Automatické nakladanie kontajnerov: 6-osový robot, 3D videnie a optimalizácia priestoru
Nakladanie kontajnerov je pre exportných výrobcov logistickým úzkym hrdlom. Manuálne nakladanie často znamená ťažké kartóny, nekonzistentné stohovanie, nízke využitie priestoru a náročnú prácu vo vnútri kontajnera. Video nižšie ukazuje automatický robotický systém na nakladanie kontajnerov, ktorý je postavený na 3D vizuálnom skenovaní, inteligentných algoritmoch nakladania a presnom šesťosovom umiestnení robota.
Cieľom nie je len rýchlejší pohyb robota. Skutočná inžinierska hodnota spočíva v tom, či systém dokáže pochopiť skutočné veľkosti kartónov, vnútorné rozmery kontajnerov, obmedzenia stohovania a limity dosahu robota predtým, ako umiestni každý kartón. Pre širšie manipulačné aplikácie si pozrite EVSINT. manipulačný robot referencie.
Tok procesov systému a základné vybavenie
Typický automatický systém nakladania kontajnerov postupuje takto: vkladanie kartónov, 3D skenovanie rozmerov pomocou vizuálneho systému, triedenie do vyrovnávacej pamäte, nakladanie robotom a manipulácia s nepárnym množstvom. Systém často používa rozloženie v tvare U, pričom kontajner je umiestnený na nakladacej plošine a robot pracuje zo strany plošiny.
Medzi základné vybavenie patrí šesťosový priemyselný robot, 3D laserový skenovací systém videnia, kompozitný chápadlo s vákuovým odsávaním a mechanickým upnutím, viacpruhové dopravníky na kartóny, platforma na polohovanie kontajnerov a inteligentný softvér pre algoritmus nakladania. Dosah robota musí pokrývať zónu uchopenia dopravníka a najhlbšiu dosiahnuteľnú polohu vo vnútri kontajnera, takže simulácia dosahu je dôležitá pred výberom zariadenia. EVSINT priemyselné roboty podľa osi Stránka môže pomôcť porovnať štruktúry robotov pre podobné automatizačné bunky.
3D skenovanie a získavanie skutočných rozmerov
Systém 3D videnia je nainštalovaný nad vstupným dopravníkom. Keď kartóny prechádzajú skenovacou zónou, systém zachytáva údaje o mračne bodov a vypočítava skutočnú dĺžku, šírku a výšku. To je užitočnejšie ako spoliehanie sa iba na nominálne rozmery kartónov, pretože skutočné kartóny sa môžu vyduť, preliačiť alebo sa líšiť v závislosti od výrobnej tolerancie.
Pri automatickom nakladaní kontajnerov sú skutočné rozmery základom pre lepšie využitie priestoru. Ak algoritmus predpokladá nominálne rozmery, robot môže nechať zbytočné medzery alebo sa pokúsiť umiestniť kartóny, ktoré už nezmestia. Silne deformované kartóny by mali byť označené ako NG a pred nakladaním zamietnuté, pretože jeden nestabilný kartón môže ovplyvniť celú vrstvu stohu.
Inteligentný algoritmus nakladania a plánovanie priestoru pre zmiešané kartóny
Algoritmus nakladania je inžinierska aplikácia trojrozmerného balenia do prepraviek. Vstupy zahŕňajú vnútorné rozmery kontajnerov, rozmery a hmotnosť kartónov, obmedzenia stohovania, pravidlá pre ťažké materiály pod ľahkými, maximálne limity vrstiev a požiadavky na stabilitu. Výstupy zahŕňajú súradnice umiestnenia, orientáciu kartónov a postupnosť nakladania.
Algoritmus zvyčajne plní od dna kontajnera nahor a od najhlbšej polohy smerom k dverám. Veľké kartóny sa umiestňujú blízko okrajov, menšie kartóny vypĺňajú medzery a vrstvy sa podľa možnosti prepájajú. Nakladanie zmiešaných kartónov je jedným z najsilnejších prípadov použitia: keď sa naplánujú spoločne kartóny rôznych veľkostí, je možné zmenšiť voľný priestor a zlepšiť náklady na prepravu na jednu zásielku.
Nakladanie robotov a plánovanie trasy
Robot sa riadi postupnosťou umiestňovania z algoritmu nakladania. Vyberá kartóny z vyrovnávacej pamäte a umiestňuje každý kartón na jeho priradenú súradnicu a orientáciu. Poradie nakladania by malo dodržiavať princípy zvnútra von a zdola nahor, aby rameno robota nekolidovalo s už naloženými kartónmi alebo rámom dverí kontajnera.
