Proiectarea și simularea unei linii automate de ambalare a zahărului Coordonator științific Prof.Dr.Ing. Emilia Brad Declarație de originalitate din… [304458]

[anonimizat]: [anonimizat]

2019

[anonimizat]-Sebastian

Proiectarea și simularea unei linii automate de ambalare a zahărului

Coordonator științific

Prof.Dr.Ing. Emilia Brad

Declarație de originalitate din partea student: [anonimizat]:

Declar că lucrarea de licență cu titlul:

Proiectarea si simularea unei linii automate de ambalare a zaharului

Reprezintă contribuția mea originală și nu a fost plagiată.

Lucrarea a fost elaborată de mine sub îndrumarea Prof.Dr.Ing Emilia Brad și am primit concursul persoanelor nominalizate mai jos drept consultanți.

Consultant: [nume, prenume, funcție, loc de muncă; se mai adaugă alte rânduri dacă este necesar]

Mențiuni speciale (dacă este cazul):

Data:

________________________

(semnătura student: [anonimizat])

Declarație de originalitate din partea coordonatorului științific

Subsemnatul Prof.Dr.Ing Emilia Brad

cadru didactic îndrumător al lucrării de diplomă cu titlul:

Proiectarea și simularea unei linii automate de ambalare a zahărului

realizată de domnul: [anonimizat].

Mențiuni speciale (dacă este cazul):

Data:

________________________

(semnătura coordonatorului)

Încadrarea lucrării de licență în domeniul de specialitate sau domenii conexe

Vă rugăm să introduceți în caseta adecvată litera P pentru subdomeniul principal în care se încadrează lucrarea de licență (se optează pentru un singur subdomeniu principal) și litera C pentru subdomeniile complementare (dacă este cazul; se poate opta pentru mai multe subdomenii complementare.

Domeniul de specialitate

Domenii conexe

Aprecierea lucrării de licență de către coordonatorul științific

Acest spațiu este alocat pentru coordonatorul științific

Semnătura coordonatorului științific: ______________________________

Listă de verificare

Semnătura coordonatorului științific: ______________________________

[anonimizat]. Nevoia principala a [anonimizat], [anonimizat] 2050 se preconizeaza dublarea cantitatii de hrana produsa in prezent. Acest lucru nu ar fi posibil fara introducerea proceselor automatizate si a robotilor industriali pentru a spori cu mult productivitatea. [anonimizat], consider ca automatizarea unui proces de ambalare a zaharului va fi o solutie de viitor pentru a imbunatatii productia pe piata alimentara.

[anonimizat] a zaharului si cresterea productivitatii.

[anonimizat]t de ambalare a zaharului pentru a-l transforma intr-un proces complet automatizat si pentru a simplifica procesul totodata marindu-i si productivitatea cu 50%.

Metodologie/Abordare/Proiectare

Pentru realizarea proiectarii si simularii procesului am folosit softul Delmia creat de catre Dassault Systemes si am incercat sa folosesc echipamente cat se poate de ieftine dar cu aceiasi durabilitate si fiabilitate ca si la procesul actual, de la conveioare pana la roboti industriali.

Rezultatele majore

Cel mai important rezultat pe care l-am obtinut este marirea productivitatii cu 50%, automatizarea completa al procesului iar ca provocare majora a fost gasirea unei solutii de formare a 3 randuri de zahar si a pozitiilor din care robotul manipuleaza pachetele de zahar.

Implicații practice

Aceasta lucrare se poate aplica la actuala fabrica de zahar Coronita inlocuindu-se procesul vechi, astfel productivitatea va fi marita cu 50%, rata profitului fiind cu mult marita iar intregul proces va fi complet automatizat nemaifiind nevoie de operatori umani care lucreaza pe schimburi.

Rezumatul lucrarii

In primul rand, am considerat ca liniile robotizate si procesele automatizate ale unei fabrici de productie este cea mai apropiata tema pentru specializarea mea.

In al doilea rand, m-am gandit la o industrie care sa aiba un numar cat mai mare de consumatori iar aceasta este industria alimentara. Deoarece se preconizeaza ca pana in anul 2050 doar in Europa cantitatea de hrana produsa in prezent va trebui dublata iar acest lucru nu se va putea realiza fara introducerea proceselor automatizate in aceasta industrie si cum zaharul este unul dintre cele mai cumparate alimente dintr-un supermarket am ales proiectarea unui proces de automatizare a acestuia.

Ca si obiective principale propuse sunt eliminarea timpilor morti din proces prin imbunatatirea liniilor, crearea unui proces complet automatizat unde nu va mai fi nevoie de niciun operator uman astfel incat productia sa functioneze fara intrerupere si cel mai important lucru, cresterea productivitatii cu 50%.

Pentru a-mi indeplini aceste obiective am cautat solutiile care sunt in prezent in tara noastra de ambalare a zaharului iar in continuare va voi prezenta 2 exemple, primul exemplu este un proces clasic de sortare si ambalare cu ajutorul operatorilor iar al doilea este un proces semiautomat unde e nevoie de un singur operator uman si pe care am incercat sa il reproiectez facandu-l complet automatizat.

In primul exemplu, procesul incepe de la o masina automata de format pachetele de zahar cu o productie de 30-35 de pachete pe minut. Produsele sunt transferate de catre un conveior spre o masa unde se va realiza sortarea acestuia. In drumul sau, produsele sunt preluate aleator de pe conveior de catre un operator uman si cantarite cu ajutorul unui cantar manual pentru a se verifica daca acestea corespund in conformitate cu greutatea de 1 kg. Odata ajunse pe masa, pungile de zahar sunt preluate de catre un alt operator care formeaza 2 randuri a cate 5 pachete de zahar ca mai apoi acestea sa fie preluate de 2 operatori care le vor aranja in cutiile de carton de pe paleti. Schema echipamentelor pentru acest proces se poate vedea in figura de mai jos:

Figura 0.1. Configuratia echipamentelor la primul exemplu de proces

La procesul automatizat, dupa cum se poate observa in figura de mai jos s-a mai introdus o masina de formare a pachetelor de zahar cu scopul de a se mari productivitatea. Aici controlul greutatii se realizeaza automat cu ajutorul a 2 dispozitive care cantaresc produsele direct pe conveior iar cele neconforme se vor scoate din proces cu ajutorul unui conveior asezat transversal. Pachetele de zahar vor fi transferate cu ajutorul a 2 conveioare curbate care le va transfera spre zona sortarii. Aici, spre deosebire de procesul prezentat anterior, produsele vor fi formate pe 3 randuri, pe primul si pe al treilea rand, pachetele vor fi formate transversal a cate 6 pachete iar randul din mijloc va fi compus din 3 pachete in pozitie verticala. Astfel aranjate, acestea vor fi preluate de catre robot si vor incapea perfect pe un rand in cutia de carton. Aranjarea paletilor se realizeaza automat de catre operatorul uman, primadata operatorul alimenteaza conveiorul cu un palet ca mai apoi sa aseze pe acesta cele 2 cutii de carton.

Figura 0.1. Configuratia echipamentelor la al doilea exemplu de proces

In cele ce urmeaza, voi face o comparatie intre procesul actual si solutia imbunatatita reproiectata de mine.

