利用伺服控制提高分揀效率
發(fā)布日期：2022-04-17 點(diǎn)擊率：52
分揀是將需要運(yùn)送到特定的目的地的產(chǎn)品進(jìn)行匯集、識(shí)別、導(dǎo)入和分離的動(dòng)作。以下討論集中在對(duì)于容器包裝產(chǎn)品的分揀上，如紙箱、盒子和塑料袋，而忽略了對(duì)散裝料分揀的討論，因?yàn)橥ǔＩ倭康倪\(yùn)動(dòng)控制就可完成散裝料的分揀。
分揀系統(tǒng)通常由四個(gè)系統(tǒng)組成。每個(gè)系統(tǒng)執(zhí)行一個(gè)特定的操作：匯集、導(dǎo)入、分揀和分揀后運(yùn)走。在匯集過(guò)程中，已包裝產(chǎn)品從集放式輸送線(xiàn)上的挑選區(qū)開(kāi)始移動(dòng)，在導(dǎo)入?yún)^(qū)經(jīng)過(guò)整理，以進(jìn)行展示。
導(dǎo)入過(guò)程包括：確定每個(gè)產(chǎn)品的目的地（通過(guò)檢查），然后，當(dāng)將產(chǎn)品放到分揀裝置上時(shí)，在產(chǎn)品間留出適當(dāng)?shù)拈g隙。常見(jiàn)的檢查方法包括：外觀檢查、自動(dòng)識(shí)別、條形碼、重量和機(jī)器視覺(jué)。
在分揀過(guò)程中，產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到分揀后發(fā)送或運(yùn)走系統(tǒng)（分揀線(xiàn)）上。很容易將全部分揀作業(yè)與分揀過(guò)程的這一步驟等同起來(lái)，但是沒(méi)有前面和后來(lái)的步驟，分揀步驟只能簡(jiǎn)單的視為分離或轉(zhuǎn)移。
分揀系統(tǒng)的最后操作（分揀后或運(yùn)走）將產(chǎn)品移動(dòng)，以進(jìn)行裝運(yùn)、用貨盤(pán)裝運(yùn)、分段運(yùn)輸，或繼續(xù)移動(dòng)產(chǎn)品，以進(jìn)行額外的分揀。
分揀出產(chǎn)品
匯集和分揀作業(yè)中通常有轉(zhuǎn)向器，轉(zhuǎn)向器需要合理的運(yùn)動(dòng)控制。轉(zhuǎn)向器將產(chǎn)品從一個(gè)路徑（或者輸送機(jī)）移到另一個(gè)路徑上。轉(zhuǎn)向器必須非常快，以便在不擾亂其他產(chǎn)品的情況下改變所選產(chǎn)品的路徑。
可以把這一要求比作將火車(chē)從一個(gè)軌道轉(zhuǎn)換到另一個(gè)軌道上。當(dāng)允許其它火車(chē)通過(guò)主軌道時(shí)，一些火車(chē)轉(zhuǎn)移到側(cè)軌上。但是，在高速分揀機(jī)械中，“火車(chē)”（產(chǎn)品）彼此的距離相對(duì)比較近，而且運(yùn)動(dòng)速度非常快。因此轉(zhuǎn)向器必須同樣快、同樣動(dòng)作，然后返回到起始位置，這樣只有所選產(chǎn)品的路徑發(fā)生了改變。
在大多數(shù)高速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)向器的通道由伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)由三角形運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)命令控制。三角形運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)沒(méi)有保持時(shí)間。這樣使得轉(zhuǎn)向器在下述過(guò)程中的間隔減到最小：轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向，然后返回到起始位置，起始位置是轉(zhuǎn)向器等待進(jìn)行下一個(gè)操作的位置。
導(dǎo)入操作也包括運(yùn)動(dòng)控制。高速導(dǎo)入系統(tǒng)通常使用伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)整產(chǎn)品間的間隙。這里使用火車(chē)作類(lèi)比，假設(shè)有一系列火車(chē)（包裝箱）在主軌道上。目標(biāo)是將領(lǐng)頭的火車(chē)轉(zhuǎn)移到側(cè)軌上，同時(shí)考慮到這樣的可能性：那里已經(jīng)有其它火車(chē)了（可能是積累的產(chǎn)品，等待從分揀線(xiàn)上運(yùn)走）。如果我們?cè)谥鬈壍赖幕疖?chē)間保持恒定的距離，則也許不能將領(lǐng)頭火車(chē)轉(zhuǎn)移走了。所以，我們降低領(lǐng)頭火車(chē)和它后面火車(chē)的速度，以增加后面火車(chē)的間隙，直到側(cè)軌空出為止。
