Automatyzacja i robotyka – inteligentne rozwiązania linii lutowania

Automatyzacja i robotyka

W dynamicznie rozwijającym się przemyśle produkcyjnym, automatyzacja i robotyka odgrywają kluczową rolę w optymalizacji procesów, zwiększaniu wydajności oraz poprawie jakości. Jako przykład wdrożenia przedstawiamy w poniższym filmie profesjonalną robotyczną linię lutowniczą opartą od ALNEA – nowoczesne podejście do lutowania komponentów przemysłowych.

Automatyczna linia montażu bloków zaworowych.

System skład się z przenośnika, dwóch robotów lutujących, systemu wizyjnego do analizy jakości AOI oraz ręcznej stacji skręcania. Przeznaczony jest do kompletowania zaworów w blok oraz lutowania z zaworami płytki PCB, sterującej ich pracą. Stacje połączone są ze sobą za pomocą transportera firmy Flexlink, a na linii pracują dwa roboty typu SCARA. Dodatkowo, sterowanie całej linii jest oparte na sterowniku PLC firmy Mitsubishi Electric. Linia pracuje z wydajnością 100 zaworów/godzinę i posiada możliwość składnia zaworu w 5 różnych konfiguracjach bloków.

Co ciekawe, na życzenie Klienta z branży Automotive w linii użyto dwóch robotów typu SCARA, marki JANOME. Nie był to najszczęśliwszy, gdyż roboty te miały dość niską sztywność. Lutowanie wymaga robotów o dużej sztywności i powtarzalności. Stosując jednak odpowiednie przyspieszenia oraz spowolnienia ruchu, a także mikrosekundowe zatrzymania robotów udało się ustabilizować jakość produkcji.

Kluczowe elementy systemu robotycznego

System zaprezentowany w filmie z wdrożenia ALNEA korzysta z platformy FlexLink, umożliwiającej przede wszystkim:

• Elastyczne wprowadzanie detali na taśmę produkcyjną,

• Integrację robota lutowniczego z manipulacją elementów,

• Sterowanie i monitoring procesów w czasie rzeczywistym,

• Łatwe programowanie ścieżek lutowniczych,

• System wizyjny do analizy jakości połączeń lutowanych (AOI) firmy COGNEX.

Dlatego też robot wraz z kontrolerem i oprogramowaniem obsługuje cały proces, umożliwiając szybką zmianę seryjności oraz konfiguracji komponentów.

W linii lutowania robotycznego firmy ALNEA wykorzystującej system FlexLink, robot lutowniczy wykonuje powtarzalnie precyzyjną operację lutowania bloków zaworowych. Jest to klasyczny przykład automatyzacji procesu produkcyjnego, w którym robotyka stoi na straży jakości i niezawodności.

Dzięki temu, że robot jest wyposażony w moduł lutowniczy, a dodatkowo cały system oparty jest na przenośniku FlexLink, robot może poruszać się zgodnie z wcześniej zaprogramowaną ścieżką, kontrolując temperaturę oraz dokładne miejsce lutowania i na bieżąco jest zaopatrywany w nowe produkty do lutowania. W rezultacie czas produkcji skraca się o kilkadziesiąt procent, a liczba reklamacji i braków spada do minimum.

Automatyzacja zmniejsza także koszty siły roboczej – technologia ta pozwala firmom przemysłowym zwiększać wydajność przy jednoczesnym zmniejszeniu liczby błędów. Natomiast robotyka umożliwia realizację szeregu cykli lutowniczych bez konieczności przerwy, a dodatkowo eliminuje czynniki ryzyka związane z ekspozycją pracowników na wysokie temperatury.

🧠 AOI – system wizyjny w linii lutowniczej

Jednym z kluczowych elementów automatycznej linii lutowania zaprezentowanej przez firmę ALNEA jest system wizyjny AOI – Automated Optical Inspection. To inteligentne rozwiązanie do kontroli jakości, które automatycznie wykrywa defekty, takie jak:

• zimne luty,

• nadmierna ilość cyny,

• przesunięcia elementów,

• nieprawidłowe pozycjonowanie komponentów.

📸 Jak działa AOI?

System AOI wykorzystuje wysokiej rozdzielczości kamery przemysłowe oraz algorytmy analizy obrazu, które porównują obraz badanego detalu z zapisaną wcześniej „złotą referencją”. Dzięki temu:

• inspekcja odbywa się w czasie rzeczywistym,

• kontrola jest w pełni nieniszcząca,

• można błyskawicznie odrzucać wadliwe produkty z linii.

🦾 AOI w zautomatyzowanej linii lutowniczej

W przypadku omawianej linii ALNEA:

• System AOI został zintegrowany z linią i weryfikuje pracę wykonaną prze robota lutującego.

• Całość systemu opiera się na podobnych pozycjonerach, jak przy robotach lutujących i oparta jest o transporter FlexLink.

• Co ważne, po zakończeniu procesu lutowania każdy detal trafia automatycznie do stacji inspekcji optycznej.

• Dzięki temu inspekcja nie wymaga udziału człowieka – robotyka + AOI gwarantują pełną automatyzację procesu.

🔍 Zastosowanie AOI w automatyzacji produkcji

Dodanie systemu AOI w linii automatycznej:

• Zwiększa jakość i niezawodność produkcji, eliminując możliwość przepuszczenia wadliwego produktu.