Pornind de la ideea de îmbunătățire a procesului descris mai sus și de mărire a productivității acestuia, voi propune o soluție complet automatizată în care nu va mai fi nevoie de operatorul care alimentează conveiorul cu paleți și cutii de carton, timpii morți ai robotului care aranja pungile de zahăr vor dispărea, iar deasemenea productivitatea va fi mărită pentru a maximiza profitul.

Pentru o descriere în detaliu al procesului propus, am realizat cu ajutorul softului AutoCad, schema echipamentelor pe care o voi împărți în 3 zone:

Zona 1 – Formarea pungilor de zahăr și transferul acestora cu ajutorul conveioarelor

Zona 2 – Distribuirea pungilor de zahăr și formarea lor pe 3 rânduri pentru a putea fi preluate de către robot

Zona 3 – Alimentarea conveiorului cu paleți și cutii de carton care va fi încărcat cu produse

Figura 0.3. Schema echipamentelor propuse

Zona 1 – Formarea pungilor de zahăr și transferul acestora cu ajutorul conveioarelor

În această zonă, are loc formarea pungilor de zahăr dar cu ajutorul a 3 mașini pentru a spori productivitatea și pentru a face mai simplă gruparea produselor în vederea aranjării acestora de către robot în cutiile de carton.

Figura 0.4. 3 mașini de format zahărul Figura 0.5. 2 mașini de format zahărul

În comparație cu procesul actual, soluția propusă de mine cu 3 mașini de formare a pungilor de zahăr va scoate din folosință conveioarele curbate care după părerea mea sunt un cost în plus, iar pe lângă faptul că va mări cu 50% productivitatea, cele 3 rânduri de zahăr care vor trebui formate pentru a fi preluate de către robot se va realiza mult mai ușor.

Zona 2 – Distribuirea pungilor de zahăr și formarea lor pe 3 rânduri pentru a putea fi preluate de către robot

În această etapă are loc formarea matricilor de produse pe 3 rânduri pentru a ocupa în totalitatea un rând în cutia de carton. Pentru ca acest proces să aibă loc, rândul din dreapta respectiv stânga va trebui întors la 90 de grade. Pentru o înțelegere mai bună, în figura de mai jos avem descris etapele.

Figura 0.6. Sortarea zahărului îmbunătățită

În momentul în care pungile de zahăr de pe conveiorul din stânga sau de pe conveiorul din dreapta ajung la punctul 1, acestea se vor răsuci la 90 de grade. Suportul respectiv mai are și rolul de poziționare precisă al produselor. Dispozitivul cu numărul 2 are rolul de a împinge spre suportul de poziționare produsele care nu sunt aranjate în linie și de a le aranja corespunzător.

Pentru ca produsele de pe conveiorul din mijloc nu vor trebui răsucite la 90 de grade, dispozitivul numărul 3 are rolul de a pune o “barieră” produselor și de a le da drumul în momentul în care sunt 3 produse lipite perfect pentru ca mai apoi acestea să fie preluate de către robot.

În vechiul proces, deoarece sunt doar 2 mașini de formare a pungilor de zahăr și 2 conveioare de transfer, sortarea produselor se face mai dificil fiind distribuite pe 4 compartimente, 2 compartimente unde produsele sunt întoarse și 2 unde acestea înaintează normal formându-se câte 3 produse lipite.

Figura 0.7. Sortarea actuală a zahărului

Când produsele ajung la punctul 1, acestea sunt împinse spre compartimentul în care vor fi aranjate câte 3 sau vor fi lăsate să ajungă la punctul 2 pentru a se întoarce la 90 de grade și a se forma câte 6 bucăți.

Tot la procesul vechi, robotul are un timp de așteptare în medie de 5 secunde până când se formează toate cele 3 compartimente de produse, în timp ce la varianta îmbunătățită, datorită existenței a 3 mașini de formare a pungilor de zahăr și a creșterii randamentului, acești timpi morți dispar în totalitate robotul lucrând fără întrerupere.

Figura 0.8. Aranjarea produselor în cutii de către robot

Zona 3 – Alimentarea conveiorului cu paleți și cutii de carton care va fi încărcat cu produse

Pentru că nu putem compara precizia pe care o are un robot față de precizia pe care o are un operator, am înlocuit operatorul din procesul vechi care încarcă conveiorul cu paleți și cutii de carton cu un robot care face exact același lucru.

Figura 0.9. Aranjarea automată Figura 0.10. Aranjarea manuală

Partea I

Aspecte generale în contextul temei

1. INTRODUCERE

1.1. Elemente de bază privind domeniul temei de proiect

Robotica – scurt istoric

Istoria roboticii începe dintr-o lume fantastică care a reprezentat inspirația pentru a transforma fantasticul în realitate. Istoria este presărată cu creativitate cinematică, ingeniozitate științifică și viziune antreprenorială. Într-un mod surprinzător, însăși definiția robotului reprezintă o controversă în lumea roboticienilor. La unul din capetele spectrului se află versiunea science fiction a robotului, cea a unui model uman – android sau humanoid – cu caracteristici antropomorfice. În celălalt capăt al spectrului se află robotul repetitiv și eficient întâlnit în automatizările industriale. În standardul ISO 8373, robotul este definit ca fiind „un manipulator universal, reprogramabil, având control automat și trei sau mai multe axe”. Institutul de robotică din SUA definește robotul astfel: „un manipulator universal, reprogramabil, conceput să deplaseze materiale, componente, scule sau sisteme specializate, prin diferite mișcări programate, pentru a îndeplini diferite sarcini ”. O definiție care folosește o abordare total diferită este cea dată de Merriam-Webster, care vede robotul ca „o mașină care arată ca și un om, și care realizează sarcini complexe (cum ar fi mersul sau vorbirea) caracteristice omului”.

Robotica – influente din mitologie

Mitologia este presărată cu ființe supranaturale în toate culturile lumii. Conform unei legende din Grecia Antică, după ce a creat orașul Teba, Cadmus a ucis un dragon care îi omorâse mai mulți prieteni; după aceea, Cadmus a plantat dinții dragonului în pământ, iar din acel loc a apărut o temută armată. Un alt exemplu al mitologiei grecești este povestea lui Pygmalion, un sculptor, care crează statuia unei femei din fildeș; rugându-se zeiței Afrodita, dorința lui Pygmalion se îndeplinește și statuia prinde viață. Mitologia ebraică descrie un golem, statuie din argilă sau piatră, despre care se spunea că posedă un pergament cu puteri religioase și magice, care îi dă viață: golemul efectua mișcări simple, repetitive însă era greu de oprit. Epoca modernă îl prezintă, în cartea scrisă în 1818 de Mary Wollstonecraft Shelley, pe Frankenstein, o creatură pe care Victor Frankenstein o realizează din diverse materiale, inclusiv cadavre.

Figura 1.1. Legenda lui Cadmus

Figura 1.2. Legenda lui Pygmalion

Figura 1.3. Frankenstein, 1931

Robotica – influente din cinematografie

Cinematografia a dat viață, pe micul ecran, multor creaturi mitologice cu puteri supranaturale, și în plus a unui număr fără limită de noi creaturi artificiale. În 1926, în filmul „Metropolis” regizat de Fritz Lang apare primul robot din cinematografie. Filmul din 1951 „The Day the Earth Stood Still” introduce robotul Gort și extraterestrul Klaatu, care ajunge în Washington în farfuria sa zburătoare. În 1956, în filmul „Forbidden Planet” îl introduce pe robotul Robby, unul dintre cele mai influente caractere în istoria cinematografiei. În 1977, „Star Wars” dă viață celor mai cunoscuți roboți ai marelui ecran: R2-D2 și C3PO. Filmele și televiziune au dat viață acestor roboți care au avut atât roluri pozitive cât și negative. Chiar dacă într-o măsură mică, aceștia ilustrează fascinația și fantezia umană referitor la creaturi mecanice care posedă inteligență.

