Comment contrôler les systèmes de transfert robotique avec des capteurs de distance laser

Les capteurs de distance laser ont de nombreuses utilisations dans les industries de la robotique et de l'automatisation. Ils peuvent couvrir de nombreuses facettes différentes de l'industrie, mais cet article se concentre sur les mises à niveau des cellules pour une technologie obsolète utilisant des capteurs de distance laser comme capteurs de position.

Ces capteurs peuvent être extrêmement précis à distance, ce qui les ouvre à de nombreux types de contrôle différents. Cependant, il convient de noter que certaines fonctions de sécurité doivent être programmées dans le système pour garantir que toute défaillance du laser est traitée en toute sécurité.

Méthodes de contrôle traditionnelles des chariots en T

Pour comprendre le contrôle du chariot en T, il est important de comprendre en quoi consiste exactement une opération de chariot en T. Un chariot en T est un chariot à commande électronique, souvent sur rails métalliques, qui trie et déplace les palettes lors d'une opération de palettisation automatisée. Ces chariots déplacent les palettes dans un environnement d'entrepôt. Ils transportent généralement les palettes d'un ensemble de convoyeurs de chargement à l'étape suivante du processus de palettisation, souvent une station d'emballage sous film rétractable.

Figure 1. Un chariot guidé par rail. Image utilisée avec l'aimable autorisation de Muratec

Les chariots en T utilisent un contrôleur logique programmable (PLC) ou un robot pour contrôler les mouvements et agir comme le « cerveau » derrière les opérations du chariot. Un automate peut utiliser différentes entrées pour interpréter quand et où prendre les différentes palettes chargées ou déchargées. L'API a besoin des commentaires du chariot en T lui-même pour comprendre son emplacement dans ses nombreuses combinaisons de chemins différents.

Interrupteurs de fin de course

Il existe une multitude de façons différentes de fournir des données de localisation d'un chariot en T à l'API ou au système robotique qui le contrôle. Une pratique dépassée mais courante consiste à utiliser des interrupteurs de fin de course pour relayer l'emplacement du chariot. Bien que les interrupteurs de fin de course fonctionnent assez bien pour relayer les informations appropriées à l'unité de contrôle, ils présentent certains pièges plus faciles à gérer avec la technologie de détection moderne. Les interrupteurs de fin de course nécessitent également une programmation plus étendue que les autres types de capteurs, car ils transmettent moins d'informations à un moment donné.

Figure 2. Interrupteur de fin de course industriel NEMA d'Eaton. Image utilisée avec l'aimable autorisation de Manger

Bien que les interrupteurs de fin de course fonctionnent pour un système de chariot en T, ils présentent des faiblesses que d'autres capteurs plus modernes n'ont pas. Pour commencer, ils sont une unité électrique/mécanique. Plusieurs facteurs peuvent affecter leurs performances car ils dépendent à la fois des entrées électriques et mécaniques pour fonctionner correctement. À toutes fins utiles, tout problème électrique développé dans un interrupteur de fin de course peut également se développer dans toute autre unité de détection électrique, ils ne seront donc pas pris en compte dans ce cas.

Étant donné que les interrupteurs de fin de course impliquent une interaction physique avec leur environnement pour un fonctionnement correct, ils peuvent être affectés plus facilement que les capteurs reposant uniquement sur une détection électrique. L'usure physique peut être un facteur déterminant dans leur performance. Au fil du temps, le commutateur peut s'user et commencer lentement à changer son fonctionnement, provoquant des problèmes au sein de la cellule. Étant donné que les changements sont subtils, ils peuvent passer inaperçus jusqu'à ce qu'une défaillance catastrophique se produise. Enfin, ils peuvent également être affectés négativement lorsqu'une force externe les déplace ou les pousse hors de leur position appropriée.

Utilisation de capteurs de distance laser

Alors que de nombreux types de capteurs peuvent fonctionner pour un système de chariot en T, cet article se concentrera sur les capteurs de distance laser. Un capteur de distance laser utilise un laser pour indiquer la distance entre le capteur et tout objet avec lequel le laser émis interagit.

