結合諾維信開展的灌裝線後端包裝運輸自動化專案，全面介紹了由標籤檢測系統、碼垛機械手系統、A**及其伺服器等組成的包裝運輸系統，可以讓我們深化機械手和A**技術在灌裝後端包裝運輸過程中的實際應用。生物產業。
背景
諾維信是生物解決方案領域的全球領導者，其灌裝線對連續生產的要求很高，因為它是整條生產線的最後乙個車間，而且是24小時連續灌裝，要求裝置穩定、按時完成生產任務，否則會造成預序生產線的堆積，收到客戶無法按時交貨的投訴。 連續生產要求操作人員輪班工作，裝置不能停機。 然而，夜班生產面臨一系列困境，如：對於運營員工來說，夜班生產難度較大，夜間身體體質降低，更容易疲勞;隨著員工年齡的增長，他們越來越不適合夜班生產。 此外，年輕一代不願意進入工廠，認為工廠工作緊張且限制性強，對工廠工作的興趣下降，公司普遍面臨招工難、用工難的問題。
隨著機械人和A**技術的成熟及其在各行業的成功應用，諾維信的管理層在引入自動化裝置應用方面逐漸更有信心在工程經濟學中核算後，節省的人工成本遠大於裝置的投資成本，也能滿足公司的要求。 此外，由於國外工廠招工用工困難，公司非常支援自動化改造專案，希望這些專案在國內成功實施後，能夠逐步推廣到國外工廠。 基於以上幾點，Novozymes 決定實施乙個專案，在灌裝線末端實現包裝和運輸的自動化。
包裝運輸系統組成
包裝運輸系統主要由標籤檢測系統、產品物料搬運系統、碼垛機械手系統、托盤拆垛機、全托盤輸送系統、自動包裝機、捲簾門控制系統、A**及其伺服器、電控系統等組成，見圖1。
圖1 包裝運輸系統組成。
1.標籤檢測系統
空鏟斗手動放置在輸送線上。 由於需要檢測空桶內同色雜質，只能手動檢測。 貼標機自動將標籤貼在空桶上。 灌裝由全自動灌裝裝置進行，灌裝桶通過攝像目視檢測系統，檢查標籤列印內容和標籤是否完整。 合格產品將保留在生產線上，不合格產品將從生產線上移除。
2.產品處理系統
產品到達指定位置後，感測器檢測產品在相應位置後，由物料搬運機構固定產品的位置，使機械手能夠準確抓取產品的抓手。 請參閱圖 2。
圖2 產品分配機制。
3.碼垛機械人系統
碼垛機械手系統的任務是抓取產品並將其放置在托盤上，採用6軸機械手完成抓取和放置動作。 機械手採用定製的夾持器，根據產品的形狀安裝夾持器。 機械手採用適應兩種產品的柔性設計，第二種產品無需更換夾持器，只需程式調整即可完成產品更換。 同時，針對不同的貼裝形式要求，可以通過選拔方案來實現。 請參閱圖 3。
圖3 碼垛機械手系統。
4.托盤拆垛機
托盤卸垛機用於完成木托盤的卸垛。 由於木托盤生產精度低，托盤的厚度和長度會有較大的偏差。 通過增加感測器，托盤卸垛機可以適應托盤尺寸，同時從圖紙上標準化托盤尺寸的公差範圍，以保持托盤的一致性。
5.全托盤輸送系統
機械人將所有產品堆垛完畢後，輸送系統將托盤輸送到包裝機，包裝機完成包裝後將產品輸送出去。
6.自動纏繞機
採用側膜和頂膜自動覆膜的纏繞機，只需手動貼膜，膜用完後裝置會報警。 同時，該膜具有拉伸功能，與以前的人工包裹相比，節省了膜的消耗。 請參閱圖 4。
圖4 自動纏繞機。
圖5 a**
7.捲簾控制系統
產品灌裝車間的灌裝線和包裝線需要滿足食品級要求，在生產過程中需要關閉捲簾門，因此採用捲簾門控制系統，捲簾門與A**伺服器遠端連線，實現捲簾門的控制。
8.A** 及其伺服器
a**雷射導航方式，與傳統的地磁相比，安裝和維護更加方便，見圖5。 a**通過無線網路，空托盤堆垛自動裝載，產品自動下線，產品自動運輸到儲存區，完成兩層堆垛。 伺服器向伺服器傳送任務資訊，讀取伺服器的執行狀態，並將伺服器與捲簾門和輸送線出口聯動。
9.電控系統
電控系統採用西門子PLC產品，包括IO模組、變頻器、塗佈機控制系統、觸控螢幕等，通過觸控螢幕實現人機互動。
工藝流程
灌裝線的成品自動放置在空托盤上，形成一整套自動包裝輸送系統，自動包裝、自動拆垛、自動輸送到倉儲區。 工藝流程，如圖6所示。
圖6 工藝流程圖。
1.空托盤裝載區
在系統初始狀態下，操作人員將整個托盤（共10個木托盤）堆垛，通過托盤整形機構將整堆托盤堆垛，然後放置在空托盤裝載區。 其中，整堆空托盤的位置是物理定位的。
2.a**空托盤裝載
當系統檢測到空托盤堆垛為空時，它會呼叫 A** 進行載入。 a**從空托盤位置裝載到系統中。 A**將與捲簾門配合，並發出捲簾門開啟命令。 a** 發出完成命令，捲簾關閉，系統將空托盤移動到卸垛位置。 等待位置是針對空托盤堆垛設計的，當等待位置為空時，會發出a**載入命令，保證了系統的整體迴圈時間。
3.拆垛
最低托盤的卸垛由專用卸垛機進行。 一次最多可以拆卸 10 個托盤。 它分為兩個位置：卸垛位置和等待卸垛位置。 一次可裝載20個托盤，保證裝置的連續使用。
4.灌裝完成後產品下線
產品灌裝後，通過標籤檢測系統將不合格產品從生產線上移除，合格產品繼續流出到生產線的最後一端。
5.機械人堆垛
感測器識別產品已經就位，通過產品位置分揀機構固定產品的位置。 機械人使用定製的夾具將產品放在空托盤上。 其中，堆垛的位置由機械人系統預設。 在觸控螢幕上，操作員選擇產品的型別和放置順序。 系統根據這些選擇做出判斷。
6.自動換行
托盤轉移到包裝機後，由位置訊號觸發包裝機，實現自動包裝功能。
7.a**取貨
產品下線後，呼叫A**取貨，A**接到命令後將門交給捲簾門，A**收到貨物後將貨物放置在貨物存放區。 其中，貨物需要兩層堆垛，A**會根據系統中的資料需求自動選擇放置。
應用
自動包裝運輸系統於2024年10月正式投產。 目前，該系統實現了包裝線後端的自動化包裝和運輸，生產速度滿足灌裝線的灌裝節奏和未來產品公升級的速度要求。 生產線改造前後的對比見表1。
表1 生產線改造前後對比
結束語
整體來看，自動包裝運輸系統主要由機械手完成自動碼垛，a**完成托盤的自動清空，產品自動輸送到貨物儲存區。 利用 Novozymes 現有的無線網路結構和現有空間完成修改，從而提高了公司的自動化水平。
本文來自：物流技術與應用， 2024年第11期
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