W wielu zautomatyzowanych środowiskach produkcyjnych, bezpieczne i niezawodne przemieszczanie materiałów ułożonych w stosy odgrywa kluczową rolę. Niezależnie od tego, czy chodzi o pudełka, pojemniki, czy ciężkie elementy – chwytaki robotów muszą niezawodnie wykrywać, czy obiekt jest prawidłowo ułożony, zanim rozpocznie się proces chwytania. Częstym, choć technicznie wymagającym zadaniem, jest monitorowanie wystających stosów materiałów.
Konkretnym przykładem są ułożone w stosy paczki cegieł na taśmie przenośnika: zanim chwytak robota będzie mógł je podnieść, musi sprawdzić, czy po lewej lub prawej stronie nie ma wystającego elementu, który mógłby utrudniać chwytanie. W klasycznych systemach zautomatyzowanych często brakuje znormalizowanego rozwiązania do kontroli wystającego elementu – istniejące systemy działają bez czujników, a optymalizacje rzadko są modernizowane. Jednak nowe technologie z zakresu czujników optoelektronicznych oferują elastyczne i niezawodne metody wykrywania wystających elementów w sposób neutralny pod względem materiału.
W praktyce konieczne jest niezawodne wykrywanie dwóch czynników: po pierwsze, czy materiał w stosie jest prawidłowo ułożony w strefie chwytania, a po drugie, czy poszczególne elementy nie wystają na boki, co mogłoby prowadzić do kolizji lub fałszywych wykryć podczas chwytania. Wyzwanie: wysokość stosu jest zazwyczaj stała (np. ±1 cm), ale przesunięcie boczne jest zmienne i musi być niezawodnie wykrywane. System czujników nie powinien być zorientowany na bezpieczeństwo – głównym celem jest funkcjonalne wykrywanie blokad, a nie funkcja ochronna w rozumieniu bezpieczeństwa maszyny.
Chwytak robota może na przykład automatycznie zatrzymać się lub wybrać alternatywną strategię chwytania po wykryciu wystających elementów. Kontrola wystających elementów może być realizowana za pomocą różnych rozwiązań czujników optoelektronicznych – w zależności od sytuacji instalacyjnej, wymagań przestrzennych, kosztów i wymagań dotyczących precyzji.
Jednym z możliwych rozwiązań monitorowania nawisu jest zastosowanie siatek świetlnych. Są to czujniki optoelektroniczne, które tworzą wirtualny przekrój poprzeczny za pomocą wielu wiązek światła. W przypadku przerwania wiązki system natychmiast wykrywa obecność obiektu w tym polu. W razie potrzeby siatki świetlne mogą być nawet wykorzystane do monitorowania wysokości na całej długości stosu – w ten sposób dodatkowo określają, czy całkowita wysokość ułożonych cegieł odpowiada wartości oczekiwanej, czy jest zbyt wysoka.
Firma Wenglor oferuje gamę takich siatek świetlnych, które łączą wiele wiązek światła, wykorzystując zasadę bariery, aby zapewnić ciągłe wyniki pomiarów. Nadają się one do zadań takich jak detekcja położenia, detekcja obiektów oraz pomiar wysokości wzdłuż ścieżki przenośnika. Modułowa konstrukcja tych siatek pozwala również na regulację rozdzielczości lub wysokości pola, w zależności od wymaganej precyzji detekcji wypukłości.
Zaletą kurtyny świetlnej jest jej zasięg: skanuje ona obszar automatycznie i nieprzerwanie, bez konieczności poruszania się maszyny, i zapewnia natychmiastową informację zwrotną, gdy obiekt przerwie ścieżkę światła. Może to być szczególnie przydatne, gdy wymagana jest nie tylko kontrola punktowa, ale monitorowanie obszaru w wielu miejscach w zasięgu.
W wielu projektach modernizacyjnych skuteczne okazało się inne, bardziej kompaktowe rozwiązanie: czujniki refleksyjne z tłumieniem tła. Czujniki te działają na zasadzie pomiaru kąta lub odbicia i wykrywają obiekty bezkontaktowo w ustalonej odległości, bez znaczącego wpływu tła.
