[КЕЙС] Роботизированный промышленный комплекс

В конце 2020 - начале 2021 года мы поставили одному из российских предприятий, работающих в сфере информационных технологий, комплексное робототехническое решение, позволяющее проводить обучение персонала с использованием новейших моделей промышленных и коллаборативных роботов Fanuc, Hanwha, Omron, Yaskawa.

Проект предусматривал создание натурной модели современного цифрового производства.

Содержание

О проекте

Компания Top 3D Group выполнила полную интеграцию современных промышленных, коллаборативных и мобильных роботов, а также сопутствующего оборудования и программного обеспечения: осуществила поставку всех необходимых компонентов, провела полный комплекс работ по сборке учебной роботизированной линии, подготовила все необходимое ПО, осуществила пусконаладку и обучила работе с комплексом сотрудников предприятия.

Заказчик планирует использовать тренажер роботизированного промышленного комплекса для освоения персоналом современных робототехнических технологий, как с точки зрения аппаратной составляющей, так и программного обеспечения. Проект, реализованный Top 3D Group, позволит персоналу предприятия обкатывать практически любые идеи, связанные с автоматизацией производства и его последующим масштабированием до требуемого уровня.

Оборудование

В тренажер роботизированного промышленного комплекса, переданного заказчику, вошли: два промышленных манипулятора — Fanuc LR Mate 200iD и Yaskawa GP7, коллаборативный робот Hanwha HCR-5, мобильная платформа Omron LD-60.

Помимо этого в комплект поставки вошли: управляющий аппаратно-программный комплекс Siemens SIMATIC S7-1500, системы технического зрения Omron FHV7, захваты OnRobot и SMC, лазерный маркировщик LSF-20, световые барьеры безопасности Omron F3SG-R, конвейер, бесшумный компрессор.

Fanuc LR Mate 200iD

Японская компания Fanuc — один из крупнейших производителей оборудования для промышленной автоматизации. Деятельность компании Fanuc сосредоточена в трёх сферах: ЧПУ и лазерное оборудование, промышленные роботы и станки.

LR Mate — это 6-осевые роботы размером с человеческую руку. Они подходят для эксплуатации в любой отрасли промышленности, включая производство продуктов питания и металлообработку. Допускается применение в агрессивных и стерильных средах.

Робот 200iD из серии LR Mate весит всего 25 кг, при досягаемости 71,7 см и максимальной грузоподъемности 7 кг; предназначен для работы в ограниченном пространстве. 200iD можно использовать в качестве помощника при сборке и обслуживании станков, на сортировке различных предметов и в других технологических процессах.

Для выполнения технологических операций, предусмотренных заданием на поставку, на манипулятор были установлены система технического зрения Omron и два захвата SMC — вакуумный и электроприводной двухпальцевый LEHF 32.

Hanwha HCR-5

Hanwha Techwin — один из самых амбициозных игроков в сегменте коллаборативных роботов. Эта компания входила в корпорацию Samsung, а в 2015 году была приобретена южнокорейским промышленным конгломератом Hanwha.

Первый кобот Hanwha, HCR-5, был представлен в июле 2017 года. Сегодня в актуальную линейку коллаборативных роботов входят еще две модели — с индексами «3» и «12». Число в названии коботов Hanwha обозначает максимально допустимую нагрузку в килограммах.

Зона досягаемости модели HCR-5 составляет 915 миллиметров — она сравнима с длиной руки человека. Благодаря оптимальному соотношению технических характеристик и стоимости, этот кобот стал самым популярным в линейке. Он применим в любых задачах, где сегодня могут быть задействованы коллаборативные роботы. HCR-5 сертифицирован для работы в чистых помещениях Класса 2, что расширяет возможности применения этого устройства в производстве электроники.

Для выполнения технологических операций, предусмотренных заданием на поставку, на манипулятор были установлены система технического зрения Omron, двухпальцевый гриппер OnRobot RG6 и вакуумный захват SMC.

Yaskawa GP7

Yaskawa — линейка промышленных роботов японской компании Yaskawa Electric Corporation. На сегодняшний день во всем мире эксплуатируется более 400 000 промышленных и коллаборативных роботов этой компании.

Модельный ряд Yaskawa включает более 150 шарнирных, дельта и SCARA-роботов, а также укомплектованные роботизированные линии, включающие промышленных роботов, технологическое оборудование и устройства безопасности.

