乳制品包裝產(chǎn)業(yè)采用回轉(zhuǎn)式貼標(biāo)機(jī)提高產(chǎn)量
上海光明乳業(yè)股份有限公司于2019年6月在我司定制了主旋轉(zhuǎn)盤為32工位的定點(diǎn)定位回轉(zhuǎn)貼標(biāo)機(jī)，目前已經(jīng)通過驗(yàn)證投入生產(chǎn)線。在傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)貼標(biāo)機(jī)原則上，一臺(tái)被設(shè)計(jì)為回轉(zhuǎn)式的現(xiàn)代化貼標(biāo)機(jī)的結(jié)構(gòu)主體總是不相同的，這些貼標(biāo)機(jī)的貼標(biāo)速度及定點(diǎn)定位指向能力較高，以牛奶灌裝速度和自動(dòng)化生產(chǎn)線的傳輸速度每小時(shí)的玻璃瓶或容器數(shù)量計(jì)，原有回轉(zhuǎn)貼標(biāo)機(jī)它們由一個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)6個(gè)工位組成，轉(zhuǎn)臺(tái)的外緣上安裝著轉(zhuǎn)盤，在貼標(biāo)期間接納容器定向貼標(biāo)。
上海光明乳業(yè)股份有限公司于2019年6月在我司定制了主旋轉(zhuǎn)盤為32工位的定點(diǎn)定位回轉(zhuǎn)貼標(biāo)機(jī)，目前已經(jīng)通過驗(yàn)證投入生產(chǎn)線。在傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)貼標(biāo)機(jī)原則上，一臺(tái)被設(shè)計(jì)為回轉(zhuǎn)式的現(xiàn)代化貼標(biāo)機(jī)的結(jié)構(gòu)主體總是不相同的，這些貼標(biāo)機(jī)的貼標(biāo)速度及定點(diǎn)定位指向能力較高，以牛奶灌裝速度和自動(dòng)化生產(chǎn)線的傳輸速度每小時(shí)的玻璃瓶或容器數(shù)量計(jì)，原有回轉(zhuǎn)貼標(biāo)機(jī)它們由一個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)6個(gè)工位組成，轉(zhuǎn)臺(tái)的外緣上安裝著轉(zhuǎn)盤，在貼標(biāo)期間接納容器定向貼標(biāo)。
回轉(zhuǎn)貼標(biāo)機(jī)除轉(zhuǎn)臺(tái)外，貼標(biāo)機(jī)還有讓玻璃瓶、PE瓶等被貼物品通過旋轉(zhuǎn)星輪進(jìn)入貼標(biāo)機(jī)和從貼標(biāo)機(jī)中出來的輸入-輸出傳送帶，圍繞機(jī)器的一個(gè)或多個(gè)標(biāo)簽分配器將標(biāo)簽由一個(gè)輥?zhàn)踊蛞粋€(gè)長(zhǎng)標(biāo)盒送往貼標(biāo)站進(jìn)行精確貼標(biāo)，壓瓶頭從上部將瓶子或容器壓在托瓶轉(zhuǎn)盤上，使其在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不會(huì)跌倒。通常情況下，現(xiàn)代化貼標(biāo)機(jī)的托瓶轉(zhuǎn)盤采用分散式伺服驅(qū)動(dòng)器。
由于托瓶轉(zhuǎn)盤的位置不斷變化，貼標(biāo)機(jī)生產(chǎn)廠家不能安裝固定的凸輪，只有使用適時(shí)伺服技術(shù)才能確保貼標(biāo)機(jī)的高度靈活性。為了準(zhǔn)確定位標(biāo)簽，貼標(biāo)機(jī)必須讓待貼標(biāo)容器轉(zhuǎn)動(dòng)到相應(yīng)位置，為此需要一個(gè)機(jī)構(gòu)或傳感器來確定標(biāo)簽在瓶子上的準(zhǔn)確位置，它可以是一條接縫或一個(gè)標(biāo)記。傳感器識(shí)別標(biāo)記，并將信息發(fā)送給上一級(jí)的伺服系統(tǒng)，由此實(shí)現(xiàn)托瓶轉(zhuǎn)盤的準(zhǔn)確定位。
根據(jù)要求的定位策略
回轉(zhuǎn)貼標(biāo)機(jī)解決方案，貼標(biāo)機(jī)通過一個(gè)機(jī)械裝置將待貼標(biāo)容器放到特定位置上，例如通過一個(gè)機(jī)械凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)待貼標(biāo)的瓶子，直到瓶底部或瓶側(cè)面的一個(gè)接縫或標(biāo)記嵌入機(jī)械制動(dòng)裝置為止。
這意味著更換瓶型或其它包裝物時(shí)機(jī)械成本會(huì)很高，因?yàn)槿绻麑?duì)準(zhǔn)縫發(fā)生變化，對(duì)準(zhǔn)單元就必須整個(gè)更換，在最壞的情況下甚至還包括機(jī)械凸輪。
只有待貼標(biāo)容器的類型基本不變，對(duì)靈活性的要求也不太高時(shí)，使用機(jī)械對(duì)準(zhǔn)才有意義。
使用傳感器和光線感應(yīng)器的解決方案
這種貼標(biāo)機(jī)根據(jù)需要的位置通過傳感器對(duì)準(zhǔn)待貼標(biāo)容器，機(jī)器上部的光線感應(yīng)器掃描容器上的接縫或標(biāo)記，然后將其位置發(fā)送給上級(jí)控制器。在機(jī)器的上部安裝傳感器是必要的，因?yàn)橥衅哭D(zhuǎn)盤在進(jìn)瓶和出瓶星輪下面運(yùn)行，而這里并沒有安裝傳感器的空間。實(shí)際上傳感器與在自己前面采用固定速度轉(zhuǎn)動(dòng)的待貼標(biāo)容器一起移動(dòng)。