Kluczową cechą jest tu tłumienie tła: czujnik rozróżnia rzeczywisty obiekt (np. krawędź cegły) od tła, uznając za wiarygodne obiekty docelowe tylko obiekty znajdujące się w określonej odległości. Pozwala to na niezawodne wykrywanie elementów wystających z boku bez zakłóceń, na przykład ze strony podłogi przenośnika taśmowego lub innych otaczających obszarów.
Nowoczesne czujniki odbiciowe oferują również elastyczne opcje konfiguracji, na przykład poprzez IO-Link lub funkcję teach-in, umożliwiając bezpośrednie dostosowanie punktów przełączania, histerezy lub czułości do danego zastosowania. W zależności od serii produktów, zasięgi i czułości różnią się znacznie – od kompaktowych zakresów zbliżeniowych do kilkuset milimetrów.
Główną zaletą tego rozwiązania jest jego oszczędność miejsca dzięki integracji bezpośrednio z chwytakiem: zamiast tworzyć pole świetlne na całym przekroju, czujnik sprawdza bezpośrednio obok chwytaka, czy materiał wystaje na boki. Ten wariant jest szczególnie atrakcyjny w przypadku modernizacji istniejących systemów, ponieważ jest zazwyczaj łatwiejszy w implementacji i zajmuje mniej miejsca niż rozbudowane kurtyny świetlne.
W ofercie firmy Wenglor znajduje się kilka podejść sensorycznych odpowiednich do monitorowania tego typu nawisów:
Urządzenia te działają z wykorzystaniem wielu wiązek światła, które skanują obszar i wykrywają zakłócenia spowodowane wystającymi obiektami. Różne odstępy między wiązkami (np. 2 mm lub 30 mm) pozwalają na wybór między wysoką rozdzielczością szczegółów a bardziej szczegółowym obszarem monitorowania, w zależności od ułożonego materiału i wymagań.
Wytrzymałe czujniki wykorzystujące podczerwień lub światło laserowe, które wykrywają obiekty na określonym tle – idealne do precyzyjnej kontroli dotykowej bezpośrednio na chwytaku. Oferują dużą elastyczność w projektowaniu i pozycjonowaniu i są szczególnie przydatne, gdy wymagane są kompaktowe rozwiązania modernizacyjne.
Oba typy rozwiązań pozwalają na elastyczną integrację ze standardowymi architekturami automatyzacji i zapewniają szybkie, niezawodne sygnały do poziomu sterowania, dzięki czemu robot może odpowiednio dostosowywać swoje ruchy.
Elastyczność jest szczególnie ważna w projektach modernizacji istniejących linii produkcyjnych: czujniki muszą dostosowywać się do istniejących warunków instalacyjnych bez konieczności wprowadzania rozległych modyfikacji. Połączenie punktowego pomiaru odbicia z opcjonalnym monitorowaniem obszaru oferuje szeroki wachlarz możliwości zintegrowanych rozwiązań.
Co więcej, tłumienie tła czujników odblaskowych gwarantuje, że możliwe jest stabilne wykrywanie nawet w przypadku zmieniających się kolorów lub powierzchni – takich jak ciemne lub czerwone cegły – ponieważ technologia czujników jest w dużym stopniu niewrażliwa na tego typu właściwości.
Monitorowanie nawisów stosów materiałów to typowe zastosowanie w zautomatyzowanej logistyce i robotyce. Niezależnie od tego, czy chodzi o nawis boczny, nieregularną strukturę stosu, czy odchylenia materiału – bez niezawodnych czujników może to szybko doprowadzić do przestojów w produkcji lub uszkodzenia chwytaka.
Rozwiązania optoelektroniczne firmy Wenglor – takie jak pomiarowe siatki świetlne i czujniki odbiciowe z tłumieniem tła – oferują solidne, elastycznie integrowalne metody detekcji obiektów, które spełniają wymagania zarówno punktowe, jak i obszarowe. W zależności od zadania, użytkownicy mogą wybierać między ciągłym monitorowaniem w terenie a kompaktową detekcją w pobliżu chwytaka.
Takie rozwiązania czujnikowe pozwalają na wczesne wykrywanie problemów z wystającymi elementami, zanim wpłyną one na proces chwytania – jest to ważny element niezawodnych procesów automatyzacji w przetwarzaniu i obsłudze materiałów.
Nazwa stanowiska