Sensoryka i robotyka na targach AUTOMATICA 2012

Znacząca większość odwiedzających pochodziła z Niemiec, Polski, Austrii, Włoch, Czech, Szwajcarii, Turcji, Francji i Rosji. W porównaniu do wcześniejszej edycji targów liczba wystawców zwiększyła się o blisko 25 %, a zasięg imprezy można uznać za globalny, gdyż odwiedzający imprezę przybyli z pięciu kontynentów.

Nowości z dziedziny robotyki

Można śmiało stwierdzić, że podczas targów Automatica 2012 swoje rozwiązania zaprezentowali wszyscy liczący się producenci robotów obecni na europejskim rynku. Każdy prezentował swoje najlepsze i najnowsze rozwiązania.

ABB – bezpieczna współpraca człowieka z maszyną

Najbardziej przyciągającym elementem stoiska firmy ABB był prezentowany funkcjonalny model koncepcyjny dwuramiennego robota o nazwie FRIDA (Flexible Robot Industrial Dual Arm), który współpracuje z człowiekiem we wspólnej przestrzeni roboczej. Zwarta i elegancka konstrukcja łączy w jednym korpusie kompletny system sterowania z dwoma mechanicznymi ramionami. Dzięki zastosowaniu aktywnej sensoryki, kontrolującej wpływ środowiska na robota, może on bezpiecznie wykonywać czynności manipulacyjne w bezpośrednim sąsiedztwie człowieka. Potrafi on sygnalizować swoją gotowość do pracy poprzez dotknięcie operatora.

Comau – robotyzacja procesów zgrzewalniczych

Szczególną uwagę odwiedzających halę B2 zwracało przestronne stanowisko włoskiego producenta, które w połączeniu z nowymi produktami dawało wrażenie powiewu świeżości. Opracowany na potrzeby procesów zgrzewalniczych robot serii Smart5 NJ4, z możliwością zabudowania pełnego pakietu przewodów spawalniczych przez całą długość robota, od podstawy do nadgarstka wykonany jest w technologii Hollow Whrist.

Takie rozwiązanie daje unikatowe możliwości przy projektowaniu procesów produkcyjnych, w szczególności w przemyśle samochodowym, gdzie zdolność do pracy w ograniczonej przestrzeni jest wysoko ceniona. Jeżeli dodamy, że w ośrodku pod Turynem firma Comau opracowała nowe szczęki zgrzewalnicze, które dzięki redukcji masy i kompaktowej budowie pozwalają na lepsze wykorzystanie możliwości ruchowych robota, uzyskujemy obraz firmy wszechstronnie przygotowanej do robotyzacji procesów zgrzewania.

Fanuc – system sterowania R30iB

Jak na wielu innych imprezach, stoisko firmy Fanuc przypominało oazę tętniącą żółtą energią. Tradycyjnie obecni tu byli liczni przedstawiciele firm partnerskich i integratorów, prezentujących rozwiązania z wykorzystaniem robotów Fanuc. Prezentowane były roboty od najmniejszych po największe, zarówno modele znane, jak i te rzadziej spotykane. Najnowsze dzieło inżynierów firmy – system sterowania R30iB, pokazuje raczej ewolucyjne niż rewolucyjne podejście do rozwoju.

Kuka – rodzina lekkich robotów Agilus

Znaczną część powierzchni hali B3 zajmowało stanowisko firmy Kuka. Oprócz całej gamy robotów z rodziny Quantec prezentowana była nowa wersja szafy sterowniczej KRC4 w wykonaniu kompaktowym oraz nowa kinematyka. Rodzina robotów Agilus reprezentowana była przez pierwszego przedstawiciela o udźwigu 6 kg i zasięgu 900 mm. Lekki, szybki i precyzyjny – tak podsumowują jego zalety specjaliści z augsburskiego koncernu. W połączeniu z szafą sterowniczą KRC4 Compact, przy możliwości osiągnięcia ponad 350 cykli na minutę Agilus tworzy groźną konkurencje dla robotów o małym udźwigu.

Reis – panel kontrolny ReisPAD

ReisPAD to nowy panel kontrolny firmy Reis Robotics. Ma on formę tabletu z dotykowym ekranem o przekątnej 10,4″. Panel ma umożliwiać obsługę i programowanie we w pełni konfigurowalnym środowisku. Za wyjątkiem funkcji związanych z obwodem bezpieczeństwa, całość sterowania i programowania odbywa się z użyciem wirtualnych suwaków rozmieszczonych na trzech bokach ekranu. Tworząc układ C, są zawsze łatwe do odnalezienia. Dodatkowe opcje to wersja do pracy z użyciem sieci bezprzewodowej oraz możliwość przełączania się pomiędzy wieloma robotami.

