Промышленные процессы все больше полагаются на автоматизацию для достижения целевых показателей производительности, обеспечения стабильного качества продукции и высокой пропускной способности. Процесс может быть полностью автоматизирован, без сквозного вмешательства человека, или частично автоматизирован путем объединения сильных сторон людей и машин. Представьте себе людей и машины, сотрудничающих в одном пространстве; сегодня многие, вероятно, представляют себе серию взаимодействующих многосуставных роботов («коботов»), запрограммированных на выполнение повторяющихся или физически тяжелых задач, в то время как их коллеги-люди обеспечивают необходимую ловкость рук или творческий вклад для завершения процесса. Однако внедрение коботов на заводе требует значительной оптимизации процесса и физической реорганизации рабочего пространства.
Автоматизация роботизированных процессов начального уровня.
С другой стороны, производственные компании могут начать получать выгоды от автоматизации роботизированных процессов более простым и менее инвазивным способом. Многие производственные линии укомплектованы рабочими, которые выполняют операции с заготовками, подаваемыми конвейерной лентой (рис. 1). Увеличение скорости конвейера должно ускорить подачу заготовок и повысить производительность, но это часто не так. Хотя рабочие физически способны справляться с более быстрой транспортировкой, могут возникнуть проблемы, когда заготовки достигают концевых упоров на более высоких скоростях и могут сместиться или даже упасть на пол. В результате увеличения скорости конвейера производительность может снизиться. 
Роботизированные технологии могут помочь преодолеть эту проблему. Линейные роботы могут заменить традиционные конвейеры и проще в программировании, с цифровым определением начальных и конечных точек и без необходимости в механических концевых упорах. Ускорение и замедление происходят плавно в пределах заданных расстояний, что обеспечивает высокую скорость перемещения. Несколько таких модулей могут работать независимо на одной производственной линии, заменяя один конвейер с фиксированной скоростью. Это обеспечивает гибкость в оптимизации скорости транспортировки в нескольких зонах вдоль линии в соответствии с требованиями каждого процесса и балансировкой рабочего процесса. Кроме того, возможность перемещения вперед и назад открывает новые возможности для еще большей эффективности. Компания Yamaha помогла нескольким клиентам воспользоваться этими преимуществами, интегрировав свой роботизированный линейный конвейерный модуль LCMR200 (рис. 2) в их производственные линии. Эта модель быстрая, эффективная и требует меньшей реорганизации рабочего процесса, чем настройка многоосевых шарнирных коллаборативных роботов.
Этот модульный линейный робот может стать удобным введением в потенциал роботизированной автоматизации процессов, которая может варьироваться от простой замены конвейерной ленты или поворотного стола до полной автоматизации всего процесса от начала до конца в защищенной роботизированной сборочной ячейке. При создании полного автоматизированного роботизированного технологического процесса для производства небольших изделий, таких как динамики или автомобильные модули, состоящие из множества деталей, интеграторам решений часто необходимо комбинировать роботы различных типов для выполнения всех отдельных сборочных операций экономичным и компактным способом. В этом им помогает Yamaha, предлагающая уникальный и всеобъемлющий выбор промышленных роботов всех распространенных типов, от модульного LCMR200 и других одноосевых роботов до декартовых и SCARA-роботов. Эти роботы предоставляют интеграторам решений все необходимые возможности для создания эффективного рабочего процесса, даже при ограниченном пространстве завода, с учетом таких важных факторов, как ремонтопригодность, программируемость и простота использования.
Масштабирование, экономия места
В линейке роботов Yamaha много функций, позволяющих экономить пространство, например, потолочные SCARA-роботы орбитального типа YK-TW, которые обеспечивают проход под землей, позволяя наконечнику робота проходить под основным блоком (рис. 3). Достижение компактных габаритов технологического процесса может быть чрезвычайно важным, например, для производителей оригинального оборудования (OEM), стремящихся «перенастроить» или вернуть ранее переданные на аутсорсинг процессы под свой контроль. Хотя глобальные экономические изменения могут означать, что перенастройка имеет финансовый смысл, местный завод часто располагает очень небольшим пространством для размещения возвращенных процессов. Там, где каждый квадратный дюйм ценен, SCARA-роботы орбитального типа доказали свою способность работать в невероятно стесненных условиях. При длине манипулятора 350 мм и грузоподъемности 5 кг ширина установки составляет всего 492 мм.
Основные преимущества SCARA-роботов заключаются в их способности быстро извлекать и перемещать заготовки, а также выполнять сборочные процессы, такие как завинчивание и точное дозирование клеев, герметиков или термоинтерфейсных материалов. Типичные размеры роботов SCARA варьируются от длины манипулятора около 120 мм с грузоподъемностью около 1 кг до моделей длиной 1200 мм, способных поднимать до 50 кг. Семейство YK-XG от Yamaha оснащено необслуживаемыми ременными приводами, обеспечивающими высокоскоростное и высокоточное перемещение по четырем осям. Кроме того, момент инерции оптимизирован для обеспечения быстрого вращения тяжелых объектов, тогда как обычные машины вынуждены замедляться, что приводит к увеличению времени контакта.
Опираясь на богатый опыт, накопленный при создании первых промышленных роботов для автоматизации крупномасштабной сборки мотоциклетных деталей в 1970-х годах, Yamaha смогла разработать свои роботы до высокого уровня сложности с инновационными функциями, такими как TRANSERVO, позволяющая шаговым двигателям обеспечивать высокую скорость и высокий крутящий момент.