Figura 1.4. Metropolis 1926

Figura 1.5. GORT

Robotica – inventii din trecut

Domeniul roboticii a evoluat de-a lungul mai multor milenii, fără a se face însă referire la cuvântul „robot” decât la începutul secolului XX. În anul 270 Î.C. fizicianul și inventatorul grec Ctesibus din Alexandria creează un ceas de apă, numit clepsidră, sau, așa cum a numit-o chiar autorul „hoțul apelor”. Antrenată de apă, clepsidra acționa un cilindru așezat pe un burduf și atașat unei roți dințate marcând astfel trecerea timpului. Întrucât mulți vizitatori pierdeau noțiunea timpului urmărind funcționarea acestui dispozitiv, inventatorul a făcut o paralelă afirmând că această invenție fura timpul oamenilor, de unde îi provine și al doilea nume.

Figura 1.6. Invenția fizicianului grec Ctesibus

Joseph Jacquard (1752-1834) este inventatorul primului sistem de automatizare. Acesta moștenește de la tatăl său o mică țesătorie, însă, în scurt timp fabrica dă faliment. J. Jacquard se dedică din acel moment încercării de a mecaniza procesul de țesătorie. Astfel, în 1801 acesta inventează un război de țesut care folosea un set de carduri găurite pentru a controla repetarea unor tipare în țesutul hainelor și al covoarelor. Acest sistem a fost preluat, un secol mai târziu, de Charles Barbbage, care a inventat un calculator automat, al cărui principii au pus mai târziu bazele dezvoltării calculatoarelor și al limbajelor de programare.

Figura 1.7. Război de țesut cu cartele perforate

Unul din portretele lui Jacquard a aparținut lui Charles Babbage, de a cărui nume este legat conceptul de calculator programabil. Considerat părintele calculatorului, Babbage a dezvoltat primul calculator mecanic, cunoscut sub numele „Difference Engine”, urmat de un al doilea model, „Analytical Engine” conceput ca un calculator mecanic de uz general. Acest al doilea model este expus în prezent în Muzeul de Știință din Londra (Marea Britanie).

Figura 1.8. Portretul lui J.M. Jacquard, brodat din mătase

Inventatorul puștii automate, Christopher Miner Spencer (1833-1922) este creditat și cu punerea bazelor industriei mașinilor cu șurub. În 1873 Spencer patentează un strung care avea ca și componente un arbore cu came și un sistem de avans automat. În 1892, Seward Babbitt realizează o macara motorizată care folosea un gripper mecanic utilizat pentru extragerea lingourilor din furnal, sistem care este folosit cu 70 ani înainte ca General Motors să lanseze primul robot care îndeplinea aceeași sarcină. În 1890, marele inventator Nikola Tesla (1856-1943) realizează primul vehicul telecomandat, o barcă comandată prin radio.

Figura 1.9. Primul vehicul telecomandat inventat de Nikola Tesla

Inceputurile roboticii industriale

Cuvântul robot nu a existat în vocabularul industrial sau cel al scriitorilor, până în 1920 când Karel Capek (1890-1938), dramaturg ceh, a scris o piesă de teatru, Rossum’s Universal Robot, care a avut premiera în Praga în 1921, fiind apoi jucată în Londra (1921), New York (1922) și publicată în limba engleză în 1923. În această piesă de teatru, tema dezvoltată de Capek este cea a unor muncitori creați de om, dezvoltați pentru a automatiza și ușura munca omului. În timp ce Capek scria piesa, i-a cerut sfatul fratelui său mai mare, legat de un nume pentru aceste creaturi. Acesta a răspuns sec: robot. În limba cehă, robotnik face referire la țărani, servitori în timp ce robota înseamnă supunere, servire.

Isaac Asimov (1920-1992) s-a dovedit a fi unul dintre scriitorii de science fiction care a avut un impact deosebit asupra roboticii. Asimov realizează o serie de povestiri scurte în care apar diferite teme care implică roboți. Astfel, în lucrarea „Runabout” publicată în 1942 apar, într-o formă concisă și compactă renumitele „Trei Legi ale Roboticii” (la care în 1985 autorul adaugă și legea zero):

Legea Zero: Un robot nu poate face rău umanității, și nu poate prin inactivitate să permită acțiuni distructive asupra umanității.

Prima Lege: Un robot nu are voie să facă rău unui om, sau prin inactivitate să permită acțiuni distructive asupra unui om, doar dacă acesta a încălcat o lege superioară acesteia.

A Doua Lege: Un robot trebuie să asculte de ordinele primite de la oameni, excepție făcând acele ordine care intră în conflict cu o lege superioară acesteia.

A Treia Lege: Un robot trebuie să își protejeze existența, atâta timp cât această protecție nu intră în conflict cu legi superioare acesteia.

După Al Doilea Război Mondial, America a trecut printr-o puternică dezvoltare industrială și o creștere economică semnificativă. În dezvoltarea tehnologiei și a științei, un rol important a avut-o colaborarea dintre Joseph F. Engelberger, un pasionat de știință, absolvent al universității Columbia și activist în fizica nucleară, și George C. Devol, un om de știință cu importante invenții in automatizare. După ce s-au întâlnit la un coctail, în 1956, s-au hotărât să colaboreze în crearea unui robot industrial.

Engelberger a cumpărat compania unde Devol era angajat redenumind-o „Consolidated Controls Corporations”. Primul robot industrial a fost creat în 1961 și se numea „the Unimate”, după tehnologia inventată de Devol numită „unimation”, și a fost cumpărat de General Motors. În 1962, cu sprijinul „Consolidated Diesel Electric Company”(Condec) și a „Pullman Corporation” , Engelberger a fondat compania „Unimate Inc.”, care a devenit lideră mondială în robotică. Datorită muncii sale, Engelberger este considerat „tatăl roboticii industriale”, iar în omagiul său, anual, se decernează premiul care îi poartă numele pentru cea mai de succes companie din domeniul roboticii.

Citat din brevetul robotului Unimate: “The present invention relates to the automatic operation of machinery, particularly the handling apparatus, and to automatic control apparatus suited for such machinery.”

Figura 1.10. Robotul unimate

Perioada postbelică a fost gazda unei explozii tehnologice în America. În 1946, a fost creat ENIAC, primul calculator electronic digital, care cântărea 30 de tone. Pe lângă ENIAC, o altă creație a fost Whirlwind, adus pe lume de Jay Forrester și echipa sa de la MIT, care era capabil să realizeze în timp real operații și folosea un display video ca mecanism de output.

În 1946, a fost fondat institutul de cercetări de la Stanford (SRI), care în 1966, și-au dezvoltat secțiunea de inteligență artificială (AIC), reprezentând un pionierat în acest domeniu. Eforturile și munca lor au determinat apariția lui Shakey, primul robot mobil, care reacționa la informațiile primite din mediu. Era dotat cu cameră video, raza de căutare de tip triunghiular, senzori de atingere și era conectat la calculator. Reflexele sale de cel mai mic nivel erau mișcări, rotiri, iar cele de nivel maxim de dificultate constau în îndeplinirea misiunilor primite de către un utilizator.

