檢視减少拆垛过程中烟包损坏数量的原始碼

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'''减少拆垛过程中烟包损坏数量'''吉林烟草工业有限责任公司长春卷烟厂于2010年9月完成易地技改搬迁工作，物流[[自动化]]立体仓库系统采用ABB机器人作为拆垛机器人<ref>[https://www.sohu.com/a/115278525_489960 机器人史上最全分类和明细] ，搜狐，2016-09-29</ref>，即利用穿梭车、巷道式堆垛起重机、链式输送机等[[设备]]，将码垛好的烟包托盘移动至机器人拆垛站台，通过拆垛机器人将每一件烟包移动至相应输送巷道。

==案例背景介绍==

===1 前言===

随着设备的使用及2013年国家局逐步开展回收烟箱再利用[[项目]]，长春卷烟厂仓储处成品出库系统，在拆垛过程中经常出现烟包掉落损坏现象，平均每月损坏烟包数量达到100件以上，造成了极大的浪费。对此情况，部门[[领导]]高度重视，组织相关人员对产生这一问题的原因进行了详细分析，在此过程中，正压力风质量、吸盘设备装置及程序的设计漏洞均能导致抓取的烟包掉落、损坏，对可能造成的影响逐一进行技术攻关和改造。

==案例实施与应用情况==

===2　正压力风输送系统===

在机器人拆垛过程中，机器人需使用负压力风作用于烟包表面，使其克服自身重力，移动至相应输送轨道，而负压力风由输送至机械手臂的正压力风转换而来，因此，清洁并足够压力的正压力风是[[机器人]]完成拆垛的前提保证。

2.1　降低压缩空气中杂质含量

虽然空压机制造压缩空气后，已经对压缩空气进行了过滤，且过滤后含水量较低，但由于长春卷烟厂地处中国[[东北地区]]，全年室外温差相差60摄氏度以上，较长的输送过程中，温差变化较大，仍有可能产生冷凝水及管道杂质，因此，选择距离出库拆垛区较近区域安装独立空压机，对压缩空气的供给是非常重要的。

压缩空气在进入机器人前，都需进行油水分离器处理，确保压缩空气中不含有其他杂质，长春卷烟厂成品出库区原配置型号为：LFR-D-MAXI (FESTO)油水分离装置，由于管道冷凝水较多，并带有部分管道杂质，极易造成油水分离器堵塞。因此，对进入[[机器人]]前压缩空气管道进行了改造（如图1所示），使用较为大型的油水分离杂质，并定期进行维护，改造后，油水分离器可定期自动排出存装置过滤的水分，并安装维修通道，在新安装的油水分离装置出现故障或需要维护时，可切换为原通道模式，确保出库系统的正常运行。

2.2　足够正压力风供给

机器人拆垛用正压力风由空压机产生、供给，但由于空压机故障，正压力风压强会降低或消失，因此，在正压力风进入机器人前安装了储气罐装置（如图2所示），在安装储气罐装置后，正常处于储气状态，在正压力风压降产生波动时，确保供给机器人用风仍能处于[[正常]]状态，在正压力风消失时，仍能保证机器人完成当前拆垛动作。

对正压力风改造完成后，对设备的可靠性进行了验证，距离拆垛机器人最近的油水分离器中，没有水分和杂质的残留，安装在[[机械]]手臂的电子压力表显示，到达机械手臂的正压力风压强可以满足拆垛机器人风力供给的需要。

===3　机械手臂吸盘===

机器人负责抓取的手臂吸盘为选配装置，目前国内选配的种类和类型较多，多为进口电气元件与机械件组装而成，使用负压力风转换器、[[电磁阀]]<ref>[https://www.sohu.com/a/358102345_120399733 涨姿势 电磁阀的基础知识]，搜狐，2019-12-03 </ref>、压强计等电气元器件，将正压力风转换为负压力风（吸风），通过手臂下方的吸盘作用于烟包放置的上方，使其克服自身重力，移动至相应输送通道。

拆垛机器人吸取烟包主要依靠机械手臂下方的吸盘作用于烟包上方，因此，吸盘的类型对作用于烟包的负压力值有着直接的[[关系]]，对硅胶、海绵两个种类的吸盘进行试验分析，由于烟箱上侧封口处使用胶带粘贴，平整度较低，海绵吸盘的可变形度较大，因此更适合于顶部吸和，负压力风损失较小，能够产生更大的压强。因此选用海绵型吸盘。