Le laser est envoyé du capteur à un objet, puis réfléchi sur l'objet, et le capteur reçoit la lumière réfléchie. Il utilise le temps écoulé entre l'envoi du faisceau et sa réception pour indiquer à quelle distance se trouve l'objet en question, appelé capteur de temps de vol.

Les capteurs de distance laser peuvent renvoyer un signal analogique ou numérique à l'unité de commande. Ce signal peut ensuite être utilisé comme entrée continue pour la logique de contrôle lors de la prise de décisions pour le mouvement du chariot en T. Le laser peut alors relayer une plage de valeurs en fonction de la position du chariot en T pendant son temps de trajet. La logique de l'API peut ensuite prendre les données brutes et prendre des décisions en fonction de l'emplacement actuel du chariot et de l'endroit où il doit se déplacer ensuite.

Figure 3. Heure de vol. Vidéo utilisée avec l'aimable autorisation de Pepperl+Fuchs

Techniquement, un chariot en T peut être contrôlé avec un seul capteur de distance laser tirant parallèlement aux pistes. Le capteur peut être situé sur un support fixe en regardant le chariot lui-même ou monté sur le chariot et se déplacer le long du chemin avec le chariot en regardant un objet stationnaire.

Les choix de montage doivent refléter le chemin de câblage le plus simple possible. Un seul capteur peut relayer suffisamment d'informations pour contrôler le chariot, en fournissant une plage de chiffres ; par exemple, 0-10000 mm sur une piste de 10 m. Bien que cette configuration fonctionne techniquement, elle laisse ouverte la possibilité de défaillances inaperçues au sein du système. Si quelque chose tombe sur le trajet du laser, il lira soudainement un nombre beaucoup plus petit, et le PLC pourrait penser qu'il est dans une position différente de celle qu'il est réellement.

Utilisation correcte des capteurs de distance laser pour le fonctionnement du chariot en T

L'utilisation appropriée des capteurs laser dans le scénario décrit précédemment consiste à utiliser deux capteurs, soit pointés dans des directions opposées sur le chariot en T, soit à partir des extrémités opposées de la piste s'ils sont montés sur le corps du chariot en T. Cette configuration fournit une redondance au système et l'API reçoit suffisamment d'informations pour détecter de nombreux défauts différents au sein du système.

Figure 4. Un capteur de distance laser. Image utilisée avec l'aimable autorisation de Baumer

Avec deux lasers, l'API ou l'unité de contrôle recevra deux flux de données distincts. Ces flux de données devraient théoriquement se situer dans une certaine plage les uns des autres. Si les données reçues sortent de la plage donnée, l'API reconnaît que quelque chose s'est passé dans la cellule. Soit quelque chose est tombé sur le chemin du chariot en T, soit le laser donne des informations erronées.

Un système impliquant deux lasers a également l'avantage supplémentaire de vérifier toutes les données sporadiques des capteurs. Si un capteur « saute » à son emplacement, mais pas l'autre, l'API peut être programmé pour envoyer une alarme au système.

Les lasers peuvent également aider à contrôler plusieurs chariots en T sur la même piste. Si chaque chariot dispose de deux lasers, leurs distances sont connues et utilisées pour le contrôle de plusieurs chariots. Les mêmes processus d'erreur s'appliquent à ce système, semblable à un seul système de chariot en T.

Les capteurs de distance laser sont un moyen facile de moderniser les anciens systèmes de chariots en T qui fonctionnent traditionnellement avec des interrupteurs de fin de course. Ils peuvent être facilement montés sur le chariot ou à proximité de la piste pour fournir des informations vitales à l'API. De nouvelles cellules robotisées et automatisées peuvent également en bénéficier comme moyen de détection plus simple pour l'unité de contrôle. Utilisez deux capteurs pour créer une redondance et arrêter les défauts en cas d'erreurs ou de chute de produits dans les voies.