Lepels aan de lopende band

Voor kinderen alleen het allerbeste: Dat dacht ook systeemintegrator MODU System in Maleisië en bijgevolg koos hij voor een KR DELTA van KUKA. De highspeed robot in de Hygienic Machine-uitvoering is perfect voor zijn taak: het snel en hygiënisch verdelen van maatlepels voor babyvoeding. De KR DELTA kan zelfs meer dan dat.

Hogere hygiëne-eisen, duurzame oplossingen

Hygiëne is een fundamenteel bestanddeel van voedselveiligheid – en vormt een uitdaging in de voedingsmiddelenindustrie. Belangrijke factoren zijn onder meer strengere hygiëne-eisen voor de productieruimten, de reiniging en desinfectie van oppervlakken en apparatuur, maar ook geschoold en gezond personeel. De Maleisische systeemintegrator MODU System wil met zijn knowhow op het gebied van robotgebaseerde automatiseringsoplossingen de sector ondersteunen. het bedrijf wordt bijgestaan door KUKA; dat de ideale robot voor deze eisen in zijn portfolio heeft: de KR DELTA. „We willen dat onze klanten vertrouwen in ons hebben”, zegt Rajinderjit Singh, regionaal hoofd van MODU System. Daarom hebben we veel geïnvesteerd in technologieontwikkeling en werken we nauw samen met partners zoals KUKA om een duurzamere oplossing voor robotica te vinden.”

Pick&Place: Het is een primeur!

Deze oplossing is te vinden in Klang, gelegen ten westen van Kuala Lumpur. Twee KR DELTA-robots pakken maatlepels van een transportband en plaatsen deze in open transportzakken op een tweede transportband. Deze bestaan op hun beurt uit een zak met babyvoeding. Naast de zak bevindt zich een vrije zone met een sticker met een barcode. "Wanneer de robot de vrije zone via de camera detecteert, weet hij dat hij daar een lepel moet plaatsen", zegt Singh. Een andere machine duwt vervolgens de zak en de lepel in een doos. Als de zak daarentegen de sticker bedekt, wordt er geen lepel geplaatst, omdat de machine anders zou kunnen vastlopen tijdens het inpakken. Wat relatief eenvoudig klinkt, is in feite het samenspel van verschillende systemen in de lopende productie die hand in hand werken.

Pick & Place applicatie met lepels — De KR DELTA plaatst de lepels naast het zakje met de babyvoeding. In de volgende processtap worden beide onderdelen in de verpakking geplaatst

KR DELTA scoort in de voedingsindustrie

"De oplossing is natuurlijk gecentreerd rond de KR DELTA, die dankzij zijn roestvrijstalen behuizing in direct contact kan komen met voedsel," legt KUKA medewerker Lim Jia Ming uit. De corrosiebestendige roestvrijstalen behuizing van de robot is ontworpen volgens de Duitse LFGB en US FDA voedselnormen. Hij voldoet ook aan de Europese CE certificatie en de Duitse TÜV veiligheidsfunctie certificatie. De robot is beschermd tegen stof en vocht met beschermingsgraad IP 67 en kan daarom ook onder hoge druk en met alkalische of zure reinigingsmiddelen worden gereinigd - wat vanuit hygiënisch oogpunt perfect is voor de levensmiddelenindustrie.

Tot wel 80 lepels per minuut

De KR DELTA overtuigt echter niet alleen door zijn fraaie uiterlijk, maar is ook bijzonder snel: met een cyclustijd van slechts 0,5 seconde is de KR DELTA bij uitstek geschikt voor pick-and-place-opdrachten. "Dit betekent dat de twee robots ongeveer 80 lepels per minuut kunnen verwerken", zegt Jia Ming. Tegelijkertijd werken ze uiterst nauwkeurig: potentiële handmatige fouten kunnen zo worden vermeden. Vóór de automatisering werd deze processtap bij de babyvoedingsfabrikant handmatig uitgevoerd - een potentiële bron van gevaar. Met de robot in de Hygienic Machine-uitvoering is dit een volstrekt hygiënische werkstap. Bovendien is de hele oplossing zeer compact. De twee robots zijn aan het plafond boven de assemblagelijnen gemonteerd en hebben elk een installatiegebied met een diameter van slechts 350 mm. Een van de grootste uitdagingen was aanvankelijk de nauwkeurige kalibratie. Dit is een voorwaarde om de twee KR DELTA's in staat te stellen de lepels met hoge snelheid nauwkeurig te grijpen.

