Ipar 4.0-ás komponensekkel ellátott gyártócella tervezése minőségellenőrző feladat ellátására
A nyár és ősz folyamán lehetőségem volt munkám során megtervezni és elkészíteni egy olyan gyártó cellát, mely egy alkatrész felületi minőségellenőrzését végzi és Ipar 4.0-ás komponensekkel van ellátva. Ez a feladat sok kihívást tartalmazott magában, de sikerült elkészíteni a demonstrációs cellát.
Ez a cella a következő részekből áll. A minőségellenőrzést egy Keyence gyártású ipari kamera végzi, ami egy UR-3-as kollaboratív robottal alkot egy hálózatot. A roboton is található egy SICK kamera, melynek funkciója a demonstrációs feladatban az alkatrészek érkezésének felismerése. Az alkatrészek adagolását egy saját tervezésű futószalag végzi. A futószalagon a munkadarabokat két motorból és két karból álló sorompó állítja és pozícionálja, majd a robot elhelyezi a képfeldolgozás helyszínére. Ezek vezérlését egy Rapberry Pi mikrokontrolleren írtam meg. Egy folyamat ebben a cellában abból áll, hogy egy munkadarab érkezik, képfeldolgozást követően az eredmény függvényében a robot vagy elhelyezi egy kijelölt helyre a hibás alkatrészt vagyvissza futószalagra. Mindezen elemek között a hálózati kommunikációt is elkészítettem. Létrehoztam egy szerverként funkcionáló programot egy PC-n. Ez a szerver Websocket technológiával kommunikál a mikrokontrollerrel és egy vizuális kezelő felülettel (GUI) és socketen TCP/IP protokoll szerint a robottal. (Ugyan ez a protokoll szerint van összekapcsolva a Keyence kamera képfeldolgozó egysége és a robot.)
Projektfeladat első lépéseként felmértem a cellára vonatkozó igényeket a cég részéről és megismerkedtem a cella elkészítésére már beszerzett elemekkel. Ezután felmértem a beszerzendő hardver és szoftver elemeket és elkezdtem modellezni a minőségellenőrző állomásokat 3D nyomtatáshoz. Emellett elkezdtem tervezni egy futószalagot. A futószalag különböző elemeit más cégekkel gyártattuk, vagy magunk 3D nyomtattuk. A szoftver- és hardver igények teljesülését követően elkezdtem a programozást. Elkészítettem a szervert Node.js és néhány letöltött package segítségével JavaScript nyelven. Elkészítettem egy GUI-t, mely több oldalból áll, HTML struktúrával rendelkezik, JavaScript és CSS elemekkel tettem dinamikussá és vizuálisan letisztultabbá. A kezelőfelület mindeféle releváns adatot megjelenít a rendszerről (hány jó vagy rossz alkatrész készült haladt át eddig, hálózati infoirmációk, az egyes motorok és robotnak az állapotairól visszajelzés és egy külön oldalon megjeleníti a robotra szerelt kamerának az élő képét). A Raspberry Pi-hoz vásároltunk egy HAT elemet, mely lényegében egy előre elkészített motor vezérlő kiegészítő. Ehhez érkezett egy Python könyvtár, amelyekkel könnyedén lehetett tetszőlegesen mozgatni a robotokat. Mivel ez a mozgatás Python nyelven történik, ezért a kommunikációs részt is ezen a nyelven írtam meg. A robot program struktúrája egy nagy switch mely az állapotokat reprezentálja, melyekben a robot (és az egész minőségellenőrző eljárás) lehet. A robot képes kommunikálni két csatornán keresztül. A képfeldolgozást a Keyence kamerán megadott segítő lépéseken keresztül készítettem el, hogy felismerje az érkező alkatrészeken a karcolás, ütődés és egyéb hibákat. Ezekről üzenetet küld a robotnak, mely azt továbbítja az összes többi node-nak.
Ez a cella reprezentálja a technológia fejlődését és az informatika és kommunikációs programozás fontosságát egy cella tervezése során. A cellát demonstációs célből készítettem az Emerson Process Management Magyarország Kft. erre kialakított területén. A cella használata és tanulmányozása után ez könnyen implementálható valós gyártási környeztbe akár egyénileg működő egységként, akár más területekkel való kommunikáló cellakánt.
szerző
-
Lakatos Dániel
Mechatronikai mérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
konzulens
-
Dr. Gyurika István Gábor
adjunktus, Gyártástudomány és -technológia Tanszék