一、概述

隨著工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線在企業(yè)的普及應(yīng)用，充分考慮到了最大限度的解放勞動(dòng)力，提高生產(chǎn)效率，改善加工過程品質(zhì)。越來越多的企業(yè)將原來由多人手工完成的工作，由機(jī)器人替代，實(shí)現(xiàn)高效、柔性、清潔的自動(dòng)化作業(yè)。

Delta機(jī)器人屬于并聯(lián)類型，具有剛度大、受力平衡、承載能力強(qiáng)、誤差小、精度高、自重負(fù)荷比小、結(jié)構(gòu)簡潔、動(dòng)力性能好、動(dòng)作快速、控制容易、靜音和低維護(hù)等特點(diǎn)。配備工業(yè)視覺和各類型的末端執(zhí)行器，可自動(dòng)識(shí)別、定位輸送帶上快速移動(dòng)的各種工件，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人高速、精準(zhǔn)的動(dòng)態(tài)跟隨輸送帶連續(xù)分揀作業(yè)。本項(xiàng)目就是綜合應(yīng)用Delta機(jī)器人上述諸多優(yōu)點(diǎn)于瓷磚生產(chǎn)行業(yè)自動(dòng)化改造的一個(gè)典型成功案例。

二、高威科Delta機(jī)器人

高威科機(jī)器人事業(yè)部具備雄厚的機(jī)器人自動(dòng)化裝備研發(fā)和制造能力，致力于為用戶提供完善的自動(dòng)化解決方案和交鑰匙工程，并提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。高威科推出的Delta機(jī)器人，是應(yīng)用廣泛的高速分揀和放置工業(yè)機(jī)器人，機(jī)器人本體為德國TreiBoost品牌，由碳素纖維復(fù)合材料以及先進(jìn)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)組成，可以實(shí)現(xiàn)各種工業(yè)苛刻環(huán)境下的分揀和放置應(yīng)用。

圖1TreiBoostRobotics機(jī)器人

根據(jù)工作范圍、負(fù)載、軸數(shù)、類型的不同，高威科Delta機(jī)器人有十多種不同型號(hào)可供客戶選用，以密切貼合實(shí)際應(yīng)用需求，達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)用、最佳性價(jià)比。隨著工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線在企業(yè)的普及應(yīng)用，充分考慮到最大限度解放勞動(dòng)力，提高生產(chǎn)效率，改善加工過程品質(zhì)，高威科機(jī)器人事業(yè)部已在食品、電子、機(jī)械零件、瓷磚等行業(yè)中廣泛應(yīng)用Delta機(jī)器人進(jìn)行高速抓放和碼垛包裝加工，將原來多人手工完成的工作，由Delta機(jī)器人替代，實(shí)現(xiàn)高效、柔性、清潔的自動(dòng)化作業(yè)。

圖2各種型號(hào)的高威科Delta機(jī)器人

三、瓷磚分揀包裝自動(dòng)化生產(chǎn)線及其工藝說明

瓷磚從高溫窯爐產(chǎn)線輸出，產(chǎn)線寬度約為2.5m寬，輸出的瓷磚表面溫度為90℃左右。后續(xù)按先后順序呈階梯狀分流為4條支線。每條支線安排兩臺(tái)Delta機(jī)器人，每臺(tái)機(jī)器人按A/B兩區(qū)輪流進(jìn)行瓷磚的分揀與堆垛，以確保連續(xù)工作。單條支線的現(xiàn)場(chǎng)布局圖如下所示。

圖3瓷磚分揀現(xiàn)場(chǎng)布局圖

四、硬件系統(tǒng)架構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)的硬件框架如下圖所示。上位系統(tǒng)采用三菱高性能觸摸屏與PLC控制器。控制中間層的4套KEBA機(jī)器人控制系統(tǒng)以及機(jī)器人外圍包裝輔助系統(tǒng)。下層Delta機(jī)器人系統(tǒng)采用“一拖二”經(jīng)濟(jì)實(shí)用型控制方式，即：一套KEBA系統(tǒng)（含一個(gè)工業(yè)機(jī)器視覺系統(tǒng)）同時(shí)控制兩套Delta機(jī)器人系統(tǒng)的高速、高精度工作。伺服網(wǎng)絡(luò)采用高速的EtherCAT網(wǎng)絡(luò)。

圖4系統(tǒng)硬件框架圖

五、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

程序設(shè)計(jì)主要分為三大部分，一部分是三菱PLC控制器中的MainPLC程序控制系統(tǒng)，另外是KEBA控制器中的PLC程序控制系統(tǒng)及其Robot程序控制系統(tǒng)。系統(tǒng)控制流程總圖如下所示：

圖5系統(tǒng)控制流程總圖

MainPLC程序控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的狀況協(xié)調(diào)與監(jiān)控。主要包括：

各Robot系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)視與控制，狀態(tài)監(jiān)視方面，如：實(shí)時(shí)顯示各工作中的Delta機(jī)器人抓放瓷磚的實(shí)際速度（p/min）、已完成的瓷磚分揀數(shù)量統(tǒng)計(jì)、漏檢瓷磚數(shù)量統(tǒng)計(jì)、報(bào)警信息等等。狀態(tài)控制方面，如：各個(gè)Robot的啟動(dòng)、停止、暫停、復(fù)位等等。

機(jī)器人外圍的包裝輔助系統(tǒng)控制。其中又可細(xì)分為開箱、進(jìn)箱、堆疊、推送、出箱和封箱六大子系統(tǒng)。

PLC（KEBA）程序控制系統(tǒng)中具備RC接口而用于和Robot程序控制系統(tǒng)溝通，具備Axis接口負(fù)責(zé)和各伺服軸系統(tǒng)溝通，也具備IO接口負(fù)責(zé)和外部所有IO信號(hào)溝通。PLC程序中負(fù)責(zé)Robot動(dòng)作之外的所有邏輯控制和信息管理，如：視覺系統(tǒng)的控制與信息管理。

Robot（KEBA）程序主要負(fù)責(zé)各個(gè)機(jī)器人的具體動(dòng)作控制、輸送帶跟隨抓取、A/B雙工位交替連續(xù)碼垛、機(jī)器人安全工作區(qū)域監(jiān)控與保護(hù)等等。

下圖所示為兩者的功能結(jié)構(gòu)關(guān)系圖：

圖6PLC與Robot功能結(jié)構(gòu)關(guān)系圖

六、結(jié)束語

該自動(dòng)化生產(chǎn)線為當(dāng)前國內(nèi)瓷磚生產(chǎn)行業(yè)首創(chuàng)，目前已能達(dá)到每臺(tái)Delta機(jī)器人以高達(dá)120~130p/min的分揀速度長期穩(wěn)定工作，滿足客戶及市場(chǎng)要求。項(xiàng)目中軟硬件系統(tǒng)均符合當(dāng)前自動(dòng)化系統(tǒng)開放式、模塊化、可重構(gòu)和智能化等發(fā)展趨勢(shì)，將當(dāng)前先進(jìn)的Delta機(jī)器人技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、高速實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)通訊等高新技術(shù)應(yīng)用到自動(dòng)化水平相對(duì)比較落后的瓷磚生產(chǎn)行業(yè)，攻克和掌握了機(jī)器人應(yīng)用向該領(lǐng)域推廣的諸多核心技術(shù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。開發(fā)這類自動(dòng)化生產(chǎn)線具有重大的研究意義，可為后續(xù)發(fā)展提供典型案例，積累經(jīng)驗(yàn)，開辟機(jī)器人在新型產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用的廣闊前景。