Technologie pro adaptivní výrobu

Celým seminářem účastníky provázel Zdeněk Švihálek, vedoucí technického oddělení (oddělení Automation Engineering) brněnské společnosti B&R automatizace. Ten nejprve společně s vedoucím pražské pobočky firmy Václavem Pravdou představil program dne a hostitelský institut CIIRC. Pak stručně přiblížil pojmy „adaptivní výroba“ a „adaptivní stroje“, které popisují jeden ze současných trendů průmyslové výroby. Tento trend směřuje ke schopnosti výrobních firem pružně přizpůsobovat své výrobní kapacity častým změnám na trhu a požadavkům zákazníků. Toho lze dosáhnout prostřednictvím sběru dat a jejich analýzy a také pomocí mechatronických technologických systémů. Z pohledu společnosti B&R jsou technologiemi pro adaptivní výrobu především roboty, inteligentní transportní zařízení (traky) pro dopravu výrobků, strojové vidění, to vše propojené pomocí řídicího systému, a digitální dvojčata.

Kromě seznámení s novými produkty bylo smyslem akce též setkávání zákazníků mezi sebou i s technickými a obchodními zástupci pořádající firmy, navazování kontaktů, získávání informací a výměna zkušeností.

První přednáška byla věnována robotům značky Codian a jejich integraci do řídicích systémů společnosti B&R. Prezentace se ujal projektový manažer Tomáš Prchal. Nejprve objasnil základní principy paralelní kinematiky delta robotů a výhody integrace těchto robotů do řídicího systému celého stroje, stejně jako využití vizualizačního systému mapp View s webovým rozhraním. Robot (nebo skupina robotů) se tak stává jednou ze součástí stroje a je řízen společně s ním.

Poté pan Prchal představil aktuální portfolio robotů nizozemského výrobce Codian Robotics, který se v roce 2020 stal součástí skupiny ABB, jejíž součástí je rovněž firma B&R. Jde o delta roboty a ty jsou primárně určeny pro vysoce přesné aplikace typu pick and place. V nabídce je několik řad robotů, označených v závislosti na počtu os a na aplikacích, pro něž jsou určeny. Dvou- a tříosé roboty D2, tří- a čtyřosé roboty D4 a pětiosé roboty D5 jsou k dispozici v řadě provedení, jež se liší rozsahem pohybů (průměrem pracovního prostoru) a nosností (užitečná zátěž v případě nejtěžších modelů D2 činí až 125 kg) a jež mají standardní stupeň krytí IP 54 / IP 65. V nabídce jsou i modely „Hygienic Design“ s krytím IP 69K, speciálně určené pro použití v provozu náročném na čistotu nebo v mokrém prostředí, a modely TD4 a TD5, určené pro montáž na omezené ploše v konfiguraci s překrývajícími se pracovními prostory.

Zmíněny byly hlavní výhody delta robotů, jimiž jsou symetrický, válcový tvar pracovního prostoru, úspora zástavbového místa díky umístění robotu nad pracovní plochou a lehká konstrukce, umožňující při manipulaci dosahovat vysokých rychlostí a velkého zrychlení.

Prezentace pokračovala představením softwarové výbavy robotů a funkcí simulačních a vizualizačních nástrojů. Tyto nástroje pracují s matematickými modely robotů a jejich dynamického chování a dokážou automaticky optimalizovat pohyby robotů s ohledem na rychlost a opakovanou přesnost manipulace s břemeny. Simulace je důležitá jak při výběru vhodných robotů pro danou aplikaci a při jejím plánování, tak při návrhu potřebného výpočetního hardwaru. Software rovněž zahrnuje možnost naprogramovat bezpečnostní funkce, například omezení rychlosti pohybu nástroje při vstupu obsluhy do blízkosti manipulačního prostoru.

Aplikační inženýr Adam Šefránek pak předvedl ukázku, jak robot začlenit do projektu vytvořeného v systému Automation Studio a jak jej nakonfigurovat pomocí nástrojů obsažených v knihovně mapp Motion.

Obchodně-technický zástupce firmy pro oblast severních Čech Tomáš Kohout v rámci druhé přednášky seznámil účastníky konference s funkcemi inteligentních dopravníků typu trak. Tato zařízení jsou důležitou součástí adaptivní výroby – hromadné výroby individualizovaných produktů na jedné výrobní lince. Dopravníky řídí tok produktů výrobní linkou a zajišťují schopnost automatizovaně vyrábět různé výrobky pomocí jednoho stroje, přičemž na každém výrobku lze provádět jinou operaci.

Představované dopravníky jsou vybaveny pohony s lineárními elektromotory typu LLM (long stator linear motor). Díky svému řešení a prostřednictvím systému výhybek může dopravník s každým výrobkem manipulovat jinak a například jej v rámci výrobní linky dopravit do jiné pracovní stanice.

