機(jī)器人不斷增長的精確性向全球企業(yè)證明了機(jī)器人可以提供更加富有吸引力的產(chǎn)品包裝。在過去，保守人士認(rèn)為，應(yīng)用機(jī)器人意味著昂貴的投資和生產(chǎn)的不確定性。但是，隨著成本的壓力持續(xù)增加，生產(chǎn)企業(yè)開始轉(zhuǎn)而運(yùn)用機(jī)器人，以自動(dòng)化工序完成一些最為費(fèi)時(shí)耗力的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

更加嚴(yán)格的法規(guī)要求和衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，以及機(jī)器人技術(shù)更加卓越的精確性能形成了強(qiáng)有力的推動(dòng)因素，促使機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用不斷壯大。一些技術(shù)創(chuàng)新，比如視覺系統(tǒng)的應(yīng)用、更加出眾的靈活性，意味著機(jī)器人已對一些企業(yè)具備了強(qiáng)大的吸引力。

通力合作

為了減輕成本壓力以及分享專業(yè)經(jīng)驗(yàn)，很多企業(yè)開始通過合作開發(fā)機(jī)器人。例如，博世Sigpack系統(tǒng)公司與CFS公司展開了合作，開發(fā)機(jī)器人系統(tǒng)。歐洲瓦楞紙箱包裝巨頭Smurfit Kappa公司也與發(fā)那科（Fanuc）機(jī)器人展開了合作。

該機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)旨在方便將產(chǎn)品裝入包裝這個(gè)比較耗時(shí)費(fèi)力的環(huán)節(jié)。Smurfit Kappa公司與發(fā)那科以“為企業(yè)減少操作時(shí)間”為目標(biāo)，研發(fā)出多功能、更富柔性的機(jī)器人包裝設(shè)備。作為發(fā)那科機(jī)器人系統(tǒng)的戰(zhàn)略合作伙伴，Smurfit Kappa公司的工程師獲得了先進(jìn)的程序培訓(xùn)和技術(shù)支持，他們采用發(fā)那科公司的“Roboguide”機(jī)器人預(yù)訂仿真軟件驗(yàn)證了系統(tǒng)。“Roboguide”軟件建議的流程可以有效地減少安裝和試運(yùn)行時(shí)間，還提供了可實(shí)現(xiàn)的循環(huán)時(shí)間和生產(chǎn)能力等數(shù)據(jù)信息，這在很大程度上提升了企業(yè)應(yīng)用的信心。

圖1 Sigpack Delta的機(jī)器人采用了先進(jìn)的視覺系統(tǒng)以引導(dǎo)機(jī)器人進(jìn)行操作
在蛋白質(zhì)生產(chǎn)行業(yè)，盡管自動(dòng)化的處理工藝和包裝設(shè)備已經(jīng)被應(yīng)用了一段時(shí)間，但是在包裝這個(gè)工藝環(huán)節(jié)中，還是集中了大量的人力操作。這個(gè)事實(shí)，也是機(jī)器人供應(yīng)商試圖改變的。

當(dāng)前，機(jī)器人技術(shù)可以自動(dòng)地將鮮肉、家禽肉、熏肉、奶酪等產(chǎn)品裝入預(yù)成型的托盤或熱成形包裝，如Sigpack系統(tǒng)就可以完成上述包裝過程。Sigpack提供的Sigpack Delta機(jī)器人技術(shù)，采用了先進(jìn)的視覺系統(tǒng)以引導(dǎo)機(jī)器人進(jìn)行操作。這款機(jī)器人產(chǎn)品現(xiàn)在已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用，比如拾取、碼放糖果餅干等產(chǎn)品，以及在醫(yī)藥、日化行業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)中完成托盤的碼垛工序。

Delta機(jī)器人在冷凍食品行業(yè)也得到了應(yīng)用。冷凍食品的生產(chǎn)環(huán)境為機(jī)器人的應(yīng)用帶來了幾個(gè)特定的挑戰(zhàn)：首先，電器元件必須安裝在設(shè)備之內(nèi)。其次，需要開發(fā)新類型的機(jī)器人夾具。但是，最重要的是，冷凍食品對衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求是非常嚴(yán)格、苛刻的。這要求機(jī)器人不能有任何可能堆積碎屑的表面，必須能用最短的停機(jī)時(shí)間方便地進(jìn)行清潔。因此，機(jī)器人的框架和驅(qū)動(dòng)裝置通常需要由不銹鋼制造的。

持續(xù)創(chuàng)新

應(yīng)用視覺技術(shù)，比如剛才介紹的在Delta機(jī)器人中應(yīng)用的視覺技術(shù)，也是這個(gè)行業(yè)的趨勢。最近，食品、飲料和醫(yī)藥行業(yè)的包裝供應(yīng)商Schubert公司就運(yùn)用視覺技術(shù)進(jìn)行了一系列的產(chǎn)品質(zhì)量控制和檢測。

此外，Schubert英國公司的管理經(jīng)理Alan Law表示，除了已確定的、對產(chǎn)品重量和位置進(jìn)行檢測的視覺技術(shù)之外，公司還開發(fā)了可以判別產(chǎn)品式樣、顏色、表面裝飾的掃描裝置。

