Mengoptimalkan Perakitan:Studi Perbandingan Empat Teknik Pick‑and‑Place Robot Industri

20
Mei

Membandingkan dan Membandingkan Empat Teknik Pemilihan dan Tempat Robot Industri untuk Perakitan

• Oleh :Brian McMorris
• Pengambilan Tempat Sampah 3D
• Komentar:0

Buletin Solusi Sederhana Mei 2024

Dalam lanskap industri saat ini, otomatisasi memainkan peran penting dalam mengurangi permintaan/biaya tenaga kerja, meningkatkan produktivitas dan efisiensi manufaktur di sebagian besar sektor pasar dan aplikasi. Di antara banyak teknik otomasi yang dimiliki para insinyur, operasi pengambilan dan penempatan robot industri menonjol sebagai teknologi penting dalam proses manufaktur dan logistik yang dapat diotomatisasi, sehingga mengurangi permintaan tenaga kerja. Operasi ini melibatkan pergerakan benda atau bagian dari satu lokasi ke lokasi lain, seringkali memerlukan ketelitian dan kecepatan. Dalam perbandingan ini, kami mempelajari empat teknik pengambilan dan penempatan yang menonjol:pengumpan fleksibel, pengambilan wadah 4D, mangkuk pengumpan getar, dan pelacakan jalur konveyor.

1. Pengumpan Fleksibel:

Pengumpan fleksibel menggunakan berbagai mekanisme seperti sistem pneumatik, getaran, atau robotik untuk menyajikan komponen ke sistem visi mesin untuk operasi pengambilan dan penempatan robotik. Feeder ini dapat beradaptasi dengan berbagai bentuk dan ukuran komponen, menjadikannya serbaguna dalam lingkungan manufaktur dengan beragam lini produk. Salah satu keuntungan utama dari pengumpan fleksibel adalah kemampuannya untuk menangani benda-benda yang bentuknya tidak beraturan dan bagian-bagian dengan geometri yang kompleks. Namun bagian-bagiannya tidak boleh lebih besar dari 1/3 lebar pelat pengumpan sehingga ada ruang untuk singulasi dan lokasi dengan penglihatan mesin. Secara umum, dimensi terpanjang suku cadang harus antara 1 mm hingga 100 mm dan berat masing-masing suku cadang harus kurang dari 1 kg (2,2 pon)

Di luar batas ukuran, pengumpan fleksibel juga mempunyai potensi keterbatasan lainnya. Teknik ini bisa lebih lambat dibandingkan dengan teknik pengambilan bagian lainnya, terutama ketika menangani bagian rumit yang memerlukan orientasi tepat. Selain itu, pengaturan awal dan kalibrasi pengumpan fleksibel dapat memakan waktu dan mungkin memerlukan personel terampil dengan keahlian robotika dan penglihatan. Suku cadang harus kaku dan tidak boleh lunak atau kenyal karena tidak akan merespons getaran atau osilasi mesin yang diperlukan untuk mengisolasi suku cadang.

Salah satu kunci keberhasilan aplikasi pengumpan fleksibel adalah pemilihan, kalibrasi, dan integrasi sistem visi mesin yang tepat yang mengidentifikasi, memenuhi syarat, dan menemukan lokasi komponen yang akan dipilih, mengirimkan koordinat dan rotasi komponen ke pengontrol robot. Selain itu, pemilihan pencahayaan yang tepat, pencahayaan atas atau belakang, pemilihan desain pelat pengumpan, dan perpanjangan waktu pengoperasian yang tidak direncanakan dengan opsi pengumpanan massal. Setelah itu, robot harus diprogram untuk bergerak ke bagian tersebut dan mengambilnya dengan gripper yang sesuai. Setelah dipetik, bagian tersebut ditempatkan di perlengkapan khusus atau sarang untuk diproses atau dirakit lebih lanjut. Keseluruhan pengoperasian memungkinkan pengambilan, orientasi, dan penempatan 10 hingga 30 bagian per menit.