Figura 1.11. Shakey

Fiind la început o organizație non-profit, SRI s-a despărțit de universitatea Standford în 1977 și a devenit o companie internațională. Până în prezent, SRI au dezvoltat robotica în multe domenii, un exemplu fiind MAGPIE, un robot făcut să circule prin conducte înguste, putând astfel să fie verificate structura acestora.

În 1969, un student de la Standford , pe nume Victor Scheinmann a creat un braț robotic, care era conectat și controlat de la computer. Acest braț a servit cercetărilor în cadrul universității mai bine de 20 de ani.

Un alt proiect al celor de la Stanford a fost „The Stanford Cart”, un proiect susținut de NASA, NSF, DARPA, care consta într-un robot mobil, echipat video, care putea scana împrejurimile acestuia. Singura problemă era că se mișca încet, parcurgând cam un metru în 10-15 minute.

Figura 1. 12. Victor Scheinmann si bratul robotic dezvoltat de acesta

Termenul de inteligență artificială, putem spune însă că a apărut cu puțin timp mai devreme, din colaborarea unor fizicieni și matematicieni, Claude Shannon, John McCarthy, Marvin Minsky și Nat Rochester de la MIT, care împreună, au prezentat la o conferință termenul de inteligență artificială. MIT a contribuit in robotică prin diferite brațe robotice create, printre care se numără și „the Tentacle Arm” , un braț robotic cu 12 degete.

Universitatea Carnegie Mellon (CMU) a contribuit și ea la tehnologia roboticii prin crearea a doi roboți mobili (DANTE și DANTE II) care au fost trimiși în interiorul a doi vulcani activi, pentru a colecta mostre și a examina un mediu posibil de întâlnit pe alte planete. Robotul trimis în prima misiune a eșuat, dar al doilea s-a întors victorios după 5 zile.

Figura 1. 13. Dante II

2. PLANIFICAREA PROIECTULUI

2.1. Stadiul actual – Comparație între un proces de ambalare manuală a zahărului și unul de ambalare automată

Pentru realizarea ambalării zahărului vrac în pungi de 1 kg, se va face o comparație între un proces în care implică 4 operatori umani și un alt proces îmbunătățit în care este mărită cu mult productivitatea și unde este nevoie de un singur operator uman.

2.1.1. Procesul manual de formare și ambalare a zahărului

Pentru analiza în detaliu a acestui proces, îl vom împărți în 3 zone:

– Zona 1 – Formarea efectivă a pungilor de zahăr cu ajutorul unei mașini;

– Zona 2 – Controlul produselor și transferul acestora spre zona ambalării;

– Zona 3 – Sortarea și ambalarea pungilor de zahăr de către operatori.

Zona 1 – Formarea efectivă a pungilor de zahăr cu ajutorul unei mașini

Pentru acest proces s-a folosit o mașină semiautomată care este încărcată cu zahăr vrac în partea de sus prin intermediul unor tuburi flexibile și cu pungi personalizate în care se va forma produsul final de 1 kg. Această mașină este prezentată în figura de mai jos:

Figura 1.14. Mașină semiautomată de format zahărul

Zona 2 – Controlul produselor și transferul acestora spre zona ambalării

După ce pachetele de zahăr sunt formate, acestea sunt transportate cu ajutorul unui conveior spre zona sortării și a ambalării acestora. Mai jos avem reprezentată o vedere de ansamblu al procesului unde se poate observa și conveiorul care transportă produsele.

Figura 1.15. Vedere de ansamblu la sortarea manuală

Tot în această zonă mai are loc și controlul greutății care se face manual, luând aleator produsul de pe conveiorul de transport de către un operator uman, urmând ca acesta să fie verificat cu ajutorul unui cântar dacă respectă masa admisă de 1 kg. În figura de mai jos este evidențiat acest pas:

Figura 1.16. Controlul greutății produselor

Zona 3 – Sortarea și ambalarea pungilor de zahăr de către operatori

În această zonă are loc sortarea zahărului astfel: Un operator preia zahărul de pe conveior și formează 2 blocuri a câte 5 pachete de zahăr, iar 2 operatori le transferă în 2 cutii mari de carton care au fost aranjate pe un palet urmând a fi ambalate și depozitate. În figura de mai jos se poate observa modul de operare:

Figura 1.17. Sortarea manuală a pungilor de zahăr și aranjarea acestora în cutii

Pentru a avea o imagine de ansamblu, mai jos am întocmit schema echipamentelor cu ajutorul softului AutoCad unde sunt evidențiate toate echipamentele folosite urmând a fi descrise în cele ce urmează

Figura 1.18. Schema echipamentelor la sortarea manuală

Echipamentele folosite la ambalarea manuală

Pentru ca procesul să aibă loc, în continuare voi prezenta echipamentele folosite:

În primul rând, echipamentul cel mai important al acestui proces este mașina de format pungile de zahăr care a fost descrisă mai sus.

Descrierea mașinii:

Proiectată de o echipă de experți, această mașina este conformă cu standardele internaționale de calitate. Datorită durabilității și construcției robuste, această mașină este solicitată să satisfacă cerințele industriale într-o manieră eficientă.

Caracteristici importante:

– Mașină automată, compactă și controlată cu PLC

– Operare simplă și întreținere redusă

– Componente de cea mai bună calitate, toate piesele fiind fabricate din oțel inoxidabil

– Ușor de reglat lungimea sacului

– Sistem de înregistrare a marcajelor fotoelectrice pentru tăierea și sigilarea precisă a pungilor

– Mașină montată pe roți pentru a asigura o mișcare ușoară

Tabelul 1.1. Caracteristici tehnice mașină de format zahăr

În continuare, pentru transportul pungilor de zahăr, s-a folosit un conveior cu bandă.

Descriere:

Conveior recomandat pentru transport produse cu greutate mică:

– Structură rigidă

– Mentenanță ușoară

– Funcționare silențioasă

– Accesorii multiple disponibile

– Multiple tipuri de antrenare disponibile (direct, indirect, central, etc)

– Structura este vopsită în câmp electrostatic (culoare standard RAL 2010 / 5010)

– Conveior disponibil cu benzi standard sau antistatice.

– Conveior disponibil și în varianta structura inox / bandă poliuretan.

Figura 1.19. Conveior cu bandă pentru transportul produselor

Bandă:

Bandă din PVC cu suprafață de transport din material cu duritate de 74° Shore A.

Rezistență la abraziune și tăiere.

Se pretează pentru transportul produselor în prezența uleiurilor minerale, hidrocarburi și detergenți.

Serie standard pentru transportul produselor împachetate.

Benzi pentru utilizări uzuale

Număr de inserții: 2

Țesătură rigidă

Temperatura de lucru: – 10  +80 C °

Figura 1.20. Desen tehnic conveior cu bandă

În continuare mai avem în componența procesului un banc pentru aranjarea pungilor de zahăr și cei 4 operatori prezentați anterior.

În concluzie, pentru acest proces este nevoie de 4 operatori umani unde, implicit se pierde mult timp iar rata profitului nu este rentabilă. Pentru a înlocui acest neajuns, în continuare s-a ales o soluție automată pentru a reduce numărul de operatori la unul singur și pentru a mări cu mult productivitatea.