Среди других важных для интеграторов особенностей, упрощающих проектирование решений, можно отметить низкую потребность в смазке и эффективные барьеры от загрязнений, инновационные высокопрочные механические детали, обеспечивающие превосходную точность даже при высоких давлениях, а также широкое использование позиционных решателей, более надежных, чем традиционные оптические датчики положения. Благодаря разнообразию систем управления, интеграторы могут сконфигурировать доступное решение для решения самых сложных задач автоматизации, оставляя при этом возможности для будущей адаптации и масштабируемости. Простые блоки управления для базового позиционирования и привода позволяют легко управлять одноосевыми роботами с помощью скоординированного наведения или импульсной последовательности, минимизируя программирование. С другой стороны, многоосевые контроллеры могут использоваться для одновременного управления одним или несколькими одно- или двухканальными роботами. До четырех 4-осевых контроллеров могут быть объединены в конфигурацию «ведущий-ведомый» для управления до 16 осями и консолидации управления в единую программу, написанную на языке робототехники Yamaha, расширенной версии BASIC.
Модернизируйте с уверенностью.
Успех первоначального проекта автоматизации часто побуждает операторов масштабировать или модернизировать свои системы для повышения производительности или качества конечного продукта. Внедрение машинного зрения — популярное обновление, хотя эта технология обычно требует специальных знаний и традиционных процессов настройки, которые могут быть сложными и трудоемкими.
Компания Yamaha поставила перед собой задачу упростить роботизированное зрение, создав систему RCXiVY2+. В типичной роботизированной системе машинного зрения камеры подключаются к выделенному процессору машинного зрения, который затем взаимодействует с главным контроллером системы через последовательный канал передачи данных. В системе RCXiVY2+ обработка изображений, управление освещением и обработка данных отслеживания конвейера осуществляются в рамках программы робота с использованием специальных инструкций машинного зрения, разработанных Yamaha и включенных в расширенный набор инструкций BASIC. Набор инструкций машинного зрения упрощает поиск и отслеживание компонентов и сокращает время поиска до 50%. Более быстрый поиск улучшает обнаружение деталей на высоких скоростях конвейера, что обеспечивает улучшенный захват и сокращает время контакта. 
Аппаратное обеспечение, включающее панель технического зрения с интерфейсом камеры GigE, панель управления освещением и панель слежения, которая легко устанавливается непосредственно на контроллер многоосевого робота серии RCX3, устраняет многие проблемы интеграции и обеспечивает совместимость с периферийными устройствами. Кроме того, поскольку управление системой технического зрения осуществляется из программы робота, нет необходимости создавать процедуру преобразования координат. Интегрированная система Yamaha также повышает производительность, устраняя задержки, возникающие при использовании традиционных систем технического зрения, когда данные с камеры проходят через отдельный процессор технического зрения, а затем поступают на контроллер робота.
Для ускорения настройки системы простой процесс калибровки помогает быстро выровнять координаты камеры с помощью мастера, а графический инструмент сокращает регистрацию заготовки до трех простых шагов, помогая с захватом изображения, корректировкой контура и регистрацией положения обнаружения. В целом, время настройки примерно на 80 процентов быстрее, чем с традиционной системой машинного зрения (рис. 4).
В процессе работы мощный механизм поиска краев изображения улучшает обнаружение деталей. Система может обнаруживать винты и шайбы, крепящие детали, идентифицировать элементы внутри упаковки или на печатной плате, проверять просверленные отверстия и подсчитывать такие объекты, как бутылки на поддоне или электронные компоненты. Выход DVI-I камеры позволяет пользователям в любое время анализировать состояние поиска, а также регистрировать до 254 дополнительных деталей для автоматического обнаружения. Камеры RCXiVY2+ могут быть установлены в фиксированных местах над и/или под заготовкой, или на роботе. При установке на роботе координаты камеры автоматически корректируются для компенсации движения.
Система RCXiVY2+ также представляет новый подход к обработке изображений, известный как «обнаружение пятен», который позволяет распознавать объекты неправильной формы до 10 раз быстрее, чем традиционные методы обнаружения краев. Это улучшает выбор, распознавание присутствия и высокоскоростной подсчет нескольких заготовок и особенно эффективно для таких предметов, как продукты питания и одежда, тем самым расширяя потенциальный диапазон применения роботизированного зрения. Система также способна распознавать перекрывающиеся части и исключать их из целевого объекта поиска.
Заключение:
Традиционные процессы ручной сборки, даже при использовании базовой автоматизации, такой как моторизованные конвейеры, предоставляют ограниченные возможности для повышения производительности и пропускной способности. Типичные подходы к сокращению времени контакта часто приводят к обратному эффекту на производительность, в то время как привлечение большего количества рабочих и дополнительных производственных линий увеличивает эксплуатационные расходы и требует большей площади цеха. Начало пути к роботизированной автоматизации процессов может быть простым и не нарушающим работу, если подойти к этому правильно, например, заменив негибкие конвейеры или занимающие много места индексирующие столы программируемыми линейными роботами. По мере создания надежных производственных линий автоматизацию можно распространить на другие процессы и производственные линии, а также добавить такие усовершенствования, как машинное зрение, обеспечивая постоянно растущую окупаемость инвестиций.
 Asparagus picking-1-w.jpg)