Серия GP — высокопроизводительные, гибкие в использовании роботы общепромышленного назначения. Предназначенные для быстрой сборки, упаковки и перемещения, шестиосевые роботы серии GP обеспечивают оптимальную скорость, точность и досягаемость.

Yaskawa GP7 — мощный высокоскоростной и высокопроизводительный робот. Обладает грузоподъемностью до 7 кг. Как и другие роботы серии GP7, отличается усовершенствованным управлением ускорения и замедления. Компактная конструкция и удобный дизайн устройства позволяют разместить его в небольших пространствах.

Установленный на манипулятор лазерный маркировщик использует иттербиевый волоконный лазер российского производства (IPG Photonics).

Omron LD-60

Мобильный робот OMRON LD-60 представляет собой полностью автономное, разработанное в соответствии с последними отраслевыми требованиями устройство.

Благодаря системе датчиков и комплексу внутреннего программного обеспечения, мобильный робот сам определяет оптимальный маршрут между несколькими заранее заданными точками. Лидар и система лазеров позволяют LD-60 свободно ориентироваться в пространстве, избегая столкновений.

Бортовой ПК самостоятельно картографирует производственную площадку с помощью метода одновременной навигации и картографирования (SLAM). Это отличает LD-60 от мобильных платформ типа AGV, которые способны распознавать препятствия, но не умеют преодолевать, объезжать их.

Демонстрационный комплекс: описание производственного цикла

Конфигурация роботизированного комплекса, поставленного заказчику, предполагает перемещение металлической заготовки с помощью роботов, нанесение лазерной гравировки с последующим контролем качества и окончательным перемещением готового изделия, в зависимости от результатов оценки качества — «норма» или «брак».

Опишем производственный цикл более подробно. На первом этапе оператор роботизированного комплекса запускает с пульта управления центральную программу управления (ЦПУ). Пульт управления отображает все компоненты комплекса и их текущее состояние.

Оснащенный системой технического зрения (СТЗ) коллаборативный робот Hanwha HCR-5 выбирает с помощью двухпальцевого гриппера OnRobot RG6 или вакуумного захвата SMC заготовку, опускает ее на конвейер и дает команду ЦПУ на перемещение заготовки в зону лазерной маркировки.

Система технического зрения второй роботизированной ячейки определяет тип заготовки и ее точное положение на конвейере. Промышленный робот Yaskawa GP7 точно позиционирует мобильный лазерный маркировщик над центром заготовки на рабочей высоте и выполняет гравировку. По окончании процесса готовое изделие возвращается по конвейеру в рабочую зону первого робота.

Hanwha HCR-5 переносит промаркированную заготовку на мобильную платформу и дает сигнал о готовности — Omron LD-60 перемещает изделие к роботизированной ячейке контроля качества.

Промышленный робот Fanuc LR Mate 200iD, с помощью размещенной на манипуляторе СТЗ, определяет качество нанесенной на изделие гравировки. В соответствии с типом заготовки и окончательной оценкой качества манипулятор задействует один из двух захватов SMC, двухпальцевый или вакуумный, и переносит изделие в одну из двух зон — «норма» или «брак».

Описанный выше производственный цикл повторяется — либо до опустошения ящика с заготовками, либо до принудительной остановки центральной управляющей программы оператором комплекса.

Выводы

При реализации этого проекта инженеры Top 3D Group успешно преодолели целый ряд сложностей и проблем, связанных с синхронизацией работы большой номенклатуры самого разного оборудования от нескольких производителей.

Тем самым был получен бесценный опыт по интеграции передовых робототехнических систем разных производителей в единую систему, в данном случае — в тренажер роботизированного промышленного комплекса, работающий под управлением единого контроллера и демонстрирующий возможности современного цифрового производства.

По мнению инженеров Top 3D Group, даже самые универсальные и продвинутые решения от широко известных брендов не всегда легко сопрягаются с оборудованием других компаний. Здесь мы видим, как специалисты Top 3D Group успешно подобрали комбинацию аппаратных и программных средств, которая позволила объединить весь тренажер — от манипуляторов и мобильного робота, до лазерного маркировщика и систем технического зрения, — в слаженно работающую автоматизированную систему.