2.1.3. Sistemul automat de transfer al pachetelor de zahăr și pentru aranjarea acestora în cutii de carton

Pentru acest proces am întocmit o schemă a echipamentelor care se poate observa mai jos și care a fost împărțită în 4 zone:

– Zona 1 – Formarea pachetelor de zahăr

– Zona 2 – Distribuirea produselor și aranjarea acestora pentru a putea fi preluate de către robot

– Zona 3 – Aranjarea pungilor în cutiile de carton și transferarea acestora pentru a putea fi depozitate

– Zona 4 – Încărcarea conveiorului de către operator manual cu paleți și cutii de carton

Figura 1.21. Schema echipamentelor la sortarea automată

Zona 1 – Formarea pachetelor de zahăr

Formarea pachetelor de zahăr se realizează la fel ca și la sortarea manuală prezentată mai sus doar că aici, după cum se poate observă și în schema echipamentelor, avem 2 mașini în loc de o singură mașină cum era în cazul anterior. Transferul produselor se realizează cu ajutorul a două conveioare curbate. Tot în această zonă are loc și controlul greutății produselor folosind 2 aparate automate și înlocuind operatorul care era nevoit să ia de pe bandă produsele și să le cantareasca manual. Unul dintre aceste aparate se poate vedea în figura de mai jos:

Figura 1.22. Aparat automat de control al greutății

Produsele care nu respecta greutatea, vor fi indepartate din proces cu ajutorul unui conveior care le transfera intr-un cos colector dupa cum se poate observa in figura de mai jos:

Figura 1.23. Evacuarea produselor neconforme

Zona 2 – Distribuirea produselor și aranjarea acestora pentru a putea fi preluate de către robot

În această zonă are loc sortarea pachetelor de zahăr. Acest lucru presupune formarea a 3 rânduri de zahăr pentru a încăpea perfect în cutia de carton și pentru a putea fi preluate de către robot. Rândul din stânga este format din 6 pungi de zahăr întoarse la 90 de grade, rândul din mijloc este format din 3 pungi de zahăr în poziția în care acestea vin de pe conveior, iar rândul din dreapta este identic cu cel din stânga. Astfel formate, produsele vor putea fi introduse perfect în cutiile de carton.

Pentru ca acest lucru să fie realizabil, o serie de dispozitive vor împinge produsele și le vor aranja în mod automat pentru ca acestea să ajungă în poziția dorită.

Figura 1.24. Sortarea automată a pungilor de zahăr

Sortarea produselor se face tot în 4 zone, 2 zone în care produsele sunt întoarse la 90 de grade și 2 zone unde produsele vin în poziția inițială pentru a se poziționa în rândul din mijloc. Pentru ca produsele să fie poziționate în rândul din mijloc acestea sunt împinse spre interiorul conveiorului cu ajutorul a 2 dispozitive. Întoarcerea la 90 de grade se realizează cu un dispozitiv rotund poziționat în calea produsului care vine de pe conveior urmând a fi poziționate în linie cu ajutorul unei șine metalice.

Figura 1.25. Rotirea produselor la 90 de grade și aranjarea acestora câte 6

Zona 3 – Aranjarea pungilor în cutiile de carton și transferarea acestora pentru a putea fi depozitate

Aranjarea pungilor în cele 3 rânduri a fost descris mai sus, odată aranjate, acestea sunt preluate de către robot și transferate în cutiile de carton după cum se poate observa în figura de mai jos.

Figura 1.26. Robotul ABB care transferă pungile de zahăr în cutia de carton

Cu ajutorul unui griper cu vacuum, robotul poate lua toate cele 3 rânduri formate și astfel cu o singură mișcare umple un rând de produse în cutia de carton.

Zona 4 – Încărcarea conveiorului de către operator manual cu paleți și cutii de carton

Această operațiune este relativ simplă, un operator uman alimentează conveiorul în care se vor aranja pungile de zahăr. Primadata acesta este alimentat cu un palet urmând ca pe el să fie puse 2 cutii identice de carton în care vor fi introduse produsele de către robot. Această operațiune este evidențiată în figura de mai jos.

Figura 1.27. Alimentarea manuală cu paleți și cu cutii de carton

Echipamentele folosite la sistemul automatizat

Pentru realizarea acestui proces s-au folosit următoarele echipamente:

– 2 mașini de împachetare a zahărului

– 1 robot ABB care transferă pungile de zahăr de pe conveioare în cutia de carton folosind un gripper cu vaccum și un sistem de video inspecție

– conveioare simple de transfer

– două conveioare curbate cu bandă modulară

– conveioare cu role folosite la sortarea produselor și la transferul paleților încărcați cu cutii de carton

Cele 2 mașini de împachetare a zahărului au rămas identice cu cea prezentată la sistemul de ambalare manual cu aceleași specificații și cu același randament:

Figura 1.28. Mașinile de formare a pungilor de zahăr

Robotul ABB IRB 760 folosit la aranjarea zahărului în cutiile de carton

Figura 1. 29. Robotul ABB IRB 760

După cum se poate observa în poza de mai sus, acest robot este produs de către firma ABB și este destinat în special operațiilor de paletizare. Acest robot vine cu o serie de specificații.

Timp de ciclu mai scurt – IRB 760 este cel mai rapid robot de acest fel și este capabil să scurteze în mod semnificativ timpul ciclului și creșterea productivității pentru paletizarea. Acest robot cu patru axe are o rază de acțiune de 3,2 metri și un număr de 450 kilograme sarcină utilă, permițându-i să ridice obiecte grele și straturi complete de paleți. Are cuplu ridicat la încheietura mâinii și poate realiza 880 de cicluri pe oră la sarcină maximă (400 mm, 2000 mm, 400 mm ciclu).

Figura 1.30. Raza de acțiune la robotul ABB IRB 760

Măsuri de înaltă precizie – Utilizând software-ul patentat ABB de control al mișcării, QuickMove și TrueMove, paletizarea se face cu mișcări netede și precizie înaltă.. Acest lucru înseamnă că produsele sensibile vor fi tratate cu mare grijă fără a pierde timpul ciclului.

Programare mai rapidă și mai ușoară – Software-ul prietenos, RobotStudio cu paletizare PowerPac – care rulează pe un PC obișnuit – permite utilizatorilor care nu au experiență de programare pe un robot să creeze programe și simulări. Software-ul este folosit pentru a configura cât mai ușor operația de paletizare astfel încât să se reducă timpul de programare cu până la 80%.

Tabelul 1.2. Caracteristici tehnice la robotul ABB IRB 760

Figura 1.31. Desen tehnic la robotul ABB IRB 760

Deasemenea, robotul IRB 760 conține și un dispozitiv de video inspecție.

Sisteme de video inspecție:

Aplicațiile industriale în domeniul serviciilor ce vor putea fi deservite de acest tip de sistem de vedere artificială prevăzut cu una sau mai multe camere video liniare sunt grupate în două categorii majore:

Inspecție Vizuală Automată (Automated Visual Inspection – AVI);

Vedere Artificială Integrată (Integrated Artificial Vision – IAV), de exemplu în servicii de manipulare robotizată (Robot Vision – RV). Structura sistemului de vedere artificială cu camere video liniare multiple, integrat în arhitecturi AVI –IAV, este prezentată în figura de mai jos.