Een kwestie van de juiste positie

Dankzij de combinatie van het softwarepakket KUKA.VisionTech, een krachtige tol voor 2D-objectherkenning, en KUKA.PickControl kan de KR DELTA objecten van een bewegende transportband oppaken en op andere plaatsen afleggen. „Een camera met beeldverwerking detecteert de positie van de lepels op de band, terwijl een tweede de zakken op een andere transportband deteceert. Het systeem berekent dan de afgelegde afstand en de exacte positie waar deze zich bevinden”, legt Jia Ming van KUKA uit. Dankzij KUKA.PickControl kunnen ook meerdere KR DELTA eenvoudig worden gecoördineerd, geïntegreerd en aangestuurd. De software zorgt bovendien voor een probleemloos en energie-efficiënt productieproces.

Offline programmeren, in realtime testen

Bovendien ondersteunt KUKA.PickControl flexibele patronen. Dit betekent dat klanten vooraf verschillende positioneringspatronen kunnen definiëren en eenvoudig kunnen wisselen door verschillende scenario's te kiezen op basis van hun huidige vereisten”, zegt Jia Ming. MODU System gebruikte bovendien KUKA.Sim om de voorschriften van de klant te vergelijken en te testen. De hiermee gemaakte 3D-simulatie kan later aan de echte sturing worden overgedragen. KUKA.Sim is een slimme simulatiesoftware die een efficiënte offlineprogrammering van KUKA robots mogelijk maakt. Met functies zoals de bereikbaarheidscontrole en botsingsherkenning kon de voedingsproducent al op voorhand garanderen dat de gebruikte robotprogramma's en werkcel lay-outs echt realiseerbaar zijn.

De robot is kieskeurig

Een andere uitdaging is de vorm van de lepel, inclusief het handvat. De vorm bepaalt waar de KR DELTA hem kan vastpakken. "Een oplossing is om een donker detectiegebied te gebruiken om uit te zoeken welke oriëntatie van de lepel het beste is", zegt Rajinderjit Singh van MODU System. Er werd vastgesteld dat slechts een paar oriëntaties aanvaardbaar zijn voor orderverzameling. Als de oriëntatie buiten de gespecificeerde instellingen valt, negeert de robot de lepel en grijpt hij een andere. "Het voordeel is dat we zo de cyclustijd van de robot nog verder kunnen verbeteren", legt Singh uit.

Lepel filteren gemakkelijk gemaakt

De beeldverwerking kan ook overlappende lepels aan. De filterinstelling is dus een van de belangrijkste aspecten van de toepassing. Een voorbeeld van deze functie is de radiusfilter, die overlappende lepels binnen een gebied detecteert en negeert. Jia Ming legt uit: "Je kunt het zien alsof de eerste robot de bovenste lepel oppakt, maar dan is de onderste lepel verkeerd uitgelijnd. Met deze filterfunctie wordt de lepel in kwestie genegeerd door de tweede robot." Om dit scenario bij voorbaat te voorkomen en de verwerking door de robot te vereenvoudigen, is er een lift voor de assemblagelijn geplaatst. Deze wordt gevolgd door een trilunit die de lepels optimaal scheidt.

Het systeem is zeer eenvoudig te bedienen, ziet er goed uit, en onze klant uit de voedingsindustrie was overtuigd door het duidelijke robotontwerp van roestvrij staal. Ik ben zeer tevreden over de automatisering.

Rajinderjit Singh, regionaal hoofd MODU System

Blauw, groen of oranje: De lepelkleur speelt geen rol

Hoewel de vorm van de maatlepels altijd hetzelfde is, verschillen ze in kleur: de klant gebruikt blauwe, groene en zelfs oranje exemplaren in zijn bedrijf. De verschillende kleuren vormden aanvankelijk een extra uitdaging: "Als de klant bijvoorbeeld een blauwe lepel gebruikt, is het beste licht voor het vision-systeem om de lepelpositie te detecteren rood. Door een combinatie van verschillende verlichtingskleuren te gebruiken, konden we de beeldverwerkingstijd verkorten," zegt Singh. Daarom werd besloten om RGB-verlichting te gebruiken. Een camera voor eindinspectie controleert het hele proces. "De klant heeft veel vertrouwen in de automatiseringsoplossing die door KUKA en MODU System werd ontwikkeld", legt Singh uit. "Zelf zijn we erg onder de indruk van het roestvrijstalen ontwerp van de KR DELTA en geloven we dat de toepassing bij uitstek geschikt is voor de voedingsindustrie, die veel nadruk legt op hygiëne."