Un sistema robotico con visione artificiale per il riempimento degli stampi di poliuretano espanso
- 11/03/2024
- 4 minuti di lettura
L'azienda cliente
Questo progetto di robotica speciale è stato sviluppato da Eureka System per un’azienda del settore dell’arredamento con sede produttiva in Veneto.
L’azienda vanta oltre 60 anni di esperienza nello stampaggio di materie plastiche, in particolare di elementi in poliuretano espanso. La sua competenza nella lavorazione di questo materiale le ha permesso di distinguersi nel settore, realizzando prodotti e semilavorati destinati a molteplici settori: dall’arredamento all’illuminazione, dall’automotive alla nautica, dai giocattoli all’oggettistica varia.
La necessità
All’interno di un nuovo impianto produttivo di arredi in poliuretano espanso, il cliente aveva la necessità di automatizzare un processo interamente manuale. Nello specifico, si trattava della fase di lavorazione dei prodotti, che comprendeva il riempimento degli stampi: l’operatore si occupava della movimentazione manuale della testa di miscelazione ed erogazione del poliuretano, un’operazione critica che lo lasciava in un contesto potenzialmente pericoloso, a stretto contatto con il materiale chimico, per tutta la durata del riempimento dello stampo.
Le criticità del processo manuale erano diverse:
- Il riempimento degli stampi è un’operazione lenta che richiede anche un notevole sforzo fisico da parte dell’operatore.
- In termini di sicurezza, in fase di erogazione del poliuretano, l’operatore lavorava direttamente a stretto contatto con il materiale chimico.
- Inoltre, la qualità del prodotto finale era direttamente dipendente dall’abilità dell’operatore stesso.
Per risolvere queste criticità, nel nuovo impianto si è deciso di automatizzare il processo utilizzando un robot industriale, sotto la supervisione dell’operatore in linea.
La soluzione sviluppata
Eureka System ha sviluppato una soluzione robotica completa per automatizzare il processo di riempimento degli stampi. Si tratta di un’applicazione robotica speciale, in cui un robot industriale asserve contemporaneamente due linee di produzione di sedie e di altri elementi d’arredo in poliuretano espanso. Il robot utilizzato è un COMAU a 6 assi, modello Smart 5 NJ-110-3.0, con capacità di carico al polso di 110 kg e braccio orizzontale di 2980 mm, controllato da un controllore KEBA. Per effettuare tutte le operazioni necessarie, questo robot antropomorfo porta al polso sia la testa di erogazione sia la miscela, ed eroga il poliuretano negli stampi. Inoltre, porta al polso una telecamera KEYENCE per la visione artificiale, che acquisisce immagini del foro dello stampo per calcolarne le coordinate precise.
Una tipica fase di lavoro di questa applicazione si compone in questo modo:
- Il robot si posiziona in modo che la telecamera al polso, movimentata in altezza da un attuatore lineare, sia in grado di vedere il foro dello stampo in cui erogare il poliuretano.
- Il sistema di visione artificiale acquisisce un’immagine del foro e calcola le coordinate precise da utilizzare per il movimento del robot.
- Il robot si posiziona in base alle coordinate calcolate e scatta una seconda foto per verificarne la correttezza. Se errate, provvede a ricalcolarle e a riverificarle; se corrette, le memorizza e si dirige in una posizione di presa secondaria per effettuare il picking dell’imbuto attraverso cui erogherà il poliuretano nello stampo.
- Preso l’imbuto, il robot torna in posizione ed eroga il poliuretano.
- Al termine di quest’operazione, che può variare per tempi e quantità di materiale erogato a seconda della ricetta in produzione, il robot rilascia l’imbuto in una postazione laterale e avvia la pulizia automatica della testa di erogazione.
Dal punto di vista dell’interconnessione del sistema nel suo complesso, sono stati sfruttati due PLC: un PLC KEBA per la gestione del robot e la comunicazione con il sistema di visione artificiale e il PLC di linea, e un PLC SIEMENS che opera come PLC di linea. Il PLC KEBA comunica con KEYENCE tramite socket TCP/IP e con il PLC di linea tramite il protocollo PROFINET. La sicurezza dell’applicazione è gestita a livello superiore dal PLC Siemens, mentre il controllore Keba si occupa di gestire tutti i segnali Safety del robot e di interfacciare con il PLC di linea per comunicare lo stato di emergenza del robot e acquisire lo stato generale di emergenza della linea, compresi lo stato dei cancelli e delle barriere di sicurezza.
I vantaggi ottenuti
L’automazione del processo di riempimento degli stampi tramite robot ha portato a numerosi vantaggi per l’azienda cliente, sia in termini di sicurezza sia di qualità in produzione.
- Migliore ergonomia del lavoro: l’operatore non è più a contatto con il poliuretano, un materiale chimico potenzialmente pericoloso.
- Il sistema di sicurezza integrato garantisce la protezione dell’operatore in caso di malfunzionamento del robot.
- Il processo è più preciso e richiede meno tempo rispetto a quello manuale.
- La qualità del prodotto è costante e non dipende dall’abilità dell’operatore.
- Il sistema di visione artificiale garantisce la precisione del posizionamento del robot.
- L’integrazione di diverse tecnologie ha permesso di realizzare una soluzione robotica completa e altamente efficiente; nell’ottica di ulteriori ottimizzazioni future, sarà possibile integrarla facilmente con altri sistemi automatizzati. Infatti, oltre ai brand e ai protocolli sopra elencati, l’applicazione potrebbe integrare altre tecnologie specifiche in base alle concrete esigenze produttive.
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Soluzione
Robot con sistema di Visione Artificiale
Settore
Stampaggio plastico, Arredamento
Location
Italia, Veneto
Anno d'integrazione
2024
Tecnologie integrate
- Robot industriale COMAU Smart 5 NJ-110-3.0
- PLC Keba
- PLC Siemens
- Telecamera di precisione KEYENCE
- Software di visione artificiale
- Protocolli di comunicazione PROFINET; TCP/IP
Attività svolte
- Analisi
- Test Visione Artificiale
- Fornitura hardware
- Programmazione robot
- Sviluppo software PLC
- Sviluppo software di Visione Artificiale
- Collaudo e messa in servizio
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