Designing and development of a robotic cell for steel bars tagging
Negli ultimi anni, l’impiego dei robot industriali è stato caratterizzato da una continua crescita. I robot possono essere impiegati nei più svariati settori, dal settore siderurgico a quello farmaceutico, dal settore automotive (a lotti) a quello alimentare. I motivi principali del loro impiego...
| Main Author: | |
|---|---|
| Other Authors: | |
| Format: | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Language: | English |
| Published: |
2023
|
| Subjects: | |
| Online Access: | http://hdl.handle.net/10835/14733 |
| _version_ | 1789407914199351296 |
|---|---|
| author | Berbec, Radu |
| author2 | Aggogeri, Francesco |
| author_facet | Aggogeri, Francesco Berbec, Radu |
| author_sort | Berbec, Radu |
| collection | DSpace |
| description | Negli ultimi anni, l’impiego dei robot industriali è stato caratterizzato da una continua
crescita. I robot possono essere impiegati nei più svariati settori, dal settore siderurgico a
quello farmaceutico, dal settore automotive (a lotti) a quello alimentare. I motivi principali
del loro impiego consistono nell’ottimizzare i processi industriali e sostituire gli operatori in
lavori ripetitivi e/o pericolosi, dando loro l’opportunità di svolgere lavori più valorizzanti.
Il presente lavoro di tesi nasce dalla collaborazione con l’azienda bresciana Automazioni
Industriali Capitanio, leader dell’automazione industriale su misura nel settore siderurgico.
Esso consiste nella progettazione e sviluppo di una cella robotizzata per la cartellinatura di
fasci di barre d’acciaio. Tale progetto è stato sviluppato su richiesta di Acciaierie di Sicilia
(gruppo Alfa Acciai), e verrà implementato nell’area di evacuazione dei fasci dell’impianto
di laminazione. Le motivazioni, in questo specifico caso, sono quelle di sostituire l’operatore
umano in un lavoro gravoso, nonché ripetitivo, dovuto all’operazione di cartellinatura in
presenza di fasci ad alta temperatura (>500°C), assegnando loro il compito di supervision-
are l’isola robotizzata. Inoltre, automatizzando questo processo, si elimina l’errore umano
e quindi si riduce la percentuale di fasci non cartellinati o erroneamente cartellinati, miglio-
rando in questo modo il tracciamento dei prodotti. Il tracciamento è un processo critico
nel ciclo di produzione in aziende dalle dimensione significative con clienti internazionali,
come il gruppo Alfa Acciai.
La particolarità di questo progetto è la scelta del robot e del relativo sistema di controllo.
Generalmente, i robot sono controllati tramite i controllori sviluppati dalla casa produt-
trice. Questo implica dover programmare in linguaggi proprietari che non appartengono
all’insieme dei linguaggi di programmazione industriali definiti dallo standard IEC 61131.
Una nuova tendenza del mercato è quella di controllare i robot non più con i controllori
sopracitati, ma tramite PLC, ovvero Controllori Logici Programmabili. Questo comporta
diversi vantaggi, quali la possibilità di programmare nei linguaggi industriali standard,
nonché di integrare il robot nella cella robotizzata come una qualsiasi altra macchina e non
come un sistema a scatola chiusa che necessita di un’interfaccia di scambio dati. Altresì, si
ha la possibilità di gestire tutti i componenti della cella tramite un unico PLC, facilitando
l’implementazione della logica a livello software.
L’implementazione di questa tecnologia è nata dalla collaborazione tra Rockwell Automa-
tion, leader globale nel settore dell’automazione, e Comau (gruppo FCA), azienda torinese
specializzata nella produzione di robot industriali. Alla base del controllo del robot tramite
PLC sta una specifica libreria sviluppata da Rockwell Automation. L’obiettivo di questa
libreria è quello di eseguire calcoli di cinematica, computazioni di traiettorie e molte altre
operazioni che riguardano la movimentazione del robot.