Figura 1.32. Structura sistemului de vedere artificială cu camere

Tipuri de aplicații executabile : aplicații de analiză, inspecție (măsurare) și procesare on-line a obiectelor (materialelor). La nivelul robotului industrial, controlerului CNC sau dispozitivului de prelucrare specializat, partener al sistemului de vedere artificială, aceste clase de aplicații sunt denumite aplicații de analiză în mișcare și prindere pe conveior (“pick on the conveyor” sau “pick on the fly.

Sistemul este de tip mulți-camera (în exemplu sistemul este de tip dual-camera DLC). Adoptarea acestei soluții este determinată de cele 2 restricții majore impuse foarte frecvent de aplicăția industrială:

Performanțe înalte impuse asupra preciziei de inspecție;

Posibilitatea existenței unui suport de transport de dimensiune foarte mare pe direcția liniilor de achiziție a imaginii (lățime conveior).

Achiziția liniilor de imagine se execută cu o rată ce va fi calculată automat de sistem în funcție de viteză de deplasare a suportului de transport (ex. conveior liniar) pe care circulă obiectele supuse inspecției.

Pentru sincronizarea achiziției liniilor de imagine cu viteză reală de deplasare a obiectelor pe conveior, se utilizează reacția de măsură a deplasării conveiorului obținută de la traductor incremental, convertită din format – tren de impulsuri în format paralel.

Sunt prevăzute 2 modalități de realizare a achiziției liniilor de imagine cu LSC :

LSC fixă și scenă în mișcare (cazul sistemelor de transport de tip conveior);

Scenă fixă și LSC în mișcare de translație cu viteză uniformă (cazul dispozitivelor de procesare / manipulare de materiale și obiecte)

Vor fi compensate software distorsiunile de valori mari în imagini ce apar pe direcția senzorilor. Această caracteristică este datorată în principal deschiderii mari a obiectivului camerelor LSC), și va avea implicații puternice asupra nivelurilor de prelucrare a informațiilor de tip imagine:

Prelucrare de nivel înalt a imaginii (se vor aplica factori de corecție pentru ca formele – siluetele sunt reprezentate deformat în imaginea obținută);

Localizare a obiectelor în sistemul de coordonate robot (se vor realiza compensări software în timp real astfel încat poziția reală a obiectelor să nu fie descrisă distorsionat de imaginea achiziționată).

Imaginea completă a obiectului/obiectelor inspectate va fi obținută după :

– achiziția unui număr de linii de imagine, sincron cu viteza de deplasare dintre suportul LSC și scena ce conține obiecte;

– filtrarea, corecția și procesarea primară a fiecărei linii de imagine;

– memorarea informației asociate imaginii monochrome în formatele “cu nivele de gri” și “alb-negru” pentru fiecare linie de imagine.

Setul de specificații ale aplicației:

Lățimea conveiorului / a scenei fixe : max. 400 cm.

Viteza conveiorului (de deplasare a obiectelor): 50 …150 cm/sec.

Ordinele (clasele de obiecte): definite de utilizator.

Date asupra formelor obiectelor: rectangulare. Alte opțiuni vor fi considerate pe clase de aplicații.

Precizia SVA: max. 2 mm pentru linii de vedere de 400 cm, respectiv max. 1 mm pentru linii de vedere de 200 cm.

Timpul de răspuns (timpul maxim disponibil pentru procesarea datelor în SVA): 1.0 sec

Numărul maxim de obiecte situate simultan în imagine: 6

Clase de defecte pe care trebuie să le recunoască SVA pe obiecte segmentate, ale căror contururi extern și interne au fost analizate:

Fisuri și zone lipsă în obiect;

Materiale/obiecte marcate cu semne indicatoare de defect intern (marcaje aplicate manual în cadrul unui compartiment al procesului industrial situat în amonte);

Specificațiile tehnico-funcționale ale acestui sistem impun:

Determinarea liniei-de-vedere. Camera liniară trebuie să fie montată astfel încît să vizualizeze punga de zahăr de diametrul cel mai mare.

Definirea unei muchii. Deoarece pungile de zahăr sunt ușor de detectat, 3 pixeli sunt suficienți pentru definirea muchiilor.

Determinarea Preciziei. Ecuația următoare determina precizia sistemului care utilizează muchii de 3 pixeli pentru o camera liniară de rezoluție 2048 pixeli :

(linia-de-vedere) / 683 = 0.0073 în (0.02 cm)

Determinarea ratei de inspecție. Pentru a determina durata de timp necesară că sistemul SLC să realizeze o inspecție, trebuie aditionati timpii următori :

Tabelul 1.3. Timpul de inspecție al pungilor de zahăr

Griperul cu care robotul preia produsele este cu vacuum asemănător cu cel din imaginea de mai jos:

Figura 1.33. Griper cu vacuum

Aceste gripere cu vacuum pot fi folosite în aplicații complexe cum ar fi:

– Automatizarea sarcinilor de manipulare în procesul de fabricare a proceselor de asamblare și de control al calității.

– Automatizarea mașinilor de turnare prin injecție din plastic, a mașinilor de desen adânc, a centrelor de prelucrare pentru lemn și materiale plastice, a mașinilor cu jet de apă, a mașinilor laser și a mașinilor de perforat

– Colectarea comenzilor în centre de depozitare și distribuție pe roboți industriali.

– Manipularea secțiunilor metalice, semifabricatelor, pietrelor, materialelor de tablă, părților caroseriei, componentelor din sticlă și ceramică etc.

Beneficiile unui asemenea gripper sunt următoarele:

– Sistem modular cu componente standardizate.

– Adaptare flexibilă la cerințele specifice clienților.

– Este posibilă combinarea diferitelor tehnologii de prindere (vid, mecanică, magnetică etc.)

– Greutate intrinsecă scăzută datorată componentelor de bază din aluminiu, țevi de oțel și materiale plastice.

– Minimizarea timpilor ciclului.

– Îmbunătățirea siguranței procesului datorată monitorizării integrate a sistemului și tehnologiei senzorilor.

– Module inteligente de supapă pentru canalele de aspirație neutilizate.

Conveioare curbate cu bandă modulară

Acest tip de conveioare sunt folosite la transportul pungilor de zahăr de la mașinile de format spre zona de sortare a acestuia.

Figura 1.34. Conveioare cu bandă modulară

Descriere:

Sisteme transportoare cu bandă modulară conveioare cu bandă modulară din plastic pot fi:

– sisteme transportoare orizontale cu bandă modulară;

– sisteme transportoare înclinate cu bandă modulară – benzile modulare pot fi prevăzute cu racleți, pereți laterali (aripioare), cupe, profile etc.;

– sisteme transportoare curbe cu benzi modulare pentru turnuri de răcire sau pentru sisteme curbe simple.

Principala caracteristică a benzilor modulare este durata de viață mai mare decât a benzilor clasice. Sunt folosite în industria alimentară și industria constructoare de mașini, însă și nivelul de preț al unei benzi transportoare modulare este ceva mai ridicat față de prețul unei benzi transportoare din pvc.

Principalele mărci de bandă transportoare modulară ce le putem echivala sunt: benzi modulare Forbo Siegling, benzi modulareHabasit, bandă transportoare modulară Unichains, bandă transportoare plastic System Plast, bandă modulară Intralox.

Conveioare cu role

În procesul nostru, aceste conveioare sunt folosite la distribuția produselor și la transferul paleților încărcați cu cutiile de carton spre zona ambalării. Mai jos avem o imagine cu acest tip de conveior.