• Skraca czas inspekcji w porównaniu do ręcznej kontroli wizualnej.

• Pozwala na gromadzenie danych o defektach, co ułatwia optymalizację procesu i analizę statystyczną.

📈 AOI + Robotyka = nowy poziom automatyzacji

Połączenie robotyki przemysłowej z inteligentną inspekcją optyczną AOI to obecnie standard w produkcji elektroniki, komponentów mechatronicznych i przemysłowych zaworów. Przykład ALNEA pokazuje, jak efektywnie zintegrować oba systemy w jednej spójnej linii produkcyjnej.

Jak zostało wcześniej wspomniane, zrobotyzowana linia lutownicza firmy ALNEA zbudowana została w oparciu o system transportowy FlexLink, robota lutowniczego i system AOI. Dzięki temu jest to kompleksowy przykład automatyzacji i robotyzacji nowej generacji. Ponadto automatyczna inspekcja optyczna (AOI) zapewnia ciągłą kontrolę jakości, a robotyka wykonuje proces lutowania z maksymalną precyzją i powtarzalnością.

Reasumując, to właśnie taka integracja – automatyzacja procesów + kontrola AOI + inteligentne sterowanie – stanowi przyszłość nowoczesnego przemysłu produkcyjnego.

🛠️ Ręczna stacja montażowa z systemem Poka Yoke i Pick by Light

Przed rozpoczęciem procesu lutowania, każdy blok zaworowy musi zostać odpowiednio przygotowany. W linii lutowniczej ALNEA pierwszym etapem jest ręczna stacja kompletowania, w której operator montuje komponenty w sposób kontrolowany i wspomagany przez nowoczesne systemy jakości i ergonomii. System Poka Yoke kontroluje poprawność montażu, a dodatkowo Pick by Light prowadzi operatora krok po kroku, co znacząco minimalizuje ryzyko błędu.

🔒 Poka Yoke – gwarancja poprawnego montażu

Ponadto, stacja została wyposażona w system Poka Yoke – technikę zapobiegającą błędom ludzkim już na etapie składania komponentów. Dzięki temu:

• operator nie może zamontować elementu w złej orientacji lub kolejności,

• ponadto każdy komponent musi zostać osadzony we właściwym gnieździe, inaczej proces nie przejdzie dalej,

• co ważne, system weryfikuje poprawność w czasie rzeczywistym, np. przez czujniki obecności, geometrię gniazd lub blokady fizyczne.

Jaki efekt? Zero błędów montażowych – komponent trafiający na przenośnik do lutowania jest zawsze złożony prawidłowo.

💡 Pick by Light – ergonomia i prowadzenie operatora

Drugim ważnym elementem wspomagającym operatora jest system Pick by Light – czyli wizualne prowadzenie montażu. Działa on w następujący sposób:

• Każdy komponent ma przypisane miejsce w systemie podajników lub szuflad,

• Po rozpoczęciu montażu zapala się dioda LED wskazująca, z którego zasobnika należy pobrać dany element,

• Gdy element zostanie poprawnie pobrany i umieszczony, system automatycznie wskazuje następny krok.

Dzięki użyciu pick by light osiągamy efekt:

• po pierwsze minimalizacji pomyłki przy kompletowaniu,

• po drugie skrócenia czas szkolenia nowych pracowników,

• i w rezultacie zwiększenia wydajności i bezpieczeństwa montażu.

🔁 Integracja z resztą linii

Na koniec, po zakończeniu kompletacji blok zostaje umieszczony przez operatora na przenośniku FlexLink, który przekazuje go dalej – do robota lutowniczego, a następnie do stacji AOI.

Taki podział procesu – manualna kompletacja z kontrolą + w pełni zautomatyzowane lutowanie i inspekcja – to modelowy przykład hybrydowej automatyzacji, w której człowiek i maszyna współpracują w optymalnym układzie.

🧠 Dlaczego warto stosować Poka Yoke i Pick by Light?

✅ Redukcja błędów montażowych

Jak wiadomo, manualne procesy są szczególnie narażone na pomyłki – systemy Poka Yoke i Pick by Light ograniczają je do minimum.

✅ Wzrost efektywności

Dzięki systemowi, czas kompletacji skraca się nawet o 20–30% w porównaniu do montażu bez prowadzenia świetlnego.

✅ Standaryzacja jakości

Co równie ważne, każdy pracownik, niezależnie od doświadczenia, wykonuje proces zgodnie z ustalonym scenariuszem – co zapewnia spójność produkcji.

🧩 Całościowy opis linii (pełne podsumowanie z nową stacją)

1. Po pierwsze – stacja kompletowania:

   • Ręczna obsługa przez operatora,

   • System Poka Yoke kontrolujący poprawność montażu,

   • Pick by Light wskazujący kolejność i lokalizację części.

2. Po wtóre – transfer na przenośnik FlexLink:

   • Automatyczne pozycjonowanie detalu,

   • Bezpieczne podanie do kolejnych etapów.

3. Następnie – robot lutowniczy:

   • Precyzyjne i powtarzalne ścieżki lutowania,

   • Integracja z oprogramowaniem i czujnikami.

4. I jako element weryfikacji  – stacja AOI (Automated Optical Inspection):

   • Automatyczna kontrola jakości lutów,

   • Inspekcja optyczna w czasie rzeczywistym,

   • Dokumentowanie wyników.