摘要：在飲料生產(chǎn)、食品生產(chǎn)和包裝工業(yè)領(lǐng)域中，越來(lái)越多地使用工業(yè)機(jī)器人。與傳統(tǒng)的專用機(jī)床相比較，機(jī)器人系統(tǒng)在產(chǎn)品轉(zhuǎn)換和產(chǎn)品形式轉(zhuǎn)換時(shí)具有更高的靈活性。肉食和香腸生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品包裝證明了這一點(diǎn)。

    除了汽車(chē)制造領(lǐng)域，飲料和食品生產(chǎn)企業(yè)是加工和包裝過(guò)程中，在這類產(chǎn)品包裝容器的衛(wèi)生清潔過(guò)程中，以及飲料食品的堆放、包裝和換包裝的過(guò)程中，工業(yè)機(jī)器人多種多樣的功能使其能夠完成許多特殊的任務(wù)，包括產(chǎn)品的分選、分類和質(zhì)量監(jiān)控。而滿足這些不同應(yīng)用的前提條件則是傳感器、可視化監(jiān)控系統(tǒng)、機(jī)械手以及性能強(qiáng)大的控制軟件和應(yīng)用軟件的研發(fā)。

    與傳統(tǒng)的專用機(jī)床設(shè)備設(shè)備相比較，機(jī)器人系統(tǒng)在產(chǎn)品和產(chǎn)品形式發(fā)生變化時(shí)，始終在產(chǎn)品的生產(chǎn)調(diào)整過(guò)程中具有更好的靈活性。據(jù)ABB公司介紹，在有計(jì)劃、合理的維護(hù)保養(yǎng)情況下，機(jī)器人系統(tǒng)的MTBF（平均無(wú)故障工作時(shí)間）高達(dá)80 000 h。

    按照企業(yè)年工作日220天、每天24h工作計(jì)算，相當(dāng)月機(jī)器人系統(tǒng)能夠連續(xù)無(wú)故障工作15年。同時(shí)，工業(yè)機(jī)器人也保證了生產(chǎn)設(shè)備高的生產(chǎn)安全可靠性。在食品和飲料生產(chǎn)企業(yè)中，衛(wèi)生、清潔是使用工業(yè)機(jī)器人重要的原因之一：在食品、飲料的生產(chǎn)過(guò)程中，使用機(jī)器人大大降低了人工操作時(shí)交叉污染的可能性。
   
    機(jī)器人控制的設(shè)備完成肉制品分揀

    位于Versmold 市的Heinrich Nolke 公司安裝使用了 DE Man 工業(yè)自動(dòng)化公司生產(chǎn)的機(jī)器人控制的塑料包裝線。它成功地完成了原來(lái)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的香腸和肉制品的人工分選、塑料盒裝箱包轉(zhuǎn)、二次包裝等工作。機(jī)器人解決方案以其明顯的節(jié)約生產(chǎn)成本、很高的生產(chǎn)能力和分選能力征服了公司的領(lǐng)導(dǎo)人，從而也保證了生產(chǎn)廠能夠迅速對(duì)市場(chǎng)變化做出反應(yīng)。

    原來(lái)香腸和肉制品生產(chǎn)后階段的瓶頸問(wèn)題是人工配貨：按照市場(chǎng)的變化快速的分選不同的肉類產(chǎn)品。在前一道工序中，生產(chǎn)工人應(yīng)生產(chǎn)出新鮮的肉類食品；手工將塑料薄膜中封裝好的香腸或者肉制品放入E2標(biāo)準(zhǔn)容器中（歐洲標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸規(guī)格為400mmX600mmX200mm、可用標(biāo)準(zhǔn)托板運(yùn)輸?shù)娜忸悓Ｓ萌萜鳎? 根據(jù)香腸的種類不同，在E2標(biāo)準(zhǔn)容器中可以擺放多層香腸；在配貨工位上，生產(chǎn)工人按照用戶訂單從E2標(biāo)準(zhǔn)容器中一層層地取出香腸，用塑料袋封好。
 
    帶識(shí)別系統(tǒng)的機(jī)器人能夠識(shí)別錯(cuò)放物品

    生產(chǎn)負(fù)責(zé)人知道生產(chǎn)技術(shù)中的瓶頸在哪里。他們的解決方案是：采用 De Man公司生產(chǎn)的食品袋自動(dòng)塑封包裝線。這一塑封生產(chǎn)線由多條輸送帶、一臺(tái)ABB公司生產(chǎn)的帶有圖像處理系統(tǒng)的機(jī)器人和一臺(tái)塑封機(jī)組成。生產(chǎn)線中的升降機(jī)把放有香腸、肉制品的標(biāo)準(zhǔn)容器，有時(shí)甚至是雜亂盛放著肉類產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)容器從一層輸送到上層輸送帶上。

