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食品包装线自动化改造:从人工装箱到机器人码垛

食品包装行业对卫生和速度要求极高。某生产速冻饺子的企业原有包装线末端需要8名工人进行装箱和码垛,月产能仅300吨,且工人流动性大。管理层决定进行自动化改造。
需求分析:生产线产出饺子每分钟200袋,每袋500g,需要将6袋装一箱,然后码垛在托盘上,每层5箱,共8层。要求码垛整齐,且箱体不能破损。
解决方案:采用并联机器人(Delta)进行高速分拣,将输送带上的袋子按组排列,然后由一台直角坐标机器人(桁架式)抓取装箱,最后通过一台六轴关节式机器人完成码垛。在装箱前增加视觉检测系统(基于Camera,检测袋子破损或封口不良)。
设备选型:并联机器人选用阿童木D3-800,每分钟抓取120次,适合轻载高速;直角坐标机器人选用自制龙门架,由伺服电机驱动,负载30kg;码垛机器人选用FANUC M-20iA,负载20kg,工作半径1.2m。视觉系统采用康耐视In-Sight 7000,识别速度200次/分钟。
通信集成:所有设备通过Profinet总线连接至西门子S7-1200 PLC,PLC作为主站,协调各设备动作。机器人通过IO信号与PLC交换状态,视觉检测结果通过TCP/IP发送至PLC,不合格品由分流机构剔除。
调试难点:码垛机器人需要根据箱体尺寸和排列方式自动生成抓取路径,采用离线编程加示教修正的方式。另外,并联机器人的分拣节拍需与饺子生产线速度匹配,通过调整输送带速度与分拣参数实现同步。
改造效果:包装线产能提升至480吨/月,操作工减少至2人(负责监控和补箱),人工成本降低70%。产品合格率由97%提升至99.5%,且码垛整齐度大幅改善,得到客户认可。