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传送带上的勺子

给孩子们更好的:马来西亚系统集成商 MODU System 以此为宗旨,选择采用 KUKA KR DELTA 机器人。这台卫生机械款高速机器人仿佛专为分配给它的任务而生:快速而卫生地分发婴儿食品的量勺。而 KR DELTA 的神通还不止于此。


卫生要求提高,可持续的解决方案

卫生是食品安全的一项基本组成要素——同时也是食品行业面临的一项挑战。其中重要事项主要有:对生产环境的卫生要求提高、区域和设备的清洁和消毒,以及保证工作人员经过培训且身体健康。马来西亚系统集成商 MODU System 希望运用自己掌握的机器人辅助自动化解决方案的核心知识,为食品行业提供支持。这家企业得到了 KUKA 的鼎力相助,因为 KUKA 的产品中正好有符合这些要求的理想机器人KR DELTA。“我们希望客户能给予我们信任。”MODU System 公司区域经理 Rajinderjit Singh 说,“因此,我们大力投入资源开展技术研发,并与以 KUKA 为代表的合作伙伴开展密切合作,以求找到更加可持续的机器人技术解决方案。”
参观 MODU System 的工厂:KR DELTA 在食品生产的卫生应用中大放异彩

拾取和放置:自动放勺子

这项解决方案在吉隆坡以西的巴生找到了落脚点。两台 KR DELTA 机器人从一条流水线上抓取量勺,然后放在另一条流水线上敞开的运输袋中。而运输袋则由一个装有婴儿食品的食品袋组成。袋子旁有一块空地,放有一张印着条形码的标签。“当机器人通过摄像头识别出这片空地时,就知道必须在里面放一把勺子。”Singh 说。接着,另一台机器人将袋子和勺子推入一个盒子里。但如果袋子遮住了标签,则不会放下勺子,否则包装时会导致机器发生堵塞。这听起来挺简单,实际上却是依靠生产流水线上多个系统携手合作
KR DELTA 将勺子放在装有婴儿食品的袋子旁。下一个流程步骤中这两部分将被包装起来

KR DELTA 在食品行业大显身手

“当然这个系统的核心是 KR DELTA 机器人,它拥有不锈钢壳体,因此可直接与食品接触。”KUKA 员工 Lim Jia Ming 介绍说。机器人不锈钢外壳按照德国 LFGB 和美国 FDA 食品标准设计。此外,它还通过了欧盟 CE 认证美国 UL 认证和德国 TÜV 安全功能认证。机器人的防尘防水性能符合 IP 67 防护等级,因此可以在高压下和使用碱性或酸性清洁剂清洁——这一点从卫生角度来看,也同样适合食品行业。
适合生产食品:KR DELTA 拥有不锈钢外壳,因此可用于食品行业

每分钟处理多达 80 个勺子

不过,KR DELTA 不仅外观有说服力,而且速度相当快:循环时间短可达 0.5 秒,因此 KR DELTA 更适合完成拾取和放置任务。“两台机器人每分钟可处理约 80 个勺子。”Jia Ming 说,并且工作的精确度更高:由此避免人工操作可能出现的错误。因为,在实现自动化之前,婴儿食品制造商的这个流程步骤是由手工劳动完成的——这是一个潜在的危险源。采用卫生机械款机器人后,这就变成了一个完全卫生的操作步骤。此外,整个解决方案还更节省空间。两台机器人安装在流水线上方的天花板上,各自的安装区域直径仅为 350 mm。起初挑战之一是进行准确的校准。因为需要校准好了,两台 KR DELTA 才能在高速工作中精确抓取勺子。
拾取和放置作业的能手:两台 KR DELTA 每分钟能最多处理 80 个勺子

问题是位置正确与否

通过将高效的 2D 目标识别工具 KUKA.VisionTech 软件KUKA.PickControl 结合起来,KR DELTA 能够从正在运动的一条传送带上抓取物体,然后放在另一条传送带上。“一台具有图像处理功能的摄像头负责识别传送带上勺子的位置,另一台则识别另一条传送带上的袋子。然后系统计算经过的距离和传送带所处的准确位置。”KUKA 员工 Jia Ming 介绍说。在 KUKA.PickControl 的指挥下,还可以方便地协调、整合、控制多台 KR DELTA。此外,该软件还确保生产流程顺利进行且高效节能。
一台摄像头识别勺子的位置,KR DELTA 可借助 KUKA.PickControl 从正在运行的流水线上抓取勺子

离线编程,实时测试

“此外,KUKA.PickControl 还支持灵活样式。也就是说,客户能够预定义放置的样式,并方便地进行切换,只需要根据当前要求选择不同的场景即可。”Jia Ming 说。此外,MODU System 还使用了 KUKA.Sim,以调整并测试客户的预设值。由此创建的 3D 模拟可以稍后应用到实际的控制系统上。KUKA.Sim 是一款智能模拟软件,能够对 KUKA 机器人进行高效离线编程。食品制造商运用可达性检查和碰撞识别等功能,可预先确保所用的机器人程序和工作单元布局切实可行。
高度灵活,操作方便:MODU System 使用 KUKA.Sim,预先确保应用可行

机器人有点挑剔

另一项挑战是勺子及手柄的形状。它决定了 KR DELTA 要在哪里抓取勺子。“有一项解决方案是使用深色识别区域,以找出勺子的朝向。”MODU System 公司的 Rajinderjit Singh 说。最终发现,组配时只有少数几种朝向可行。当朝向不在规定的设置范围内时,机器人将忽略这把勺子,再抓取另一把。“优势在于:这样我们就能进一步优化机器人的循环时间。”Singh 介绍说。
就算两把勺子叠放在一起也没关系,过滤设置可将其轻松忽略

轻松过滤勺子

叠放在一起的勺子也逃不过图像处理系统的眼睛。因此这项应用重要的特点之一是过滤设置。这项功能的一个例子是半径过滤,它可以识别并忽略某个区域内叠放的勺子。Jia Ming 介绍:“不妨设想一下,一台机器人拾取了上面的勺子,但是下面的勺子朝向不对。有了这项过滤功能,另一台机器人就将忽略相应的勺子。”为了事先避免这种场景出现,方便机器人加工,在流水线前方设有一台提升机。它后面是一台振动装置,可以尽量将勺子相互分开
一台振动装置帮助机器人处理勺子

这个系统操作相当简单,外表整洁美观,闪亮的不锈钢机器人设计令我们食品行业的客户赞不绝口。我对这项自动化改造的结果十分满意。

MODU System 公司区域经理 Rajinderjit Singh

无论蓝色、绿色还是橙色:勺子的颜色无关紧要

尽管量勺的形状一般都是雷同的,但颜色会有不同:客户的工厂里会用到蓝色、绿色或橙色的勺子。刚开始,不同的颜色构成了另一项挑战:“例如,客户使用蓝勺子时,视觉系统识别位置的光线就是红光。通过将不同照明颜色组合起来,我们成功缩短了图像的处理时间。”Singh 说。因此,他们最终选择了 RGB 照明。最后有一台检验摄像头监控整个流程。“客户更信任 KUKA 和 MODU System 联合开发的自动化装置。”Singh 介绍说,“我们自己被 KR DELTA 的不锈钢设计深深折服。我们相信,这款应用更适合严格注重卫生的食品行业。”

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