TwinCAT Motion Control軟件對回收處理工藝進行自動化改造

德國倍福自動化有限公司

TwinCAT Motion Control軟件對回收處理工藝進行自動化改造

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ZenRobotics回收系統使用自學習機器人高速度、高效率地將可回收材料從垃圾物流中分離出來

總部位于芬蘭赫爾辛基的ZenRobotics有限公司開發了一款名叫“ZenRobotics Recycler”的自學習機器人，它可以從垃圾物流中回收有價值的原料，該款機器人的開發實現了對回收產業的徹底變革。系統取代了垃圾分類過程中所需的傳統的手工勞動，并能夠收集材料以便回收利用，這在以前被認為是很不經濟的。改進后的材料分類獲得了額外收益，回收系統現在讓這些分類后的材料可以銷售出更好的價格。系統通過運行有TwinCAT自動化軟件平臺的嵌入式控制器控制。

ZenRobotics Recycler（ZRR）是一款全自動垃圾分類解決方案，采用傳感器數據和 “人工智能”。它識別和回收有價值的原料，如金屬、木材、石材、硬質塑料以及混合結構中使用的紙板和工業廢料。這款高速直角坐標機器人性能卓越，可以識別不同形狀和大小的物體，每小時能夠拾取2000件可回收物品。一個帶有兩個ZRR機器人的系統每小時可拾取4000件物品，相當于兩班制運行中每年1.6萬噸的量。

Beckhoff助力以更加動態的方式自動化分類過程

主計算機實時處理傳感器數據，識別輸送帶上的物品，并計算機器人定位的目標位置。運動控制由CX2050嵌入式控制器實現，它也控制所有系統的I/O運行。除了其它功能，主計算機通過EtherCAT自動化協議（EAP）發送運動軸、抓手運動及輸送帶控制指令。加速度達到3GS，速度最高達每秒3米，機器人的軸運動具有高度動態性。根據它們的大小、形狀和原料識別輸送帶上下來的各種物體只能使用自學習機器人智能系統實現，因為它能對連續變化迅速做出響應并從錯誤中學習經驗。由于機器人的抓手和物體之間的碰撞仍偶有發生，控制器必須迅速識別它們，以防止機械損傷，避免輸送帶停止運行。“TwinCAT在運動控制方面給我們提供堅實的基礎，因此我們可以實時響應。”ZenRobotics公司項目經理Juha Koivisto解釋說。

每臺機器人通過四臺集成有TwinSAFE選項卡的AX50004系列伺服驅動器和AM8000伺服電機控制，所有產品都來自Beckhoff。“利用單電纜技術，我們能夠降低 50％ 的布線要求。”Juha Koivisto補充說道。基于Web的HMI在一臺15英寸的Beckhoff多點觸控控制面板CP2915上運行。“我們的客戶喜歡優雅的面板設計和現代化的操作界面。”項目經理繼續說道。

“一致性工程工具、Beckhoff的模塊化、高度可擴展的產品系列以及他們在開發階段的技術支持范圍和質量，是我們的自動化解決方案能夠獲得成功的重要因素。”

他對控制平臺的模塊化性和組件的多樣性也非常滿意：“Beckhoff提供了各種模塊化和可擴展的組件，這使得我們在設計系統時有更大的靈活性。在一個編程環境內管理PLC和運動控制的能力也已成為巨大的優點。另外一個優點是可以通過EAP非常方便地集成Beckhoff的PLC與其它基于以太網的技術。”

可升級的安全解決方案最佳滿足客戶需求

由于TwinSAFE是TwinCAT平臺一個不可或缺的組成部分，可以與其它系統組件很輕松地整合在一起，因此，各個安全對象可以集成到項目中或從中移除。“這項功能非常有用，例如，如果您想要將未定義數量的機器人整合到項目中。”Juha Koivisto解釋道。

設計人員可以從各種安全功能，如 SLS（安全限速）或 SLP（安全極限位置）中根據客戶要求選擇。由于TwinSAFE解決方案具有可擴展性，可以為客戶提供最佳匹配其需求的安全解決方案。驅動器中集成的TwinSAFE選項卡具有無需額外布線或驅動固件的優點。所有功能和增強都基于軟件，可以很輕松地進行更新。

垃圾處理龍門架機器人的控制拓撲架構

根據準確的分析數據實現高效回收

ZenRobotics Recycler機器人使用多個傳感器輸入來識別垃圾物流中的各種物體和原料。傳感器數據的合并可以更準確地對垃圾進行分析。系統現在可以對垃圾成分進行實時統計，以及跟蹤垃圾物流的重量和價值。與其它分類方法不同，機器人垃圾分類系統能夠高精度處理具體的成分。它甚至可以同時處理多個成分，提高了垃圾處理系統的效率。“我們的客戶不斷收到軟件更新，因為ZenRobotics Recycler一直在學習。軟件可以為了提高性能進行更新，或者對新的原料進行分類，這將使得它成為一項面向未來的投資，可以提高回收利益。”Juha Koivisto強調道。

可持續發展需要自動化

“一致性工程工具、Beckhoff的模塊化、高度可擴展的產品系列以及他們在開發階段的技術支持范圍和質量，是我們的自動化解決方案能夠獲得成功的重要因素。”Juha Koivisto補充說道。“我們已經在期待過渡到TwinCAT 3軟件，這將讓我們能夠將部分更高級別的C++代碼轉移到機器控制系統中，進一步完善系統的實時功能。我們也從TwinCAT 3的版本管理功能中看到了極大優勢。”

ZenRobotics公司項目經理 Juha Koivisto