Представьте завод, где все устройства способны предвидеть неисправности или поломки и досрочно автоматически запускать процесс техобслуживания. Где используются автоматизированные логистические системы, быстро реагирующие на неожиданные изменения в ходе производства.
В этом и состоит разница, между современным заводом и заводом будущего, действующим по принципам 4.0. Сегодня любая компания стремится предложить продукцию высокого качества при минимальных затратах. Для этого требуются точные актуальные данные о состоянии различных участков производства. Поломки, остановки технологических процессов являются основными объектами изучения в целях обеспечения бесперебойной работы предприятия.
Завод «Индустрии 4.0» основан на постоянном мониторинге состояния оборудования и диагностике неисправностей. На основе собранных сведений системы строят графики предсказаний необходимости технического обслуживания. Данные с аналогичных устройств обрабатываются и сравниваются, что позволяет строить прогнозы на будущее. Таким образом достигается бесперебойность производственного цикла. Система связей I4 отвечает на вопрос не «что случилось» или «почему это случилось», а «что может случиться» или «что можно сделать, чтобы этого не случилось».
«Индустрия 4.0» основана на мобильности. Применение специализированных датчиков и навигационных систем, автоматизированных транспортных систем (АТС, AGV) во внутренней логистике предприятия позволяет разрушить производственные барьеры и повысить гибкость технологических процессов. Сегодня модульные сенсорные решения для мобильных AGV-платформ применяются практически во всех областях промышленности — на сборочных линиях, для доставки расходных материалов, как неотъемлемая составляющая логистических складов.
Компания SICK AG постоянно работает по ряду направлений, связанных с внедрением принципов «Индустрии» 4.0:
Прозрачность производства. Необходима точная информация о том, что, когда, где и как происходит. Это позволяет отслеживать весь процесс снабжения производства от А до Я и влиять на него в режиме реального времени.
Динамическое и гибкое производство. Прогрессирующая автоматизация производства обеспечивает его гибкость и малосерийность. В центре интересов оказывается заказчик, при этом выпуск изделия даже в единичном экземпляре, сделанного по спецификации клиента, становится рентабельным.
Автоматизация систем контроля качества изменяет визуальные возможности и решения на основе анализа изображения. Качество продукции всегда находится в поле зрения датчиков SICK.
Мобильные платформы. Мобильные системы интегрируются в производственный процесс. Автоматизированные транспортные средства обеспечивают сопровождение и безопасность в любых индустриальных применениях.
Взаимодействие робототехники и человека. Сотрудничество подразумевает нечто большее, чем просто кооперацию и совместное существование. Человек и робот одинаково вовлечены в производственный процесс и работают рука об руку в одной среде.
Решения SICK для мобильных платформ
Технические возможности и возможности применения AGV-систем существенно расширились в последние годы. Их ключевым звеном являются разнообразные датчики, которые должны быть модульными и масштабируемыми, чтобы перемещение продукции стало безопасным, быстрым и прозрачным. Применение мобильных транспортных систем, с одной стороны, снижает риск ошибок и неполадок, а с другой — сокращает время каждого технологического этапа изготовления продукции.
Линейка датчиков SICK содержит решения как для небольших транспортных тележек, так и для автоматизированных транспортных средств, перемещающих тяжелые и опасные грузы. Исключающие столкновение робокары должны двигаться по коридорам цехов (которые могут быть достаточно узкими) и не создавать угрозу столкновения с персоналом или оборудованием. Датчики SICK позволяют надежно защитить персонал и оборудование от столкновения, собирая необходимые данные для безошибочной и гибкой навигации робокаров. С их помощью возможно высокоскоростное перемещение грузов даже по искривленным траекториям. Надежное измерение скорости и направления движения с защитными устройствами SICK также сокращает количество устройств, подключенных к АТС.
Автоматическая транспортная система собирает следующую телеметрическую информацию для управления: вес груза, скорость перемещения, направление и ускорение движения, местоположение в цехе, пройденное расстояние, данные по сближению и т. д.