Attualmente la cartellinatura manuale è eseguita per mezzo di una filo metallico legato
al fascio assieme al cartellino. Questa soluzione comporta spesso la perdita del cartellino
durante le fasi di carico/scarico per il trasporto dei fasci. Per ovviare a questa problemat-
ica, è stata implementata la cartellinatura tramite la saldatura di un chiodino progettato
su misura, che impedisce il distaccamento del cartellino.
La soluzione adottata in questo progetto prevede l’utilizzo di un robot antropomorfo Co-
mau, a 6 gradi di libertà, munito di un utensile progettato su misura che integra una pinza,
un sistema di visione e un lettore di codici datamatrix. Esso viene integrato all’interno di
una cella robotizzata munita di due stampanti industriali, per la stampa dei cartellini, un
vibratore per la distribuzione dei chiodini e una saldatrice.
Nello specifico, la pinza viene utilizzata per prelevare i chiodini dal vibratore, facendo an-
che da pistola saldatrice. Il lettore di codici datamatrix ha il compito di individuare se
la stampa sia stata eseguita correttamente, controllo importante per il tracciamento. Il
sistema di visione invece, ha il compito di fotografare di volta in volta i fasci di barre e
tramite una ricostruzione 3D dell’immagine e specifici algoritmi individua la posizione più
adatta per la saldatura e manda le informazioni al robot.
Il presente lavoro di tesi espone in dettaglio le varie fasi affrontate durante la pro-
grammazione software, ma anche le problematiche emerse in fase di test nell’officina di
Automazioni Industriali Capitanio. Esso rappresenta a tutti gli effetti un progetto di au-
tomazione industriale con le caratteristiche dell’Industria 4.0, che comporta all’integrazione
di diversi componenti hardware e software all’interno di un’isola robotizzata. Il presente
progetto si focalizza sulla realizzazione di una cella automatizzata, mettendo in mostra
le strategie adottate e le problematiche riscontrate. Al momento della stesura di questo
elaborato, tutte le fasi della programmazione e validazione sono state completate. L’isola
soddisfa tutte le caratteristiche richieste dal cliente. Seguirà la messa in servizio presso il
cliente, la certificazione di sicurezza e il conferimento della marcatura CE. |
| format | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| id | oai:repositorio.ual.es:10835-14733 |
| institution | Universidad de Cuenca |
| language | English |
| publishDate | 2023 |
| record_format | dspace |
| spelling | oai:repositorio.ual.es:10835-147332023-12-05T09:37:19Z Designing and development of a robotic cell for steel bars tagging Diseño y desarrollo de una célula robotizada para el etiquetado de barras de acero Berbec, Radu Aggogeri, Francesco Moreno Ubeda, José Carlos Robotic cell Steel bars Tagging Célula robotizada Barras de acero Etiquetado Negli ultimi anni, l’impiego dei robot industriali è stato caratterizzato da una continua crescita. I robot possono essere impiegati nei più svariati settori, dal settore siderurgico a quello farmaceutico, dal settore automotive (a lotti) a quello alimentare. I motivi principali del loro impiego consistono nell’ottimizzare i processi industriali e sostituire gli operatori in lavori ripetitivi e/o pericolosi, dando loro l’opportunità di svolgere lavori più valorizzanti. Il presente lavoro di tesi nasce dalla collaborazione con l’azienda bresciana Automazioni Industriali Capitanio, leader dell’automazione industriale su misura nel settore siderurgico. Esso consiste nella progettazione e sviluppo di una cella robotizzata per la cartellinatura di fasci di barre d’acciaio. Tale progetto è stato sviluppato su richiesta di Acciaierie di Sicilia (gruppo Alfa Acciai), e verrà implementato nell’area di evacuazione dei fasci dell’impianto di laminazione. Le motivazioni, in questo specifico caso, sono quelle di sostituire l’operatore umano in un lavoro gravoso, nonché ripetitivo, dovuto all’operazione di cartellinatura in presenza di fasci ad alta temperatura (>500°C), assegnando loro il compito di supervision- are l’isola robotizzata. Inoltre, automatizzando questo processo, si elimina l’errore umano e quindi si riduce la percentuale di fasci non cartellinati o erroneamente cartellinati, miglio- rando in questo modo il tracciamento dei prodotti. Il tracciamento è un processo critico nel ciclo di