如果需要傳感器尋找瓶子上的特定標(biāo)記，就使用帶有數(shù)字輸出的傳感器，它們可以直接與分散式伺服控制器連接，瓶子在傳感器前面轉(zhuǎn)動(dòng)，傳感器識(shí)別標(biāo)記，發(fā)出信號(hào)，相連的伺服裝置在固定的平臺(tái)內(nèi)達(dá)到零轉(zhuǎn)速，瓶子由此被準(zhǔn)確定位。
如果貼標(biāo)系統(tǒng)根據(jù)瓶子或容器上的標(biāo)記或圖案工作，機(jī)器中可以使用帶有模擬輸出的傳感器，它也可以直接與分散式伺服控制器連接，與上述系統(tǒng)類似，托瓶轉(zhuǎn)盤會(huì)將待貼標(biāo)容器在隨同旋轉(zhuǎn)的傳感器前面定位展開。
如果傳感器檢測(cè)到以模擬信號(hào)形式出現(xiàn)的標(biāo)記，伺服裝置會(huì)再次回到零轉(zhuǎn)速。與數(shù)字輸出不同的是，為了識(shí)別模擬傳感器，分散式伺服驅(qū)動(dòng)器中的標(biāo)記信息必須是已知的。不過這種方式有一個(gè)明顯的缺點(diǎn)：生產(chǎn)開始前，操作者必須對(duì)系統(tǒng)中針對(duì)相應(yīng)瓶型的所有傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)，這需要時(shí)間，而且出錯(cuò)率會(huì)升高。
準(zhǔn)確和快速：分散式伺服驅(qū)動(dòng)器中的圖案
另一種的方式是，直接在伺服驅(qū)動(dòng)器中確定模擬標(biāo)記信息，由于在分散式伺服驅(qū)動(dòng)器中凸輪的特征十分分散，系統(tǒng)可以儲(chǔ)存模擬數(shù)據(jù)的信號(hào)序列用于曲線數(shù)據(jù)內(nèi)的特定圖案。
更換品種時(shí)，用戶只需要一次性創(chuàng)建用于新圖案的數(shù)據(jù)，然后傳遞給系統(tǒng)中的所有分散式伺服驅(qū)動(dòng)器，這樣就縮短了切換時(shí)間，明顯降低了出錯(cuò)率，從而大幅度節(jié)約了成本。
另一個(gè)方面是識(shí)別標(biāo)記期間整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)間情況，在此重要的是傳感器直接與分散式伺服驅(qū)動(dòng)器相連，對(duì)于一臺(tái)貼標(biāo)能力為36000瓶/每小時(shí)的36工位貼標(biāo)機(jī)而言，可用于對(duì)準(zhǔn)過程的時(shí)間大約為225ms。機(jī)器在這個(gè)時(shí)間內(nèi)必須找到標(biāo)記，然后通過分散式伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行準(zhǔn)確定位。
自動(dòng)化生產(chǎn)線集成攝像系統(tǒng)
現(xiàn)代化全自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)可借助攝像系統(tǒng)完成瓶對(duì)準(zhǔn)，與傳感器方案不同，攝像系統(tǒng)是固定安裝的，在實(shí)踐中多個(gè)攝像機(jī)與一個(gè)進(jìn)行圖像分析的公共攝像機(jī)控制器相連。在這里伺服驅(qū)動(dòng)器也會(huì)將轉(zhuǎn)瓶托盤上的瓶子在攝像機(jī)前展開，使攝像機(jī)能夠看到瓶子。
由于攝像系統(tǒng)是固定安裝的，因此瓶子經(jīng)過攝像機(jī)的圓形截面比較小，進(jìn)行識(shí)別時(shí)攝像機(jī)的數(shù)量決定了必要的采集角度。使用三個(gè)攝像機(jī)時(shí)，每臺(tái)攝像機(jī)必須采集120°的容器展開角度并將這部分圖像發(fā)送給攝像機(jī)控制器，而不是貼標(biāo)機(jī)的上級(jí)控制器。
攝像機(jī)控制器將實(shí)例中的三個(gè)單獨(dú)圖像片段組合成整個(gè)展開的全景圖片，現(xiàn)在攝像機(jī)控制器必須將這一全景圖片與參考圖像進(jìn)行對(duì)比，這些參考圖像是使用者預(yù)先通過帶有相應(yīng)標(biāo)識(shí)的容器制作并儲(chǔ)存的。攝像系統(tǒng)找到標(biāo)識(shí)，測(cè)定修正角度，與參考圖像保持一致。
識(shí)別標(biāo)記需要大量的計(jì)算工作：一方面控制器必須考慮容器的曲率，這里的難度是：每臺(tái)攝像機(jī)創(chuàng)建一個(gè)120°扇面的圖像，而不是影像，如果當(dāng)前容器進(jìn)入下一臺(tái)攝像機(jī)的視頻窗口，下一個(gè)容器就會(huì)進(jìn)入之前的攝像機(jī)區(qū)域，這就需要將圖像正確地排列為全景圖。
另一方面攝像機(jī)控制器必須非常迅速地將修正角度傳遞給貼標(biāo)機(jī)，讓分散式伺服驅(qū)動(dòng)器能夠根據(jù)事先測(cè)定的修正角度進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。如今信息大多會(huì)直接通過實(shí)時(shí)以太網(wǎng)傳輸至相應(yīng)的伺服驅(qū)動(dòng)器，而不是設(shè)備控制器，這樣伺服驅(qū)動(dòng)器可以直接進(jìn)行角度校正。