Tomáš Kohout představil trojici dopravníkových systémů, a to dopravníky SuperTrak, AcoposTrak a Acopos 6D. Všechny tři systémy jsou založeny na elektromagnetickém principu, jenž jim (oproti systémům s mechanickým pohonem) dává větší možnosti adaptability. Dopravníky jsou modulární, tvar dráhy tedy lze téměř libovolně přizpůsobit rozměrům dané linky. Systém AcoposTrak lze navíc prostřednictvím vysokorychlostních elektromagnetických výhybek větvit. Vedle zmíněné topologické flexibility a škálovatelnosti patří k funkcím těchto dopravníků individuální polohování vozíků s vysokou opakovatelnou přesností, omyvatelný design a možnost vyměňovat vozíky za provozu. Díky společnému řízení lze pohyb vozíků na dopravníku přesně synchronizovat s činností robotů zapojených do linky.

Nejzajímavější z těchto tří dopravníků je novinka – systém Acopos 6D. Ten totiž nabízí produktům umístěným na speciálních vozících šest stupňů volnosti: Jednotlivé vozíky nebo jejich skupiny se po ploše dopravníku mohou pohybovat libovolným směrem, nikoli jen po předem dané dráze. Kromě toho se mohou libovolně otáčet kolem svislé osy a v určitém rozsahu také naklánět a zvedat. Vozíky mohou nesený výrobek zároveň zvážit.

Po představení produktů následovaly ukázky jejich použití v různých provozech a jejich přínosu z hlediska úspory místa a pracovních sil a z hlediska zvýšení produktivity výroby.

Automatizační technik Jiří Jecha pak předvedl praktickou ukázku implementace dopravníku do systému Automation Studio, konfigurace robotu a jeho simulace s využitím technologie digitálních dvojčat.

Technologie strojového vidění se používají k automatické identifikaci produktů a sledování jejich polohy a také k měření a vizuální kontrole kvality. Prezentace produktů z oblasti strojového vidění, jež zahrnují kamery a systémy osvětlení, se ujal obchodní zástupce z pražské pobočky firmy B&R Michal Horský. Nejprve stručně vyjmenoval hlavní úkoly, jež technologie strojového vidění ve výrobě plní. Pak představil dvě hlavní řady produktů z kategorie integrovaného strojového vidění. Řady Smart Sensor a Smart Camera se od sebe liší výpočetním výkonem. Díky většímu výkonu silnějšího procesoru dokážou produkty Smart Camera kombinovat více funkcí. Jinak jsou produkty Smart Sensor a Smart Camera stejné a obě řady zahrnují široké možnosti konfigurace objektivů a také velký výběr integrovaného i externího osvětlení LED.

Michal Horský také popsal hlavní výhodu použití integrovaných produktů strojového vidění od B&R oproti produktům od jiných výrobců a tou je integrace do systému řízení. Integrované produkty uživatel konfiguruje pomocí nástrojů Automation Studia stejným způsobem jako roboty a dopravníky. Dalšími výhodami jsou jednotná komunikační sběrnice PowerLink a možnost přesné synchronizace snímání s pohony a ostatními zařízeními. Kamery jsou monochromatické, ale díky použití různých barev osvětlení lze zjišťovat i barvu snímaných objektů. K dispozici je rovněž technologie OCR (rozpoznání textů) a možnost podsvícení snímaných objektů.

Aktuální novinkou v nabídce firmy B&R je kamera vybavená akceleračním čipem pro využití algoritmů umělé inteligence, například pro pokročilé čtení textů.

Také v rámci této prezentace byly popsány konkrétní příklady reálného použití popisovaných technologií ve výrobě.

Automatizační technik Alex Kručenko pak předvedl živou ukázku připojení kamery k systému Automation Studio, její konfiguraci pomocí systému komponent (mapp) a využití funkcí strojového vidění v reálné aplikaci.

Následovalo představení nových produktů na rok 2024, z nichž část byla uvedena na listopadovém automatizačním veletrhu SPS v Norimberku. Této prezentace se ujal opět Tomáš Kohout a zahrnul do ní nové internetové diskusní fórum B&R Community a také připravovanou novou, šestou verzi systému Automation Studio a jeho nové funkce. Dále stručně představil nové hardwarové produkty firmy B&R , mezi něž patří například linuxový průmyslový počítač X20 Edge a moduly X20 s vysokou hustotou určené pro nové systémy PLC. Následovaly nové funkce v oblasti strojového vidění, nové řady průmyslových počítačů, nové moduly dopravníků a simulační a monitorovací nástroje pro dopravníky.

Po poslední prezentaci se účastníci konference přesunuli do laboratoří CIIRC, kde si zblízka prohlédli dopravník AcoposTrak pracující s trojicí robotů ABB. Ukázku činnosti dopravníku a jeho digitálního dvojčete komentovali Jiří Jecha z B&R a Pavel Hradecký z CIIRC.