Figura 1.35. Conveioare cu role

Conveioarele cu role sunt echipamente de transport alcătuite dintr-un cadru în care sunt montate role de transport care pot susține sau transporta bunuri ambalate sau instalate în containere sau pe palet standard (europalet) sau paleți de transport destinați fiecărei aplicații.

Conveioarele standard conțin transmisii cu lanț (de la rolă la rolă sau tangențiale) și sunt echipate cu ghidaje laterale și, la cerere, cu diferite accesorii ca opritoare, verificatoare de poziție, dispozitive de aliniere, dispozitive de cântărire și altele similare.

Conveioarele cu role SKBS sunt proiectate pentru a transporta în siguranță sarcini cu masă totală de până la două tone cu o viteză de 5…10 m/min.

Partea a II-a

Contribuții la tema proiectului

3. Capitolul 3 (contribuții)

3.1. Descriere proces îmbunătățit

Pornind de la ideea de îmbunătățire a procesului descris mai sus și de mărire a productivității acestuia, voi propune o soluție complet automatizată în care nu va mai fi nevoie de operatorul care alimentează conveiorul cu paleți și cutii de carton, timpii morți ai robotului care aranja pungile de zahăr vor dispărea, iar deasemenea productivitatea va fi mărită pentru a maximiza profitul.

Pentru o descriere în detaliu al procesului propus, am realizat cu ajutorul softului AutoCad, schema echipamentelor pe care o voi împărți în 3 zone:

Zona 1 – Formarea pungilor de zahăr și transferul acestora cu ajutorul conveioarelor

Zona 2 – Distribuirea pungilor de zahăr și formarea lor pe 3 rânduri pentru a putea fi preluate de către robot

Zona 3 – Alimentarea conveiorului cu paleți și cutii de carton care va fi încărcat cu produse

Figura 2.1. Schema echipamentelor propuse

Zona 1 – Formarea pungilor de zahăr și transferul acestora cu ajutorul conveioarelor

În această zonă, are loc formarea pungilor de zahăr dar cu ajutorul a 3 mașini pentru a spori productivitatea și pentru a face mai simplă gruparea produselor în vederea aranjării acestora de către robot în cutiile de carton.

Figura 2.2. 3 mașini de format zahărul Figura 2.3. 2 mașini de format zahărul

În comparație cu procesul actual, soluția propusă de mine cu 3 mașini de formare a pungilor de zahăr va scoate din folosință conveioarele curbate care după părerea mea sunt un cost în plus, iar pe lângă faptul că va mări cu 50% productivitatea, cele 3 rânduri de zahăr care vor trebui formate pentru a fi preluate de către robot se va realiza mult mai ușor.

Zona 2 – Distribuirea pungilor de zahăr și formarea lor pe 3 rânduri pentru a putea fi preluate de către robot

În această etapă are loc formarea matricilor de produse pe 3 rânduri pentru a ocupa în totalitatea un rând în cutia de carton. Pentru ca acest proces să aibă loc, rândul din dreapta respectiv stânga va trebui întors la 90 de grade. Pentru o înțelegere mai bună, în figura de mai jos avem descris etapele.

Figura 2.4. Sortarea zahărului îmbunătățită

În momentul în care pungile de zahăr de pe conveiorul din stânga sau de pe conveiorul din dreapta ajung la punctul 1, acestea se vor răsuci la 90 de grade. Suportul respectiv mai are și rolul de poziționare precisă al produselor. Dispozitivul cu numărul 2 are rolul de a împinge spre suportul de poziționare produsele care nu sunt aranjate în linie și de a le aranja corespunzător.

Pentru ca produsele de pe conveiorul din mijloc nu vor trebui răsucite la 90 de grade, dispozitivul numărul 3 are rolul de a pune o “barieră” produselor și de a le da drumul în momentul în care sunt 3 produse lipite perfect pentru ca mai apoi acestea să fie preluate de către robot.

În vechiul proces, deoarece sunt doar 2 mașini de formare a pungilor de zahăr și 2 conveioare de transfer, sortarea produselor se face mai dificil fiind distribuite pe 4 compartimente, 2 compartimente unde produsele sunt întoarse și 2 unde acestea înaintează normal formându-se câte 3 produse lipite.

Figura 2.5. Sortarea actuală a zahărului

Când produsele ajung la punctul 1, acestea sunt împinse spre compartimentul în care vor fi aranjate câte 3 sau vor fi lăsate să ajungă la punctul 2 pentru a se întoarce la 90 de grade și a se forma câte 6 bucăți.

Tot la procesul vechi, robotul are un timp de așteptare în medie de 5 secunde până când se formează toate cele 3 compartimente de produse, în timp ce la varianta îmbunătățită, datorită existenței a 3 mașini de formare a pungilor de zahăr și a creșterii randamentului, acești timpi morți dispar în totalitate robotul lucrând fără întrerupere.

Figura 2.6. Aranjarea produselor în cutii de către robot

Zona 3 – Alimentarea conveiorului cu paleți și cutii de carton care va fi încărcat cu produse

Pentru că nu putem compara precizia pe care o are un robot față de precizia pe care o are un operator, am înlocuit operatorul din procesul vechi care încarcă conveiorul cu paleți și cutii de carton cu un robot care face exact același lucru.

Figura 2.7. Aranjarea automată Figura 2.8. Aranjarea manuală

3.1.1. Echipamente folosite

Robotul Fanuc M410IB

FANUC M-410iB / 160 este unul dintre cele mai noi generații de roboți de paletizare proiectat pentru a produce o lucrare de înaltă calitate cu precizia sa, de mare viteză și de înaltă încărcătură. Dispune de o sarcină utilă de 160kg și oferă performanțe de mare viteză, cu unul dintre cei mai rapizi timpi de ciclu și sarcini utile din clasa sa. Există diferite opțiuni software disponibile pentru FANUC M-410iB / 160, cum ar fi Collision Guard, Pallet Tool, Pallet PRO, software bazat pe web pentru conectivitate la distanță, vizionare pe mașină (iRVision-2D sau 3D) și iPendant.

Fie că este nou sau folosit, modelul M-410iB / 160 poate funcționa în medii dure sau tradiționale și oferă utilizatorului mai mult spațiu pe podea, având o amprentă mică și un controler integrat, deasemenea, M410iB / 160 mai poate fi asociat cu controlerul R-30iA, RJ3iB sau R-30iB.

Figura 2.9. Robotul FANUC M410IB

Tabelul 2.1. Specificații tehnice Fanuc M410IB

Figura 2.10. Raza de acțiune Fanuc M410IB

Controlerul R-30iB al robotului

Controlerul R-30iB Plus este noul standard FANUC pentru o productivitate mai inteligentă. Acesta este destinat să contribuie la utilizarea mai ușoară a roboților și a automatizării în industria prelucrătoare. Dispunând de o nouă generație de hardware integrat avansat și peste 250 de funcții software. R-30iB oferă, de asemenea, o conectivitate completă pe o rețea Ethernet care permite o conexiune ușoară pentru a conecta roboți, computere la distanță și alte echipamente hardware. Conceput pentru o mai mare ușurință în utilizare și un consum minim de energie, R-30iB Plus se livrează în patru dulapuri diferite pentru a vă ajuta să profitați la maximum de spațiul dvs. de podea și de planurile de producție a celulelor. Cu un aspect flexibil, interfața cu utilizatorul, iHMI, are o rezoluție convingătoare a ecranului și o capacitate puternică de procesare.