Контроль движения по направляющей линии
Используя сканер линии, легко организовать автоматизированное перемещение робокаров в цехах предприятия. SICK создает решения на основе двух технологий: оптической и магнитной.
SICK OLS (Optical Line Sensor) — это оптические датчики для навигации автоматически управляемых транспортных средств и тележек, работающие на базе люминесцентной технологии. Источник излучения — синий светодиод 450 нм. Оптические датчики обнаруживают стандартные люминесцентные клейкие ленты вне зависимости от цвета пола, его материала, наличия загрязнений или дефектов поверхности. При отклонении от центральной оси полосы происходит срабатывание датчика с точностью 1 мм.
Технология применения клейкой ленты, предназначенной для создания маршрута движения транспортного средства, обеспечивает гибкость прокладки пути, радиус изгиба которого может составлять до 0,5 м. Кроме того, оптические датчики имеют возможность считывания 4-значного 1D-кода во время движения (он должен быть расположен перпендикулярно линии) и, следовательно, передачи информации о маршруте или команды управления при опасных ситуациях. Интерфейсы CANopen и Ethernet, а также встроенный веб-сервер помогают легко установить устройства и ввести их в эксплуатацию.
Датчики имеют широкую зону измерений — 180 мм, в которой могут быть размещены сразу три линии, что позволяет проводить их гибкую стыковку. В число пользовательских установок входит размер дефектной зоны ленты, которая может быть загрязнена или частично оторвана. Таким образом, дефекты поверхности не будут влиять на движение робокара.
Датчики движения по магнитной полосе
Магнитные датчики полосы монтируются под углом 90° к магнитной линии и работают в диапазоне 100–1000 мм. Положение датчика передается на робокар по CANopen-интерфейсу. Благодаря широкой линейке устройств, имеющих длину корпуса 200–600 мм, они могут устанавливаться на различные модели транспортных средств.
Магнитные датчики распознают до трех линий, а положение кара и команды (такие как поворот на перекрестке, остановка, изменение скорости) могут быть закодированы с помощью боковых магнитных знаков.
Принципиальное отличие при выборе оптических или магнитных датчиков линии находится в сфере их применения — магнитные датчика наиболее устойчивы к экстремальным условиям эксплуатации.
Определение местоположения
Для решения задачи определения местоположения тележки используются датчики, которые передают абсолютное положение мобильной платформы. Локализация сетки может осуществляться с помощью 2D-кодов или свободных отражателей и контуров.
GLS-сканеры позволяют управлять ТС без привязки к линиям, что значительно расширяет свободу их перемещения. Растровые матричные коды добавляются на пол в Y/X-проекции для локализации положения. Пересекая эти коды, GLS-сканеры динамически считывают их, что помогает транспортному средству определить его абсолютное положение.
Для портативных передвижных тележек удобно использовать навигацию на 2D-кодах. Поскольку размеры таких автоматизированных ТС невелики, то и к сканерам предъявляются требования портативности. Малогабаритные лазерные сканеры TiM5xx SICK работают в диапазоне до 25 м, они сканируют контур помещения для определения местоположения. Выходные параметры измерений доступны оператору через Ethernet.
Сканеры TiM5 также предназначены для предотвращения столкновения с другими ТС, измерения и детектирования объектов, определения палет, мониторинга объектов в системе автоматизации зданий.
В тех случаях, когда данных измерений только контура или только отражателя недостаточно, используется совмещенная технология измерения обоих параметров. Она реализована в лазерных сканерах серии NAV3xx 2D LiDAR имеющих неограниченные возможности пространственного ориентирования и способных работать как с естественным ландшафтом, так и с отражателями, что позволяет динамически изменять маршрут движения в компьютере ТС. Для определения абсолютного положения достаточно сканирования трех отражателей. Сканеры с высокой точностью измеряют контур, угол и расстояние внутри помещения при угле сканирования 360°. По каждому отражателю производится несколько измерений, которые преобразуются в точные координаты метки. Это позволяет сохранять точность данных позиционирования даже при изменении условий внешней среды.