Plánovanie trasy musí zohľadniť geometriu kontajnera, veľkosť chápadla, priestor pre kartón a rýchlosť. Čím hlbšia je vrstva, tým zložitejšia môže byť poloha robota. Niektoré miesta, ktoré sa v softvéri zdajú byť možné, môžu byť v skutočnej bunke nedosiahnuteľné, preto je počas návrhu projektu nevyhnutná simulácia dosiahnuteľnosti pre všetky cieľové zóny.
Umiestnenie kontajnera a prispôsobenie špecifikácií
Kontajnery prichádzajú nákladnými vozidlami a sú umiestnené na nakladacej plošine. Plošina môže vyžadovať hydraulické zdvíhanie a vyrovnávanie, aby sa prispôsobila rôznym výškam podvozku a udržala podlaha kontajnera v rovine. Laserové senzory vzdialenosti dokážu skenovať skutočné vnútorné rozmery po umiestnení kontajnera, pretože výrobné tolerancie kontajnera alebo deformácia pri preprave môžu zmeniť využiteľný priestor.
Systém by mal podporovať bežné typy kontajnerov vrátane 20-stopových, 40-stopových, high-cube a štandardných kontajnerov. Prostredníctvom výberu HMI by platforma a algoritmus mali automaticky prepínať referencie a rozmery. Pre úplnú integráciu linky okolo dopravníkov, ovládacích prvkov a skladových rozhraní by EVSINT... systém automatizácie procesov schopnosti sú relevantné.
Spracovanie nepárneho množstva a výnimky
Keď je množstvo objednávky menšie ako plný kontajner, systém by sa mal prepnúť do režimu nepárneho množstva. V tomto režime má stabilita nakladania prednosť pred maximálnym využitím. Medzi bežné výnimky patrí veľkosť kartónu mimo tolerancie, porucha robotického odsávania, prekážky vo vnútri kontajnera a porucha plánovania trasy.
Praktický systém potrebuje rýchlu obnovu. Rozhrania manuálneho zásahu, konzervatívne režimy trasy, logika odmietania kartónov a postupy reštartu by mali byť navrhnuté od začiatku. Ak výnimky vyžadujú dlhé manuálne ladenie, automatizačný systém môže stratiť svoju hodnotu počas období špičkového exportu.
Bežné úskalia pred nasadením
Prvým častým úskalím je optimalizácia iba využitia a zároveň ignorovanie stability prepravy. Hustý náklad, ktorý sa počas prepravy zrúti, nie je úspešným plánom nakladania. Druhým je ignorovanie skutočnej odchýlky rozmerov kartónu. Ako vstup algoritmu by sa mali použiť rozmery merané vizuálne. Tretím je nedostatočné overenie dosiahnuteľnosti robota, najmä v blízkosti najhlbších a najvyšších polôh kontajnerov. Štvrtým je slabé plánovanie nepárneho množstva, ktoré presunie príliš veľa práce späť na manuálne nakladanie.
Potrebujete podobný automatizačný projekt alebo robotický systém? Ak plánujete robotické nakladanie kontajnerov, manipuláciu s kartónmi v sklade, plánovanie priestoru s 3D víziou alebo automatizáciu exportnej logistiky, kontaktujte EVST. Náš tím vám môže pomôcť s kontrolou procesov, výberom robota, návrhom chápadiel, plánovaním rozloženia, bezpečnostným návrhom a integráciou. E-mail sales@evsint.com alebo nás kontaktujte cez Kontakt EVSINT.
Často kladené otázky
Čo automatizuje robotický systém na automatické nakladanie kontajnerov?
Automatizuje skenovanie rozmerov kartónov, triedenie do vyrovnávacej pamäte, vychystávanie robotom, umiestňovanie kontajnerov, stohovanie zmiešaných kartónov, manipuláciu s nepárnym množstvom a reakciu na výnimky pri nakladaní exportných kontajnerov.
Prečo je 3D videnie dôležité pre robotické nakladanie kontajnerov?
3D videnie meria skutočné rozmery kartónov a skutočný vnútro kontajnera, takže algoritmus nakladania dokáže naplánovať hustejšie stohovanie a vyhnúť sa spoliehaniu sa iba na nominálne veľkosti kartónov.
Čo by sa malo skontrolovať pred nasadením automatizácie nakladania kontajnerov?
Skontrolujte hmotnosť a deformáciu kartónov, typy kontajnerov, dosah robota, vzdialenosť od zárubne, stabilitu pri nakladaní, pravidlá pre zmiešané kartóny, návrh vyrovnávacej pamäte, režim manuálneho vyťahovania a podmienky dokovania v sklade.