋转 度台上。在顺序通过顶盖密封工序之后,饮料罐被放到出料传送带上,进而被传送到宽敞的包装传送台上。多种饮料罐标签类型可使用同样的顶部密封,跟踪每个经过加工处理的饮料罐。同时,将饮料罐导入包装传送带时,也有必要消除手工分拣工序。该系统采用一系列气动执行装置分拣饮料罐并粘上标签。为了满足总周期时间的要求,选择高速气动元件。系统6个工位中的每一个工位完成的功能如下:

工位1:从进料传送带上依次捡拾饮料罐,并将其放到分度台主轴基座上。
工位2:三台摄像机拍摄饮料罐图像,检查图像上的条形码。如果无法读取条形码,饮料罐将被旋转到另一个角度,以便读取条形码。阅读条形码之后,该工位立即相应调整饮料罐的方向,以便粘贴标签。
工位3:密封饮料罐顶部。
工位4:将密封边压至饮料罐侧面,密封边被严密地压到饮料罐顶部。
工位5:这个工位与第一工位相同,只不过,它是将饮料罐从旋转分度台取下并将其放到出料传送带上。
工位6:通常,这是一个空位,用于监测出现直径超差的饮料罐。

第二工位的执行比较困难,但仍取得预想的效果。在这个工位上,首先必须在饮料罐圆周上检测到条形码。由于采用艺术设计的标签背景存在颜色、表面粗糙度和图案等方面的差异,使得这项工作非常困难,加之摄像机距离与饮料罐直径之间的比例,会造成偏离摄像机视野中心的图像失真,因此物体更加复杂。为了解决这个难题,开发了一种特殊定制的三级检测和识别方案。在视野边缘的条形码是可以被识别的,但是,分辨率和失真度影响了条形码的阅读。在这种情况下,饮料罐被旋转到一定角度,使其条形码中心对准最靠近的一台摄像机的视野中心。在阅读条形码之后,饮料罐需要进行第二次旋转来调准方向,以便在下一工位上进行顶部密封。由于空间、摄像机位置和数量的限制,无法实现360°全视野观测。如果摄像机第一次没有检测到条形码,饮料罐将被旋转,使其隐藏部分置于摄像机视野中。在最糟糕的情况下,饮料罐可能需要移动三次,拍摄7张图像才能完成这个工位上的工作。

在第二个工位上,一台大型步进电机通过摩擦驱动轮带动主轴旋转。当旋转分度台靠近分度点时,分节器立即被推进到气动滑板上。几乎与此同时,另外一个气动机构的主轴制动器被松开。当所有这些动作在工位2上进行的时候,其他工位上的其他工序也在同时进行,此次缩短零件的周期时间。

提高了产量和精度

与手工粘贴标签相比,在使用同样数量工人的情况下,这种顶部密封装置使客户的产量提高30%~50%。这些工人现在可将精力集中在装箱发货上。顶部密封质量得到统一提升,还能防止标签文字被覆盖。

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