在這樣的定時(shí)操作中所使用的運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)通常是梯形的，因?yàn)檎{(diào)整產(chǎn)品的間隙就是調(diào)整產(chǎn)品以特定速度運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的保持時(shí)間。在許多情況下，加入一定程度的S型曲線(xiàn)，以使產(chǎn)品對(duì)加速和減速的反應(yīng)平穩(wěn)。降低或消除梯形運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)的急動(dòng)度對(duì)保持產(chǎn)品的正確方向會(huì)是非常重要的，對(duì)機(jī)器/系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)還具有額外的好處：更容易。
面對(duì)挑戰(zhàn)
設(shè)計(jì)一個(gè)分揀系統(tǒng)時(shí)所面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)是：知道如何為每個(gè)子系統(tǒng)選擇適當(dāng)?shù)募夹g(shù)。根據(jù)所需的速度，技術(shù)可能涉及下面的全部范圍：從交流感應(yīng)電機(jī)到步進(jìn)和伺服裝置，到機(jī)械裝置（例如，離合器/制動(dòng)器），到氣壓缸。分揀作業(yè)越來(lái)越多的使用伺服機(jī)構(gòu)反映了下述內(nèi)容的上升趨勢(shì)：系統(tǒng)速度和需要建立“全電氣”系統(tǒng)的要求，消除車(chē)間氣源和其他輔助設(shè)備的需要。
另一個(gè)挑戰(zhàn)是必須管理分揀線(xiàn)上的好幾個(gè)產(chǎn)品，這些產(chǎn)品需要不同的速度和運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)。在許多情況下，要求分揀機(jī)械管理這些運(yùn)送中且變化的產(chǎn)品。這使得基于電氣的伺服和步進(jìn)系統(tǒng)更可取，因?yàn)榭梢詫?duì)這些系統(tǒng)進(jìn)行配置，以產(chǎn)生快速和自動(dòng)的變化。從分揀線(xiàn)上傳感器所發(fā)出的信息可以識(shí)別產(chǎn)品，告訴運(yùn)動(dòng)控制器如何操作伺服放大器和電機(jī)。
分揀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者還有使性能最優(yōu)的任務(wù)，使給定產(chǎn)品的速度達(dá)到最大，同時(shí)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行正確的處理。這要求為每個(gè)子系統(tǒng)和待處理產(chǎn)品選擇并使用合適的運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)。
產(chǎn)生差別
用伺服控制的轉(zhuǎn)向器替代機(jī)械的或氣動(dòng)的轉(zhuǎn)向器，這是提高速度和產(chǎn)量的一種方法。使用伺服控制的轉(zhuǎn)向器還消除了對(duì)車(chē)間氣源（氣動(dòng)）的需要，同時(shí)在操作中具有更高的靈活性，包括對(duì)變化產(chǎn)品補(bǔ)充的運(yùn)送響應(yīng)。
通過(guò)使用復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)（例如S型曲線(xiàn)），導(dǎo)入系統(tǒng)受益于更平穩(wěn)的運(yùn)行，同時(shí)使系統(tǒng)速度達(dá)到最大，還保持了產(chǎn)品的準(zhǔn)確排列。不僅產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)狀況更好了，而且機(jī)器的機(jī)構(gòu)所受應(yīng)力更小了，這樣提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。
