AlgaeBarn-da (Kaliforniyada kopepodlar və fitoplankton kimi canlı akvakultura məhsulları istehsal edən şirkət) doqquz məhsul xəttinin hər biri üçün ayrıca butulka qapağı etiketi tələb olunur. İllər ərzində bu, vaxtaşırı keçirilən “stiker məclisləri” demək idi: şirkətin müxtəlif bölmələrindən əməkdaşların etiketləri soyub əllə yerləşdirdiyi bir-iki saatlıq sessiyalar. Bu toplantılar sosial xarakter daşısa da, operatorları, texnikləri və mühəndisləri əsas işlərindən ayırırdı. Etiketlənmiş qapaq ehtiyatı gözlənilmədən tükənəndə isə istehsal dayanmalı və yenidən ehtiyat hazırlanmalı olurdu.

AlgaeBarn-ın daxili etiketləmə qurğusu: etiket rulonu, alüminium çərçivə və yaxşı/qüsurlu qapaqlar üçün masüstü görmə sayğacları.

Robototexnika və avtomatlaşdırma mühəndisi Akash Chinthamanipeta bu təkrarlanan işi satınalma məsələsi deyil, istehsalat sahəsinin problemi kimi qiymətləndirdi. Məqsəd hər bir qapağı istiqamətləndirən, etiketi tətbiq edən, yerləşdirməni yoxlayan və qəbul edilən hissələri qüsurlulardan davamlı nəzarət olmadan ayıran avtonom qurğu yaratmaq idi. Eyni zamanda avadanlıq xərcləri və prosesə nəzarət müəssisə daxilində saxlanılmalı idi.

Niyə almaq əvəzinə hazırlamaq

Kommersiya etiketləyiciləri iki problem yaradırdı: kapital xərci və qapalı idarəetmə məntiqi. Bir çox maşın quraşdırma düzgün olduqdan sonra yerləşdirmənin həmişə düzgün qalacağını nəzərdə tutur. Fəaliyyətdə olan xəttdə bir neçə yüz dövrdən sonra etiket rulonunun və ya altlığın sürüşməsi soyma nöqtəsini kifayət qədər dəyişə bilər və növbəti stiker yanlış yerləşər. AlgaeBarn həmçinin qurğunun istehsalla birlikdə inkişaf etdirilə bilməsi üçün redaktə edilə bilən maşın məntiqi istəyirdi. Mexanikanın böyük hissəsi SOLIDWORKS-də layihələndirildi; birbaşa avadanlıq xərci 1.000 dollardan aşağı qaldı. Qurğunu daxildə hazırlamaq hər bir qapağın yoxlanılmasına imkan verdi və yalnız ilkin mexaniki quraşdırmaya güvənmək ehtiyacını aradan qaldırdı.

Sərbəst qapaqlardan yoxlanılmış hissələrə

Operator sərbəst qapaqları paylayıcı liftə tökür. Sensor qidalandırma yolunu izləyir və lifti yalnız əlavə qapaqlara ehtiyac olduqda işə salır. Passiv yolun özü istiqamətləndirməni təmin edir: düzgün oturmuş qapaqlar etiketləmə stansiyasına davam edir, tərs çevrilmiş qapaqlar isə ayrıca aktiv istiqamətləndiriciyə ehtiyac qalmadan yenidən bunkerə düşür.

Tepsi hər dəfə bir qapaq təqdim edir. KEYENCE lazeri qapağın mövcudluğunu təsdiqləyir; ardınca idarəetmə bloku hissəni yerləşdirmək üçün pnevmatik silindri işə salır və ardıcıllıq davam etməzdən əvvəl reed açarları gedişin son nöqtəsinə çatıldığını təsdiqləyir. Dişli addım mühərriki etiketi altlıqdan ayırmaq üçün etiket rulonunu soyma kənarı ətrafında irəliləyir. Vakuum dəstəkli pnevmatik aplikator etiketi tutur və qapağın üzərinə sıxır; bu əməliyyat da reed açarı ilə təsdiqlənir.

Raspberry Pi sinifli kamera qovşağında kənar əsaslı OpenCV yoxlaması qəbul və rədd üzrə çeşidləmədən əvvəl etiketin yerləşdirilməsini yoxlayır.

İdarəetmə bloku daha sonra MQTT mesajını Raspberry Pi kamera qovşağına göndərir. Xüsusi OpenCV proseduru təsviri çəkir, aşkar edilmiş qapaq və etiket kənarları arasındakı məsafəni ölçür və yerləşdirməni ciddi toleransla müqayisə edir. Nəticə idarəetmə blokuna qaytarılır və vakuum stəkanlı robot hissəni qəbul və ya rədd bunkerinə yerləşdirir.

Heç vaxt sadəcə bir millimetr olmayan millimetr

Ən çətin problem etiket rulonunu təkrarlana bilən vəziyyətdə dayandırmaq idi. İlkin ötürücü dayanma əmrinə tabe olurdu, lakin qalıq enerji və ətalət səbəbindən hərəkətə davam edirdi; bəzən dayanma nöqtəsini təxminən bir düymə qədər keçirdi və bu da növbəti yerləşdirməni yararsız hala salırdı. Dişli NEMA 24 addım mühərriki əsasında yenidən layihələndirmə idarəetmə blokuna hər etiket üçün sabit addım sayı əmr etməyə və mühərriki səliqəli şəkildə dayandırmağa imkan verdi. Qablaşdırma qurğuları üçün dərs istehsalat sahəsində yaxşı məlumdur: saatda yüzlərlə dövrdə təkrarlanan millimetrdən kiçik xətalar tullantıya çevrilir.

Maksimum sürətdən əvvəl dəqiqlik

Hazır qurğu saatda təxminən 450 qapaq emal edir ki, bu da AlgaeBarn-ın tələbatını ödəyir. Məhsuldarlıq fasiləsiz nəzarətsiz keyfiyyətdən daha önəmli deyildi. Operator qapaqları yükləyir, maşını işə salır və digər işlərinə qayıdır. Boş qidalandırıcı və ya digər nasazlıqlar qurğunu dayandırır və qeyri-müəyyən məhsul istehsal etmək əvəzinə xəbərdarlıq yaradır. 100 qapaqlıq sınaqda 98 hissə yerləşdirmə toleransına uyğun gəldi; iki hissə bilərəkdən konservativ hədlər altında aşkar edilən kiçik mövqe xətalarına görə rədd edildi.

Layihə digər avtomatlaşdırma işləri ilə paralel olaraq təxminən dörd ay çəkdi. O, mütəmadi keçirilən stiker məclislərinə son qoydu; bəzi operatorlar söhbət vaxtını darıxdıqlarını zarafatla desələr də, layihənin əmək xərclərinə və işin dayanmasının qarşısının alınmasına görə ildə təxminən 40.000–50.000 dollar qənaət edəcəyi gözlənilir. Kiçik istehsalçılar üçün əsas nəticə budur: real əməliyyat ehtiyacından başlayın, vaxtı və büdcəni yaradılacaq dəyərə uyğun müəyyənləşdirin, ən sürətli kataloq maşını əvəzinə etibarlı əks əlaqəyə və təkrarlana bilən keyfiyyətə üstünlük verin. Müəssisələr sonradan eyni qurğunu genişləndirəndə əlaqəli qablaşdırma və idarəetmə sistemləri çox vaxt PLC və PAC sistemləri və Honeywell cihazları kimi sensor xətləri ilə birlikdə tətbiq olunur.