Schunk – ramiona o konstrukcji modułowej

Powerball Light Weight Arm LWA 4 – tak brzmi pełna nazwa nowego dzieła inżynierów firmy Schunk. Jest to kompaktowe rozwiązanie do modułowej budowy ramion w robotyce stacjonarnej lub mobilnej. Mocna strona LWA 4 to przede wszystkim stosunek masy do udźwigu. Przy 12 kg masy własnej ramię może unieść do 6 kg przy zasięgu do 700 mm. Dzięki zwartej budowie modułów umożliwia tworzenie konstrukcji do pracy w ciasnych przestrzeniach.

Innowacyjność i solidność opracowania zapewniły firmie Schunk wyróżnienia dla tego produktu podczas targów Automatica 2012.

„Blue Competence” – inżynieria lepszego świata

Olbrzymim zainteresowaniem – i to zarówno wystawców, jak i odwiedzających – cieszył się program stowarzyszenia niemieckich inżynierów konstruktorów przemysłowych VDMA (Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau) promowany pod nazwą „Blue Competence”. Ideą inicjatywy jest zwrócenie uwagi na fakt, że istniejące rozwiązania technologiczne już dziś umożliwiają oszczędzanie energii i surowców, a co za tym idzie, zgodnie z mottem kampanii „Engineering a better Word”, dbanie o lepsze jutro naszej planety. Podczas targów Automatica w programie „Blue Competence” uczestniczyło blisko trzydzieści znanych firm i instytucji, które poprzez udział w nim podkreślały innowacyjność stosowanych przez siebie rozwiązań technicznych oraz odpowiedzialność za środowisko naturalne.

Nowości z dziedziny urządzeń pomiarowych

Wprawdzie wielu spośród czołowych producentów czujników było nieobecnych na tegorocznych targach Automatica, ale biorąc pod uwagę nie tak znowu duży rozmiar całej imprezy oraz fakt, że równolegle w Norymberdze odbywały się targi Sensor+Test, różnego rodzaju czujniki i systemy wizyjne stanowiły dość liczną grupę wśród prezentowanych wyrobów. Dodatkowo, właściwie na prawie każdym stoisku, można je było dostrzec jako „tło” – wyposażenie niezbędne do zaprezentowania działania innego produktu lub systemu, co świadczy o istotnej roli sensoryki w automatyzacji.

Balluff – redundantny przetwornik położenia liniowego

Wśród rozwiązań prezentowanych na targach przez firmę Balluff znalazł się magnetostrykcyjny przetwornik położenia liniowego BTL7. Cechą wyróżniającą ten przyrząd jest zastosowanie w nim, zależnie od wersji, dwóch lub trzech niepowiązanych ze sobą torów pomiarowych i układów elektronicznych. Redundancja sygnałów pomiarowych w połączeniu z solidną metalową obudową o stopniu ochrony IP67 oraz bezdotykową zasadą pomiaru zwiększa niezawodność działania urządzenia, a więc i całej instalacji, w której ono pracuje. Dzięki swojej budowie przetwornik ten może łatwo zastąpić nieredundantne przetworniki w już istniejących systemach, w których potrzebne jest podwyższenie bezpieczeństwa pracy. Zakres wskazań wynosi od 0–25 mm do 0–2000 mm, natomiast powtarzalność 0,005 mm.

Baumer – bezłożyskowy enkoder w wersji mini

Jedną z ciekawszych pozycji wystawionych przez przedsiębiorstwo Baumer ze Szwajcarii był enkoder MHAD. Jest to najnowszy i zarazem najmniejszy enkoder z szerokiej gamy bezłożyskowych enkoderów magnetycznych oferowanych przez tego producenta. Został on opracowany z myślą o instalacji w ciasnych miejscach. Szerokość pierścienia magnetycznego wynosi 20 mm, a średnica jego otworu to 42 mm, dzięki czemu nie musi on być montowany na zakończeniu wału. Wysoka niezawodność pracy urządzenia, wynikająca z magnetycznej zasady jego działania (brak fizycznego kontaktu między głowicą pomiarową a pierścieniem magnetycznym, odporność na kurz, brud i wilgoć), dodatkowo wzrasta dzięki możliwości instalacji do czterech głowic pomiarowych wokół pierścienia magnetycznego (układ redundantny), jak również przez brak łożysk i solidną obudowę głowic o stopniu ochrony IP67. Omawiany enkoder umożliwia przeprowadzanie pomiarów absolutnych (z 16-bitową rozdzielczością) oraz inkrementalnych (do 8192 impulsów na obrót). Dostępne są wersje z interfejsem SSI lub CAN.