Alan Law經(jīng)理表示：“產(chǎn)品圖形、數(shù)據(jù)等信息處理的速度為毫秒級(jí)別，這意味著我們的自動(dòng)化包裝設(shè)備可以為客戶提供更高層次的準(zhǔn)確度和靈活性。此外，基于一系列嚴(yán)格的指標(biāo)，比如產(chǎn)品位置、方向、形狀、顏色以及材料質(zhì)地，機(jī)器人系統(tǒng)可以根據(jù)得到的圖形和數(shù)據(jù)精確地評估產(chǎn)品的質(zhì)量。”

防震動(dòng)的入射光掃描器捕獲產(chǎn)品的顏色信息，此信息隨后被傳輸至包裝線上的拾取機(jī)器人處，以確保質(zhì)量符合要求的產(chǎn)品才被包裝。掃描器上裝配有高倍鏡頭以及高清晰度的LED顯示屏，這可以使產(chǎn)品的圖象具有高分辨率。掃描器獨(dú)特的設(shè)計(jì)，使其在生產(chǎn)速度超過每分鐘30米的帶式運(yùn)送機(jī)面前也應(yīng)付自如。

伯頓（Burton）食品公司在位于英國威爾士蘭達(dá)南（Llantarnam）的烘焙工廠內(nèi)安裝了一臺(tái)Schubert公司的全自動(dòng)包裝系統(tǒng)，用于Jammie Dodgers餅干的生產(chǎn)。伯頓食品公司表示，這條生產(chǎn)線擁有16個(gè)機(jī)器人，每周五天、全天侯不間斷地以每分鐘1700塊餅干的速度完成拾取和包裝工作。機(jī)械手在每個(gè)托盤中裝入八塊Jammie Dodgers餅干。在Schubert公司有史以來最寬的1.6米的輸送機(jī)上，機(jī)械手每分鐘可裝填多達(dá)220個(gè)托盤。

這條生產(chǎn)線還包括了最先進(jìn)的視覺系統(tǒng)，用于對餅干的表面裝飾、形狀及顏色進(jìn)行檢測。入射光掃描器可以記錄下餅干的顏色信息，并將此信息傳輸?shù)骄€上的機(jī)器人處。這樣，生產(chǎn)線即可只包裝質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)的餅干。餅干破損、誤放或是丟失夾心層等，都可以被準(zhǔn)確地識(shí)別出來。

伯頓食品公司的總經(jīng)理Ian Brisco 表示：“Jammie Dodgers餅干之前是采用人工進(jìn)行包裝的。毫無疑問，這是一個(gè)單調(diào)乏味、勞動(dòng)強(qiáng)度很大的操作環(huán)節(jié)。但是，Schubert系統(tǒng)的到來改變了這一切，它超出了我們所有人的預(yù)期。”

包裝箱，大小都適宜

Sigpack系統(tǒng)和CFS公司并不是成功將機(jī)器人技術(shù)運(yùn)用于包裝的唯一企業(yè)。在2008年年末舉辦的PackExpo展會(huì)上，Bradman Lake公司曾展示了其創(chuàng)新系列的機(jī)器人裝箱機(jī)。Bradman Lake公司的AX裝箱機(jī)擁有緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該制造者表示，AX裝箱機(jī)將取代多功能包裝機(jī)，它可以在同一框架結(jié)構(gòu)內(nèi)，對0201型瓦楞紙箱以及半開槽紙箱自動(dòng)地成型、裝填以及封合。在這個(gè)系統(tǒng)中，機(jī)器人可以以每分鐘120個(gè)紙盒/紙箱的最大輸出速度進(jìn)行生產(chǎn)，而具體的生產(chǎn)速度則由內(nèi)裝產(chǎn)品的形狀和規(guī)格決定。

德國庫卡（kuka）公司擁有一款高速的機(jī)器人系統(tǒng)。這臺(tái)系統(tǒng)配備了標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械手，每分鐘可以包裝24個(gè)每包25kg的包裝單元。庫卡KR 180PA機(jī)器人以重量輕為特點(diǎn)，同時(shí)擁有碳纖維操作臂以及設(shè)計(jì)獨(dú)特的夾持工具。這些獨(dú)特的設(shè)計(jì)使得KR 180PA機(jī)器人可以對一系列塊狀的產(chǎn)品進(jìn)行托盤碼放，比如食品加工行業(yè)應(yīng)用的原料配料、骨料以及化工用品。

此外，庫卡公司的四軸機(jī)器人表現(xiàn)出了出眾的多功能性，它的移動(dòng)范圍為3.2m，可以將托盤碼放到3m高的高度位置。德國庫卡公司表示，這臺(tái)機(jī)器人可以連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)20000個(gè)小時(shí)，而在此之后的維護(hù)通常只需要大約3個(gè)小時(shí)。客戶還可以對它進(jìn)行改善，以滿足新需求，比如客戶可以安裝一個(gè)多功能的夾持工具以滿足新需要，這樣，機(jī)器人就可以處理更多數(shù)量的包裝。機(jī)器人也可以勝任拆垛任務(wù)，比如可以針對包含一種或多種型號(hào)托盤、紙箱包裝、塑料容器進(jìn)行拆垛。