Figura 2.11. Controler robot

FANUC R-30iB este un controler de înaltă performanță care aduce un nivel mai ridicat de productivitate, avand cele mai recente progrese în comunicațiile de rețea, funcțiile iRVision integrate și funcțiile de control al mișcării. IPendant are un ecran tactil cu grafică 4D care afișează informații despre proces și calea de proces propriu-zisă, permițând o configurare mult mai ușoară. În plus, FANUC a redus spațiul controlerului cu 68%, economisind spațiu pentru producător sau permite producătorului să suporte controale pentru instalații multi-robotice.

Acest controler ajută de asemenea la economisirea energiei deoarece necesită un consum redus de energie cu întrerupătorul său extern de alimentare. R-30iB are de asemenea o auto-oprire a ventilatorului de răcire care reduce puterea prin oprirea în timpul pauzelor, o funcție de frânare care reduce puterea prin frânarea automată a motorului dacă robotul este inactiv pentru o perioadă lungă de timp și o funcție de optimizare a puterii Roboguide care minimizează puterea și optimizează economiile de energie pentru consumator.

Controlerul are, de asemenea, un design opțional de economisire a energiei, care recuperează energia cinetică în timpul frânării și o readuce la sistem pentru a fi reutilizată în timpul următorului ciclu.

Controlerul mărește economiile de energie și la rândul său, scade costurile de energie, iar functia de optimizare a mișcării robotului și controlul inteligent al vibrațiilor pentru brațul robotului reduc timpii ciclului pentru a produce o mișcare mai ușoară.

Unitatea PMC integrată de mare performanță a Controlerului R-30iB Plus are acces la întregul sistem I/O al robotului, permițând controlul separat sau asincron cu ușurință al dispozitivelor periferice, fără a afecta negativ performanța robotului.

Spre deosebire de controlerele pe bază de PC care folosesc Windows, controlerele R-30iB Plus folosesc propriul software FANUC’, – ceea ce înseamnă că nu va’ trebui să vă preocupați în legătură cu virusurile, infractorii cibernetici sau aspectele legate de stabilitate.

Toate controlerele R-30iB sunt pregătite pentru funcții inteligente, cum ar fi detectarea vizuală, verificarea interferenței și a forței ca dotări standard.

Intuitiv și simplu de utilizat, iPendant facilitează utilizarea controlerului R-30iB Plus pentru toate persoanele implicate în ciclul de producție.

Figura 2.11. Sistemul de comandă al robotului

Conveioare folosite la transportul pungilor de zahar

Aceste conveioare sunt compuse dintr-un număr de unități transportoare, care pot fi conectate în conformitate cu cerințele actuale.

In functie de produsele transportate pe banda, sunt selectate diferite materiale pentru placa cum ar fi plăci din oțel sau plastic sau plăci de lanț din oțel inoxidabil.

Întreaga linie este echipată cu două seturi de sisteme de presiune, care găsește soluții pentru următoarele probleme: zdrobirea pungilor de zahar, blocarea lor etc. Sistemul de transport este alcătuit dintr-o linie cu 3 secțiuni cu viteză diferită, care funcționează prin intermediul a trei motoare de conversie a frecvenței cu reglare a vitezei. În același timp, sistemul foto-electronic este setat pe fiecare secțiune pentru a fi verificat și pentru a schimba viteza de transmisie prin semnalul pulsului urmărit de PLC.

Transportarea este stabilă: pungile de zahar sunt transferate fără probleme pe placa de lanț, fără nicio rasturnare a acestora.

Componente electronice de control sunt produse de catre firme renumite, cum ar fi SIEMENS, SCHNEIDER și MITSUBISHI.

Controlerul de programare și motorul de conversie a frecvenței reglabil cu viteză sunt adaptate pentru viteză simultană între transport și mainframe.

Întrerupătorul de verificare a greutatii pungilor de zahăr întrerup automat funcționarea motorului în conformitate cu semnalul.

Figura 2.12. Conveior pentru transportul pachetelor de zahar

Tabelul 2.2. Specificații tehnice la conveiorul de transport al pungilor de zahăr

Conveior pentru transportul paletilor incarcati cu produse

Figura 2.13. Conveior pentru transportul paleților încărcați cu produse

Tabelul 2.3. Caracteristici tehnice conveior

Conveior pentru transportul paleților și al cutiilor de carton

Tabelul 2.4. Caracteristici tehnice conveior

Figura 2.14. Conveior pentru transport cutii de carton si paleți

3.1.2. Costurile si productivitatea celor 2 sisteme

Costuri sistem îmbunătățit:

– 3 mașini de împachetare a zahărului – 30000

– 7 conveioare pentru transportul pungilor de zahăr – 2800

– 2 conveioare pentru sortarea zahărului – 2000

– 2 roboți FANUC M460 – 60000

– 1 conveior pentru transportul paleților – 400

– 4 conveioare pentru transportul cutiilor de carton și al paleților – 1400

Total costuri: 96.600

Productivitate: 129600 de pachete de zahar pe zi

Costuri sistem actual:

– 2 mașini de împachetare a zahărului – 20000

– 2 conveioare curbate – 6000

– 2 conveioare de distribuire al zahărului – 700

– 2 conveioare de sortare al zahărului – 2000

– 1 conveior pentru transportul paleților încărcați cu produse – 2000

– 1 robot ABB IRB 760 pentru aranjarea pachetelor de zahăr în cutiile de carton – 38000

Total costuri: 68.700

Productivitate: 86400 de pachete de zahar pe zi

SINTEZA PROVOCĂRII MAJORE DIN PROIECT

Ca provocare majoră a proiectului a fost găsirea unei soluții de formare a celor 3 rânduri și a pozițiilor din care robotul manipulează pungile de zahăr. Pentru realizarea proiectării și simulării acestui lucru s-a folosit softul Delmia produs de către Dassault Systemes.

CONCLUZII

In concluzie obiectivul general a fost atins:

– sistemul a fost proiectat în totalitate automatizat;

– timpii morți de la robotul care manipula pachetele de zahăr au dispărut, procesul funcționând fără întrerupere;

– prin automatizarea completă a procesului, operatorul uman a fost înlocuit de robot astfel producția va putea funcționa non stop fără a fi nevoie de munca operatorilor pe timp de noapte;

– productivitatea a crescut cu 50%.

BIBLIOGRAFIE

https://www.indiamart.com/proddetail/sugar-packing-machine-5671971612.html

https://www.alibaba.com/product-detail/1kg-sugar-packing-machine-price-for_60178152028.html

http://www.inseed.cimr.pub.ro/documents/colaborare/Servicii%20de%20inspectie%20de%20calitate%20produs%20[servicii%20interne%20fabricatie].pdf

http://techro.ro/irb-760.html

https://new.abb.com/products/robotics/industrial-robots/irb-760

https://www.schmalz.com/en/vacuum-technology-for-automation/vacuum-gripping-systems/vacuum-suction-spider-ssp

https://www.ci.ro/sisteme-transportoare-cu-banda-modulara-conveioare/

Conveioare

http://docs.wixstatic.com/ugd/7464fd_536d4792c32a4f24b3d267876ebcef12.pdf

https://www.fanuc.eu/ro/ro/robo%C5%A3i/accesorii/robot-controller-and-connectivity