===4　程序维护===

ABB拆垛机器人工作过程中看似流畅，其实每一步都是按照编程软件按照坐标点位进行动作的，系统参数可通过连接的笔记本电脑或机器人手持PDA进行修改、查看，系统记忆初始设置的零点位置，通过X轴（机器人左右方向）、Y轴（机器人的前后方向）、Z轴（机器人的上下方向）的三维空间，判断机器人每点所处位置，根据[[程序]]预先设计好的坐标点间进行动作。因此，机器人编程系统就如同拆垛机器人的大脑，指引机器人按规定完成每一个动作，但抓取位与放置位的X、Y、Z轴的每个小的偏差，都有可能导致此次拆垛过程中的烟包掉落，所以，机器人程序的设置，直接影响到拆垛过程是否可以正常完成。由于厂内生产品牌较多，每种品牌的纸箱包装尺寸不一，或每种品牌批次不同，外尺寸也会有所变化，目前长春卷烟厂工艺执行的标准为纸箱内壁尺寸的允许范围为±5mm，因此，由于烟箱类型的不同、动作的不同及[[机器人]]速度导致的惯性过大都有可能造成拆垛过程中的烟包掉落损坏。

4.1　烟包类型的分类

长春卷烟厂异地技改调试机器人调试时，码垛机器人与拆垛机器人都将烟箱类型设置为大烟箱（硬盒卷烟）和小烟箱（软包卷烟）两种尺寸，由于机器人在码垛过程中，吸附烟包侧面，而烟包侧面积远大于烟包顶端[[面积]]，也大于机器人吸盘所需要吸附的面积，并且与烟包顶端相比较为平整，因此，可以非常好的完成烟包的码垛入库任务。而拆垛过程中，由于机械手臂吸盘吸附烟包顶端，吸盘面积与烟包顶端面积基本相同，因此大烟箱不同的品牌烟包或小烟箱不同品牌烟包的尺寸变化便有可能造成机械手臂吸盘吸取位置发生偏移，当偏移量较大时，便会造成烟包的掉落。

针对这一问题，将原有烟包类型进行了重新的分类，使每一[[品牌]]的码垛烟包类型对应一个属性分类，调整每一个品牌烟包抓取位置时，不会改变其他品牌烟包抓取的位置。在烟包入库下达工单时，根据烟包品牌所定义编号（1~15），填写烟包属性，在烟包出库拆垛过程中，通过电控与机器人的通讯协议，将所需拆垛的烟包托盘属性传送至机器人[[程序]]，机器人程序再按照定义的烟包属性，调用并执行相应的拆垛程序，从而不影响其他属性烟包拆垛的位置。

目前，所设置的烟包类型属性达到了15个，而现使用的烟包类型为9个，剩余6个烟包类型（三个大烟包尺寸类型、三个小烟包尺寸类型）为预留，在需要新增品牌时，先定义新增烟包类型属性，再根据新增烟包尺寸的变化，修改相应程序的[[位置]]，从而可以较为快速、方便、准确地下达新品牌烟包的拆垛任务。

4.2　动作细化

机器人手臂吸盘面积与烟包顶端面积基本相同，因此，烟包位置的变化将导致拆垛机器人同一时期所抓起的烟包位置都发生变化，这一位置的改变将直接导致手臂吸盘作用于烟包顶端的负压力风的压强值变化，产生掉落的危险。

烟包从卷包车间生产后由码垛机器人码垛为1~28件（通常情况下烟包码垛数量为28件，当执行强制入库命令或当班生产结束时，会产生1~27件数量不等的烟包托盘）数量不等的烟包托盘，后经穿梭车、链式输送机、巷道式堆垛[[起重机]]进入相应的成品自动化立体仓库中，需要完成出库任务时，再由巷道式堆垛起重机、穿梭车、链式输送机等设备移动至拆垛站台，入库后的烟包还有一定的可能需要在入库区进行抽检处理，而每一次移动都会对已码垛好的烟包托盘造成不规则的位置偏移，这一偏移，就有可能导致，在拆垛过程中，拆垛机器人吸盘吸取烟包的位置发生偏移。因此对整个入、出库过程中可能造成烟包位置发生改变的节点进行[[分析]]，发现在烟包入库前链式输送机挡板，负责将没有完全静止的烟用托盘阻挡住，但阻挡烟用托盘停止时，托盘上的烟包由于受到惯性的作用，位置会发生不规则的变动，因此，调整输出给链式输送机停止的光电管的位置，使其能够到达与挡板接触后停止，但挡板产生在托盘上烟包的惯性在烟包间摩擦力的作用下，不会引起位置的偏移。

同时又根据每一种类的烟包拆垛类型对应的拆垛程序进行了详细的调整，使其可以[[完整]]的吸附烟包的表面，减少因拆垛机器人吸盘吸附烟包上端位置发生偏移而产生烟包掉落的危险。

==参考文献==
[[Category:500 社會科學類]]