produzione in aziende dalle dimensione significative con clienti internazionali, come il gruppo Alfa Acciai. La particolarità di questo progetto è la scelta del robot e del relativo sistema di controllo. Generalmente, i robot sono controllati tramite i controllori sviluppati dalla casa produt- trice. Questo implica dover programmare in linguaggi proprietari che non appartengono all’insieme dei linguaggi di programmazione industriali definiti dallo standard IEC 61131. Una nuova tendenza del mercato è quella di controllare i robot non più con i controllori sopracitati, ma tramite PLC, ovvero Controllori Logici Programmabili. Questo comporta diversi vantaggi, quali la possibilità di programmare nei linguaggi industriali standard, nonché di integrare il robot nella cella robotizzata come una qualsiasi altra macchina e non come un sistema a scatola chiusa che necessita di un’interfaccia di scambio dati. Altresì, si ha la possibilità di gestire tutti i componenti della cella tramite un unico PLC, facilitando l’implementazione della logica a livello software. L’implementazione di questa tecnologia è nata dalla collaborazione tra Rockwell Automa- tion, leader globale nel settore dell’automazione, e Comau (gruppo FCA), azienda torinese specializzata nella produzione di robot industriali. Alla base del controllo del robot tramite PLC sta una specifica libreria sviluppata da Rockwell Automation. L’obiettivo di questa libreria è quello di eseguire calcoli di cinematica, computazioni di traiettorie e molte altre operazioni che riguardano la movimentazione del robot. Attualmente la cartellinatura manuale è eseguita per mezzo di una filo metallico legato al fascio assieme al cartellino. Questa soluzione comporta spesso la perdita del cartellino durante le fasi di carico/scarico per il trasporto dei fasci. Per ovviare a questa problemat- ica, è stata implementata la cartellinatura tramite la saldatura di un chiodino progettato su misura, che impedisce il distaccamento del cartellino. La soluzione adottata in questo progetto prevede l’utilizzo di un robot antropomorfo Co- mau, a 6 gradi di libertà, munito di un utensile progettato su misura che integra una pinza, un sistema di visione e un lettore di codici datamatrix. Esso viene integrato all’interno di una cella robotizzata munita di due stampanti industriali, per la stampa dei cartellini, un vibratore per la distribuzione dei chiodini e una saldatrice. Nello specifico, la pinza viene utilizzata per prelevare i chiodini dal vibratore, facendo an- che da pistola saldatrice. Il lettore di codici datamatrix ha il compito di individuare se la stampa sia stata eseguita correttamente, controllo importante per il tracciamento. Il sistema di visione invece, ha il compito di fotografare di volta in volta i fasci di barre e tramite una ricostruzione 3D dell’immagine e specifici algoritmi individua la posizione più adatta per la saldatura e manda le informazioni al robot. Il presente lavoro di tesi espone in dettaglio le varie fasi affrontate durante la pro- grammazione software, ma anche le problematiche emerse in fase di test nell’officina di Automazioni Industriali Capitanio. Esso rappresenta a tutti gli effetti un progetto di au- tomazione industriale con le caratteristiche dell’Industria 4.0, che comporta all’integrazione di diversi componenti hardware e software all’interno di un’isola robotizzata. Il presente progetto si focalizza sulla realizzazione di una cella automatizzata, mettendo in mostra le strategie adottate e le problematiche riscontrate. Al momento della stesura di questo elaborato, tutte le fasi della programmazione e validazione sono state completate. L’isola soddisfa tutte le caratteristiche richieste dal cliente. Seguirà la messa in servizio presso il cliente, la certificazione di sicurezza e il conferimento della marcatura CE. 2023-12-05T09:37:19Z 2023-12-05T09:37:19Z 2022-06 info:eu-repo/semantics/doctoralThesis http://hdl.handle.net/10835/14733 en Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internacional http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ info:eu-repo/semantics/openAccess |
| spellingShingle | Robotic cell Steel bars Tagging Célula robotizada Barras de acero Etiquetado Berbec, Radu Designing and development of a robotic cell for steel bars tagging |
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