台達智能機器人工作站 實現包裝行業智造進化

隨著智能製造發展、製造業的轉型升級，工業機器人成為全球重要應用市場，其技術也在這幾年取得了突飛猛進的發展。順應趨勢，台達把握發展先機，早在6年前便成立團隊，憑藉雄厚的研發實力，不僅專注於機器人基礎硬體層的開發，同時也在軟體開發積累深厚的技術，將大數據、雲計算等融入於此。通過不斷的項目實踐，在機床工具，食品，電子產品、電子電機、橡塑膠、制鞋等行業累積了豐富的經驗，整合視覺、感知、交互等技術，達成組裝、塗膠、移載、焊錫、搬運等替代人力的各種精細化生產作業。 

包裝行業爲典型的勞動密集型產業，人員從事重複作業，工作時間長，傳統的包裝設備又不能適應不同尺寸和形狀的包裝物，機器人的靈活及高效在包裝行業大受歡迎。近年來，包裝領域的機器人數量增長非常快，台達機器人工作站在包裝行業的解決方案，例如台達智能天地蓋組裝機器人工作站，具備高速抓取、精准定位、穩妥放置、高效運行等功能，徹底完成「機器取代人力」，提高生產效率及提升產品品質，並實現銷量多樣的快速換線生產。

天地蓋又稱天地盒，是一種的常見紙製品包裝盒，由於開合方便，有利於商品的宣傳和推銷、提高產品的附加值，廣泛應用於各類精裝禮品包裝盒、鞋盒、內衣盒、襯衫盒、手機盒等各類產品包裝。

傳統天地蓋紙盒在完成印刷及切角後，尚需依賴人工或者半人工輔助設備，進行一道釘機打釘的機械加工工序，即通過釘機打釘依次完成單角的貼合(四個角共需貼合四次)，或者進行一道膠水粘貼工序。這種做法需使用大量人工，且生產效率較低，並增加了原料與生產成本。

採取紙盒成型機則能夠解決現有技術中生產效率低、成本高和產線占空間等問題。紙盒成型機採用可編程式控制器（PLC）、光電跟蹤系統、液壓氣動系統、人機界面等，一機實現自動送面紙、面紙上膠、紙板自動輸送、紙板成型貼四角、定位貼合、紙盒成型等作業，生產效率顯著提高。天地蓋紙盒的定位貼合裝置是通過光電定位的方式，這種方式結構簡單，調節方便，但速度和精度不可兼得。當生產速度與數量提高，將無法保證定位精確度，因此當生產的產品手機盒等對精度要求較高的3C產品包裝盒時，速度不快的問題就顯現出來。

台達智能天地蓋組裝機器人工作站，除了有效解決上述問題外，更顯著提升了天地蓋自動化生產的效果。首先在盒紙貼合部分使用了SCARA工業機器人加視覺系統，取代傳統的光電機械定位法，達到高速高精度的貼合效果；更提供客制化軟體，保證更換產品時的操作人性化和高時效性。同時本方案使用了多軸運動控制器DVP50MC系列、伺服驅動器ASDA-A2-E系列等，同步採取EtherCAT匯流排型的配置，確保整機的高速高效。

智能天地蓋組裝設備動態示意圖

SCARA工業機器人以DRS40L系列作為執行機構，主要負責從固定位置抓取紙盒，然後根據包裝紙來料的不同，將紙盒放到包裝紙上；機器視覺系統DMV用於資訊採集，負責對盒紙進行拍照和影像處理，得到包裝紙當前的位置座標和角度資訊。為了保證整機的高效運行，採用台達最新推出的EtherCAT匯流排運動控制器DVP50MC11T；在驅控部分採用台達ASD-A2-E系列伺服驅動器（亦支援EtherCAT匯流排控制），負責皮帶送料、抓手抓盒、成型下壓等動作；利用台達VFD-EL系列變頻器實現膠輥過膠、飛達送紙等動作；人機界面（HMI）採用DOP-100系列用於實現人機交互，同時作為上位機，通過RS485給溫控器下溫度命令及開關命令；溫控部分採用台達DTE系列溫控器測試膠水的溫度，保證產品成型品質；台達工業圖控系統SCADA軟體可對整個產線進行監控，並將生產資料上傳MES系統。台達解決方案中還包括一套為天地蓋工作站的操作軟體，內含「一鍵標定」、「視覺操作」、「快速換線」、「即時糾偏」等功能，方便客戶在於操作方面需付出的時間成本和學習維護成本。


​智能天地蓋組裝工作站系統架構

台達智能製造在包裝行業不侷限於天地蓋組裝機器人工作站，同時在物料分揀、貼標、包裝/罐裝、碼垛等也有多方面成熟的應用方案，為各個產業實現智能化轉型升級與智造進化。