    真空吸取的機(jī)械手把標(biāo)準(zhǔn)容器中一層層的肉制品取出，分放在平行運(yùn)輸?shù)妮斔蛶稀?/P>

    由于這些肉制品是無(wú)序的、無(wú)規(guī)律的送達(dá)輸送帶的，因此在下一道包裝之前應(yīng)準(zhǔn)確的分類。這一分類、分選任務(wù)就由帶有攝像監(jiān)控系統(tǒng)的IRB 340 Flexpicker 機(jī)器人人來(lái)承擔(dān)。機(jī)器人的識(shí)別系統(tǒng)能夠識(shí)別肉制品的位置、層次和方向，并把監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)這些數(shù)據(jù)計(jì)算出機(jī)器人所需的運(yùn)動(dòng)軌跡。這樣，機(jī)器人就可以有目的地提取某一層次中的香腸或者肉制品，分類分類放入相應(yīng)的包裝袋塑封設(shè)備中。所有的設(shè)備狀態(tài)和生產(chǎn)過(guò)程都可以用于易于操作使用的觸摸屏進(jìn)行查閱和控制。Nolke 公司所使用的機(jī)器人控制封裝設(shè)備成功完成了不同肉制品包裝時(shí)的分類、分選任務(wù)，每小時(shí)的分選、塑料封能力達(dá)420袋。

    瑞士Molndal市的Robotgrader 公司研發(fā)的IRB 360 Flexpicker 系列機(jī)器人在其工作間里按照固定的重量包裝肉類食品。固定重量的包裝簡(jiǎn)化了食品批發(fā)和零售的計(jì)劃安排，以及倉(cāng)庫(kù)保存和銷(xiāo)售的工作量。對(duì)于食品生產(chǎn)廠來(lái)講，這就意味著給他們的銷(xiāo)售伙伴供了更多的優(yōu)惠：既可避免缺斤短兩，又可避免以過(guò)高的價(jià)格銷(xiāo)售給零售商或者終消費(fèi)者。

    機(jī)器人保證固定重量的包裝

    例如，四塊一組的聯(lián)體塑封包裝的牛排或者重量始終準(zhǔn)確的600g包裝里脊肉等，都屬于固定重量包裝的范疇。為此，在稱重工序中就要稱量出不同重量等級(jí)的肉制品，以滿足不同固定重量肉制品包裝的要求。

    在這一生產(chǎn)過(guò)稱中，使用了Robotgrader 公司的機(jī)器人。這一 機(jī)器人只需一名或者兩名工人對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控即可。根據(jù)對(duì)機(jī)器人生產(chǎn)能力的不同要求，該公司生產(chǎn)的機(jī)器人稱重線可由一臺(tái)或者兩臺(tái)Deltaroboter 組成。相應(yīng)地，由Robotgrader 機(jī)器人組成的稱重生產(chǎn)線也稱之為100、200或者300機(jī)器人稱重線；這里的100、200和300表示的是每分鐘處理的肉或者魚(yú)塊數(shù)，即100塊肉或者100塊魚(yú)（每塊180g）.

    每一塊進(jìn)入機(jī)器人工作間或者從機(jī)器人工作間出來(lái)的肉塊、魚(yú)塊都是由輸送帶輸送的。其中，向機(jī)器人工作間供料的輸送帶為中部的一條或者兩條輸送帶。肉制品輸送帶的兩側(cè)各有一條或者兩條輸送帶。肉制品輸送帶的兩側(cè)各有三條平行的、可由機(jī)器人程序控制的托板和周轉(zhuǎn)箱輸送帶。為此，Robotgrader 公司專門(mén)開(kāi)發(fā)了高效的肉制品分揀算法語(yǔ)言。

    稱好重量的肉塊停放在在機(jī)器人工作間的入口處，并把稱重?cái)?shù)據(jù)傳輸給機(jī)器人分選系統(tǒng)。機(jī)器人可以在狹小生產(chǎn)空間里快速和高重復(fù)精度的按照固定重量進(jìn)行分揀。在正常大批量生產(chǎn)的條件下，95%的稱重誤差都在±2g的標(biāo)準(zhǔn)偏差之內(nèi)，基于標(biāo)準(zhǔn)光電原理的光學(xué)探測(cè)器對(duì)輸入傳送帶上肉類制品的位置、層次和方向進(jìn)行測(cè)定。

    另外，檢測(cè)評(píng)判程序還連續(xù)地對(duì)兩側(cè)各三條輸送帶上的托板和周轉(zhuǎn)箱進(jìn)行監(jiān)測(cè)。每一條輸送帶都可以按照單獨(dú)的節(jié)拍運(yùn)行。Deltaroboter機(jī)器人從輸入傳送帶上取下裝有肉制品的周轉(zhuǎn)箱，首先放到空托板上。分選程序知道每一個(gè)輸送來(lái)的周轉(zhuǎn)箱中肉制品的位置和重量，包括托板上肉制品的位置和重量，也知道每一個(gè)托板上肉制品的累計(jì)重量，保證了快速、可靠的產(chǎn)品取放。

    這種準(zhǔn)確的固定重量標(biāo)準(zhǔn)的秘密在于機(jī)器人控制系統(tǒng)所使用的分揀算法語(yǔ)言——準(zhǔn)確地說(shuō)是組合學(xué)分析語(yǔ)言。由于減少了生產(chǎn)操作人員所產(chǎn)生的費(fèi)用，使得這一機(jī)器人系統(tǒng)的投資回報(bào)率（ROI）不到一年。