Soluções robóticas e/ou de controlo por PLCs para montagem e controlo de componentes em ambiente industrial

Abstract

Este trabalho expõe o trabalho realizado num estágio curricular de mestrado na Atena – Automação Industrial, Lda. O estágio foi composto pela elaboração de quatro casos de estudo, cada caso com uma área de atuação distinta, garantindo assim o projeto e desenvolvimento de soluções numa ampla gama de atuação no âmbito da automação industrial. O primeiro caso foi aplicado numa máquina de prensagem de componentes em suportes de faróis de carros (housings). Nesta aplicação, foi realizada a programação do PLC e a interface humano-máquina. Procedeu-se ainda aos ensaios da HMI, testando a interação entre as diversas páginas da mesma. No segundo caso, foi concebido o sistema de visão artificial de uma célula robótica responsável por colocar clipes, tiras adesivas e espumas em spoilers de carros. Neste caso de estudo, procedeu-se ao estudo do material a compor este sistema (câmara e iluminação), desenvolveu-se o algoritmo de visão para detetar a posição de certos componentes, e por fim ainda se realizou os ensaios do sistema de visão. Nestes ensaios testou-se a viabilidade da solução de visão proposta, tendo-se obtido as coordenadas dos centroides dos componentes a detetar. O terceiro caso de estudo centrou-se no projeto de um posto de controlo de traço de fogo em diferenciais de caixas de velocidades. Nesta intervenção, foi explorada a técnica de visão implementada na deteção de traços de fogo, cuja se baseou em câmaras lineares. Para este caso de estudo ainda foi utilizado o simulador de robótica da KUKA, o KUKA.Sim com o intuito de determinar as vantagens da aplicação de simuladores na Indústria 4.0. O último caso de estudo surgiu com um convite feito à Atena por parte da Escola Secundária Dr. Mário Sacramento, para elaborar uma apresentação da empresa no Dia do Patrono da Escola. O caso de estudo consistiu no desenvolvimento de uma aplicação de robótica colaborativa, onde é atirada uma caixa de Smarties para o espaço operacional do robô e este apanha-a e devolve à pessoa que a atirou. Neste caso de estudo foi feita a programação do robô, a integração do sistema de visão com uma câmara inteligente, e todas as comunicações presentes no sistema, através de protocolos de redes industriais. Os resultados alcançados foi a finalização do projeto, tendo sido, inclusive, apresentado pelo estagiário na escola.

This paper exposes the work done in a master's curricular internship at Atena – Automação Industrial, Lda. The internship was composed of the preparation of four case studies, each case with a distinct area of activity, thus ensuring the project and development of solutions in a wide range of activities in the field of industrial automation. The first case was applied to a component pressing machine on car headlight brackets (housings). In this application, PLC programming and Human-Machine Interface were performed. The HMI tests were also carried out, testing the interaction between the various pages of the same. In the second case, the artificial vision system of a robotic cell responsible for placing clips, adhesive strips, and foams on car spoilers. In this case study, the material to be comparting from this system (camera and lighting) was developed, the vision algorithm was developed to detect the position of certain components, and finally the tests of the vision system were carried out. In these tests, the feasibility of the proposed vision solution was tested, and the coordinates of the centroids of the components to be found were obtained. The third case study focused on the design of a fire trace control station in gearbox differentials. In this intervention, the vision technique implemented in the analysis of traces of fire was explored, which was based on linear cameras. For this study case, KUKA’s robotics simulator, KUKA.Sim, was also used to determine the advantages of application of simulators in Industry 4.0. The last case of study came with an invitation made to Athena by the Secondary School Dr. Mário Sacramento, to prepare a presentation of the company on The Patron's Day of the School. The case study consisted of the development of a collaborative robotics application, where a box of Smarties is thrown to the robot's operational space, and it picks it up and returns it to the person who shot it. In this case study was made the programming of the robot, the integration of the vision system with a câmara inteligente, and communications present in the system, through industrial network protocols. The results achieved were the completion of the project and were even presented by the trainee at the school.