di-soric – radarowa detekcja ruchu, także przez ścianę

Radarowy czujnik ruchu RS40 to jedna z nowości zaprezentowanych w Monachium przez firmę di-soric. Produkt ten otwiera nowe możliwości w obszarze bezdotykowej detekcji i pomiaru ruchu. Zakres wykrywania ruchu jest regulowany i może wynosić do 6 m, przy czym, w zależności od tego, czy obiekt się zbliża, czy oddala, sygnał jest przekazywany jednym z dwóch od dzielnych wyjść przełączających. Omawiany czujnik pracuje również w sytuacji, gdy pomiędzy nim a poruszającym się przedmiotem znajduje się ściana wykonana z niemetalowego materiału. Może zatem znajdować się w innym pomieszczeniu. Wydaje się to korzystne na przykład w sytuacji, gdy nie wystarcza zastosowana metalowa obudowa o stopniu ochrony IP67 lub gdy przekroczony jest dopuszczalny zakres temperatury pracy.

Contrinex – czujnik zbliżeniowy do wymagających aplikacji

Na stoisku firmy Contrinex pokazano w tym roku m.in. rodzinę indukcyjnych czujników zbliżeniowych C44. Serię tę wyróżnia szereg cech: oferująca 5 możliwości ustawienia obrotowa głowica w kształcie sześcianu o długości krawędzi 40 mm, stopień ochrony IP69K oraz zwiększony zakres temperatur pracy (od –25 °C do +85 °C). Odległość, przy której następuje przełączenie, sięga 40 mm, co znacznie ogranicza ryzyko uszkodzenia mechanicznego z powodu uderzenia przez zbliżający się wykrywany obiekt. Dostępne są wykonania dwu- oraz czteroprzewodowe normalnie otwarte oraz normalnie zamknięte.

Sensopart – miniaturowy czujnik refleksyjny

Niemiecka firma Sensopart zaprezentowała na swoim stoisku m.in. laserowy czujnik odbiciowy serii F10. Jest to najmniejszy przyrząd tego rodzaju na rynku (21 mm × 15 mm × 8 mm). Dzięki temu jest on odpowiedni do instalacji szczególnie tam, gdzie jest mało miejsca. Dodatkowo, dla łatwego montażu i regulacji położenia czujnika przewidziano specjalne klamry zaciskowe. Pomimo niewielkich wymiarów czujnik ma tyle samo lub nawet więcej funkcji niż niejeden czujnik standardowej wielkości. Zamknięcie pełnowartościowego urządzenia w tak małej obudowie stało się możliwe głównie dzięki zastosowaniu układu elektronicznego typu ASIC. Układ ten posiada zaawansowaną funkcję eliminacji wpływu tła na drodze triangulacji. W połączeniu z precyzyjnym układem optycznym, dającym ostrą wiązkę światła laserowego, pozwala on na detekcję obiektów o wielkości 0,5 mm z odległości 60 mm na jasnym lub błyszczącym tle, i to nawet w przypadku zmiany rodzaju ich powierzchni lub koloru. Umieszczony na obudowie przycisk Teach-In oraz diody pozwalają na wygodne programowanie czujnika, a wzmocnienie materiału obudowy włóknem szklanym zapewnia jej dużą wytrzymałość mechaniczną. Oprócz omówionego czujnika odbiciowego, w ramach serii F10 firma Sensopart oferuje czujniki refleksyjne oraz bariery.