2. Pengambilan Tempat Sampah 4D:

Pengambilan tempat sampah 4D melibatkan penggunaan sistem penglihatan tingkat lanjut, termasuk Kecerdasan Buatan (AI) dan robotika terintegrasi untuk mengidentifikasi dan mengambil objek dari tempat sampah atau wadah dalam tiga dimensi:lebar (X), panjang (Y) dan tinggi (Z) ditambah intensitas pencahayaan. Teknik ini sangat efisien dalam menangani material curah dan orientasi bagian yang acak dan tumpang tindih dalam wadah yang dalam. Dengan menggunakan sensor penglihatan dan algoritme canggih, sistem pengambilan sampah 4D dapat menemukan dan menangkap objek secara akurat, bahkan di lingkungan yang berantakan dengan pencahayaan yang sangat bervariasi.

Salah satu tantangan utama pengambilan sampah 4D adalah kompleksitas komputasi yang terlibat dalam pemrosesan data visual dalam jumlah besar secara real-time. Di sinilah AI (pengajaran besar-besaran tentang orientasi bagian dan kemungkinan pencahayaan) berperan, bersama dengan chip pemrosesan matematika tingkat lanjut di server aplikasi. Mencapai pengenalan objek yang andal, dalam berbagai kondisi pencahayaan, dan pembuatan algoritme perencanaan pemahaman secara real-time memerlukan sumber daya dan keahlian komputasi yang signifikan. Untuk sistem pengambilan bin 4D, biayanya dibebankan pada komputasi GPU kelas atas, bukan pada kamera.

Pengambilan wadah 4D adalah teknik yang sangat baik untuk laju pengumpanan sedang. Pendekatan ini sering kali dapat mengatasi bagian yang tidak beraturan atau lebih besar di mana pengumpan fleksibel akan menjadi kurang efektif atau bahkan tidak mungkin dilakukan. Bagian-bagian yang lebih panjang dapat saling tumpang tindih dengan cara klasik “tongkat pengambil” namun visi ini mampu membedakan kandidat terbaik untuk memilih dan mengarahkan robot pada pose yang tepat untuk mengambil dan menempatkan bagian-bagian tersebut dengan kecepatan 10 hingga 30 bagian per menit.

3. Mangkuk Pengumpan Getaran:

Mangkuk pengumpan getaran memanfaatkan getaran dalam mangkuk yang dibuat secara presisi dengan jalur yang harus diikuti suku cadang untuk mengarahkan dan mengumpankan suku cadang ke robot untuk operasi pengambilan dan penempatan. Mangkuk ini sangat efektif untuk komponen berukuran kecil hingga sedang yang dapat dengan mudah dimanipulasi menggunakan gaya getaran. Mangkuk pengumpan getaran dikenal karena pengoperasian berkecepatan tinggi dan keandalannya dalam mempertahankan orientasi bagian selama proses pemberian makan. Fotosensor dan ledakan udara digunakan untuk mendeteksi bagian-bagian yang salah pelacakan dan “meledakkannya keluar” dari jalur atau menghilangkannya dengan bukaan strategis di jalur.

Meskipun efisien, mangkuk pengumpan getaran memiliki keterbatasan, terutama ketika menangani bagian halus atau sensitif yang mungkin rentan terhadap kerusakan akibat getaran berlebihan. Selain itu, desain dan penyesuaian mangkuk pengumpan untuk geometri bagian yang berbeda dapat menjadi tantangan dan mungkin memerlukan keahlian teknik dan pengrajin khusus. Jika sering terjadi pergantian produk akhir yang memerlukan komponen berbeda untuk perakitan, maka mangkuk pengumpan unik harus dirancang untuk komponen tersebut dan semua mangkuk harus diganti dan dikalibrasi ulang. Ini adalah operasi yang mahal dan tepat waktu yang menjadikan mangkuk getar paling cocok untuk tingkat produksi tinggi untuk produk akhir tetap dengan volume ratusan ribu atau jutaan komponen per tahun. Mangkuk getar mampu menempatkan suku cadang untuk diambil dengan kecepatan 60 hingga 200 bagian per menit, dengan pengambilan biasanya dilakukan dengan “otomatisasi keras” khusus karena kecepatan ini melebihi kemampuan sebagian besar lengan robot.

4. Pelacakan Jalur Konveyor:

Pelacakan jalur konveyor melibatkan sinkronisasi gerakan robot dengan ban berjalan yang bergerak untuk mengambil dan menempatkan objek saat bergerak di sepanjang jalur produksi. Teknik ini umumnya digunakan dalam lingkungan manufaktur bervolume tinggi yang memerlukan pengoperasian berkelanjutan dan hasil yang cepat. Dengan melacak jalur konveyor, robot, biasanya robot “delta” yang dirancang oleh perusahaan seperti Fanuc dan ABB, dapat memposisikan dirinya secara akurat untuk memilih komponen yang tersedia.

Salah satu keuntungan utama pelacakan jalur konveyor adalah skalabilitas dan efisiensinya dalam menangani komponen dalam jumlah besar dengan waktu henti minimal. Teknik ini populer pada pengemasan produk makanan seperti produk roti, makanan ringan kemasan, atau pakaian kemasan. Kecepatan hingga 120 per menit dapat dicapai dengan robot delta. Namun, teknik ini mungkin tidak cocok untuk aplikasi yang memerlukan orientasi bagian yang tepat atau menangani objek yang bentuknya tidak beraturan. Delta 4 sumbu yang khas hanya beroperasi pada satu bidang, tidak memiliki banyak gerakan “Z” atau vertikal, sehingga paling baik dalam mengambil benda datar dan memindahkannya ke jalur pengemasan. Namun ada hibrida yang tersedia dengan pergelangan tangan 3 sumbu dan gripper yang ditambahkan ke delta 4 sumbu, seperti Fanuc M-1iA

Ringkasan

Setiap teknik pengambilan dan penempatan robot industri menawarkan keuntungan dan keterbatasan yang berbeda tergantung pada kebutuhan spesifik aplikasi. Pengumpan fleksibel unggul dalam keserbagunaan tetapi mungkin kurang cepat dan presisi untuk tugas tertentu. Pengambilan wadah 4D ideal untuk menangani material curah tetapi memerlukan sumber daya komputasi yang signifikan. Mangkuk pengumpan getaran menawarkan pengoperasian kecepatan tinggi tetapi mungkin tidak cocok untuk bagian yang halus. Pelacakan jalur konveyor memastikan pengoperasian yang berkelanjutan namun mungkin kurang presisi untuk aplikasi tertentu. Pada akhirnya, produsen harus mengevaluasi kebutuhan mereka dengan cermat dan memilih teknik pengambilan dan penempatan yang paling sesuai dengan tujuan dan batasan produksi mereka.

Futura Automation menyediakan komponen atau solusi lengkap di setiap kategori pengambilan dan penempatan untuk aplikasi perakitan. Futura Automation adalah Perwakilan AS untuk pengumpan fleksibel pabrik Flex dan merupakan dealer robot resmi Fanuc dan Brooks Automation untuk sistem lengkap. Untuk komponen visi Cognex dengan perangkat lunak Feedware CX milik kami untuk kemudahan integrasi, sistem visi Fanuc IR Vision atau Keyence tersedia dan diintegrasikan ke dalam sistem yang ada.

Untuk pengambilan sampah 4D, Futura bekerja dengan Apera.ai yang memiliki sistem yang sangat canggih dengan pemrosesan jalur robot dan penglihatan yang cepat dan bebas kesalahan. Vibromatic adalah sumber yang baik untuk mangkuk pengumpan getar jika itu adalah teknik yang tepat. Untuk aplikasi pelacakan garis lagi Futura Automation dapat bekerja sama dengan Apera.AI, Cognex atau Keyence untuk mengatasi masalah vision dan Fanuc untuk robot delta. Hubungi Futura Automation jika ada masalah pengambilan dan tempat terberat Anda dan kami akan memberikan solusi terbaik untuk Anda. tech@futura-automation.com