Sick – kurtyna pomiarowa z nadajnikiem i odbiornikiem w jednej obudowie

Nowością w ofercie przedstawionej przez firmę Sick były kurtyny pomiarowe serii FLG (Frame Light Grid). Cechą szczególną tych kurtyn jest umieszczenie we wspólnej obudowie (mającej postać ramy) nadajnika i odbiornika, co upraszcza instalację tych przyrządów (znika konieczność ustawiania dwóch oddzielnych elementów względem siebie). Mogą one pracować zarówno w trybie dynamicznym (np. w kontroli wypadania wykrawanych przedmiotów), jak i statycznym (np. w kontroli zerwania nici w przemyśle tekstylnym). Przy wymiarach „ramy” wynoszących 250 × 200 mm możliwa jest detekcja zarówno małych (dwumilimetrowych), jak i dużych obiektów. Funkcja ustawienia trybu pracy, czułości i długości impulsów pozwala na dopasowanie działania przyrządu do konkretnego zastosowania, zapewniając na przykład niewykrywanie przypadkowych obiektów typu wióry.

Leuze electronic – szybki, laserowy czujnik triangulacyjny

Laserowy czujnik triangulacyjny LES 36 produkcji Leuze electronic pozwala na jednoczesny pomiar wysokości (do 800 mm), szerokości (do 600 mm) oraz położenia obiektów. Jest to możliwe dzięki rzutowaniu na powierzchnię mierzonego przedmiotu linii laserowej zamiast kropki. Linia ta jest odwzorowywana w odbiorniku CMOS w postaci profilu 2D. Cztery okna pomiarowe i 16 predefiniowanych programów pomiarowych pozwalają na znaczne ograniczenie czasu potrzebnego do przygotowania czujnika do konkretnego zadania. Dane pomiarowe z urządzenia przekazywane są dalej poprzez wyjście analogowe, Ethernet lub Profibus.

Stemmer Imaging – zaawansowany, szybko konfigurowalny skaner laserowy

Podobną do przedstawionego wyżej czujnika LES 36 zasadę działania ma kanadyjski czujnik LMI Gocator serii 2300, zaprezentowany na targach przez firmę Stemmer Imaging. Przyrząd ten wyposażono jednak w znacznie bardziej rozbudowane oprogramowanie, które jest dostępne z poziomu przeglądarki internetowej, a zatem nie ma konieczności instalowania na komputerze dodatkowych programów. Wbudowany software umożliwia m.in. tworzenie modeli trójwymiarowych, ich wizualizację oraz pomiar wybranych elementów geometrycznych wraz z określaniem ich zgodności z wymaganiami, a także rozpoznawanie elementów i ich sortowanie. Wszystkie wyniki mogą być zapisywane do dalszej analizy. Ustawienie konkretnego zadania pomiarowego nie wymaga programowania – wystarczy wybrać rodzaj pomiaru i zaznaczyć na modelu elementy, które mają być mierzone. Rozwiązanie to w połączeniu z fabryczną kalibracją czujnika sprawia, że przygotowanie urządzenia do realizacji konkretnego zadania zajmuje kilka minut, a nie godzin lub nawet dni. Małe gabaryty obudowy, mającej stopnień ochrony IP67, oraz możliwość wyboru między różnymi sygnałami wyjściowymi (cyfrowe, analogowe 4–20 mA, RS-485) ułatwiają integrację z całym systemem. Warto zwrócić też uwagę na wysoką rozdzielczość przyrządu (1280 pikseli), częstotliwość skanowania (5 kHz) oraz opcję budowy sieci składających się z wielu czujników realizujących bardziej skomplikowane zadania pomiarowe.

Isra Vision – szybki i dokładny skaner 3D do rozpoznawania obiektów w pojemnikach

3D SHAPEscan produkowany przez Isra Vision to sensor do aplikacji przeznaczonych do wyciągania elementów z pojemników i dostarczania w inne miejsce procesu produkcji (ang. bin picking). Działanie tego przyrządu polega na skanowaniu zawartości pojemnika przy użyciu dwóch kamer oraz linii laserowej, która jest rzutowana na znajdujące się w nim obiekty. Następnie tworzona jest chmura punktów 3D, co pozwala na rozpoznanie kształtów geometrycznych, detali oraz określenie ich położenia. Zastosowanie tego skanera eliminuje konieczność sortowania elementów oraz ich dokładnego ustawiania w pojemnikach. System jest elastyczny – zmiana asortymentu nie pociąga za sobą konieczności wymiany elementów mechanicznych. Bardzo istotna jest również szybkość działania. Określenie pozycji elementów w skrzyni o wymiarach 1200 mm × 1000 mm × 800 mm trwa krócej niż 4 s i jest realizowane z dokładnością do kilku milimetrów.

Marcin Kamiński, Mateusz Kieniewicz
Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP