Корзина
44 отзыва
Научное, производственное, лабораторное оборудование
+375 29 6404126

Тенденции в области автоматизации процессов испытаний материалов

Тенденции в области автоматизации процессов испытаний материалов

12.02.20

В последнее время тестирование материалов все чаще выполняется с применением средств автоматизации, важность данного подхода обусловлена тем, что даже незначительные нарушения могут привести к изменению измеренных значений. Зачастую трудоемкие и однообразные задачи также выполняются роботами. Одной из компаний, которая следит за тенденциями рынка и предлагает широкий спектр средств автоматизации испытаний материалов является ZwickRoell. Испытательные системы включают как эффективные средства автоматизации мелкосерийных испытаний с использованием коллаборативных роботов в лаборатории до полностью автоматизированных, круглосуточно работающих лабораторий.

Известно, что классические роботизированные испытательные системы, например, построенные с примением промышленных роботов, успешно применяются на протяжении многих лет и благодаря их высокой грузоподъемности такие системы способны перемещать даже тяжелые образцы, а широкий спектр накопителей для образцов делает их идеальным решением для проведения длительных серийных испытаний, при этом такие системы способны обрабатывать сотни и даже тысячи образцов, накопитель за накопителем. В сочетании с соответствующей испытательной установкой они являются не только идеальным решением для стандартных испытаний на растяжение металлов или пластмасс при нормальных условиях, но также позволяют автоматизировать процесс испытаний на изгиб, растяжения с контролируемой температурой, испытаний на удар и пробой, а также процесс определения твёрдости вдавливанием шарика.

 

Комплексные системы

В дополнение к выполнению самих испытаний без вмешательства сотрудника, ZwickRoell также создает полностью автономные испытательные лаборатории с использованием автоматически управляемых транспортных средств (AGV) и дополнительных манипуляционных роботов, которые координируют свою работу через программное обеспечение ZwickRoell autoEdition 3, аналогично роботам, которые применяются в процессе тестирования. При необходимости данные роботы могут работать 24 часа в сутки, выполняя полностью автономные испытания материалов, от размещения образцов на транспортной ленте до утилизации разрушенного образца. Все, что остается сделать рабочим – это изготовить и подготовить образцы. Применение полностью автоматизированной испытательной лаборатории особенно целесообразно с целью контроля качества материалов с высокой пропускной способность при непрерывном производстве. После извлечения образцов или материалов из производственного процесса выполняется их формование для достижения необходимой формы и размера. Каждому образцу присваивается штрих-код либо 2D-код, который может быть автоматически и четко идентифицирован в системе. Все, что остается  - передать образцы в роботизированную испытательную лабораторию: образцы помещаются на ленточный конвейер, который обеспечивает их транспортировку в рабочую зону робота, где осуществляется их распознавание по нанесенному коду,  назначение необходимых испытаний на определенной испытательной установке и сортировка по соответствующим лоткам.

 

Автоматизированная транспортная система

Дальнейшая транспортировка осуществляется средствами AGV, которые доставляют ящики к соответствующей испытательной установке. Благодаря встроенной лазерной навигационной системе AGV создают карту своего окружения и самостоятельно определяют идеальный маршрут к месту назначения. Применение автономной навигации обеспечивает существенное превосходство AGV над классическими решениями, в случае которых движение осуществляется вдоль кабеля вмонтированного на пути следования, либо по контрастной линии. В случае классических систем единственным вариантом реагирования на препятствия является остановка и ожидание освобождения пути либо передача сообщения оператору. В случае, когда препятствие на пути так и не было устранено цепочка доставки прерывается, при этом в худшем случае в точке назначения не остается материала, и сотрудник вынужден заниматься его поиском. В решении ZwickRoell предусмотрена возможность объезда таких препятствия, благодаря чему обеспечивается бесперебойность транспортной цепочки. По прибытии к испытательной установке AGV загружает лоток с новыми образцами в ее накопитель. Одна из признанных роботизированных испытательных систем от ZwickRoell, например, roboTest L, предполагает обработку доставленных образцов: процессы оснащения испытательной установки, тестирования, передачи данных в программные системы заказчика и, конечно же, удаление разрушенного образца полностью автоматизированы. Идентификационные номера образцов считываются с помощью камер, что гарантирует правильную связь полученных при испытаниях данных с соответствующим образцом. После разгрузки AGV собирает пустые лотки и перевозит их обратно к месту подготовки образцов. Там они пополняются, и цикл начинается заново.

 

Автоматизация мелкосерийных испытаний

Работы, которые успешно выполнялись в больших масштабах и позволяли сэкономить значительное количество времени, до недавнего времени не были экономически эффективными при испытаниях мелких серий. Процесс установки стационарных роботизированных испытательных систем является дорогостоящим и времязатратным, а также требует привлечения программистов. Кроме того, в зависимости от системы, необходимо применять широкий спектр мер безопасности, направленных на предотвращение травм и несчастных случаев: мощные промышленные роботы не предназначены непосредственно для совместной работы с человеком. Данные устройства не способны реагировать на изменения в окружающей их среде, например, путем аварийного отключения при нахождении человека в пределах их рабочей зоны. В большинстве случаев требуется применение защитного барьера, который исключает прямое взаимодействие человека и робота. Таким образом, до настоящего времени мелкосерийные испытания проводились людьми. Даже если задача является чрезвычайно монотонной, было гораздо быстрее поручить сотруднику провести 20 испытаний на растяжение или 50 испытаний на ударную вязкость по Шарпи, чем установить большую роботизированную испытательную систему. Проанализировав данную проблему ZwickRoell разработала систему roboTest N, которая впервые обеспечила возможность автоматизации серийных испытаний малого количества образцов с меньшим весом. Система создана на базе интеллектуального робота и полностью интегрирована с программным обеспечением ZwickRoell autoEdition 3 и testXpert III. Таким образом не требуется работать с панелью оператора либо обладать специальными знаниями по программированию и эксплуатации робота. Что касается программного обеспечения, параметры задаются в привычной программной среде. Мало того, что настройка интеллектуального робота является простой и незамысловатой, скорость и сила его работы соизмеримы с человеческими. Установленные датчики позволяют обнаруживать любые внешние воздействия и останавливают систему при наличии помех. Таким образом, после выполнения проверки инженером по охране труда система roboTest N может работать совместно с людьми без необходимости принятия дополнительных мер по обеспечению безопасности – нет необходимости в создании  закрытых рабочих зон.

 

Возможность применения при решении различных задач

Легкие роботы устанавливаются на специальных передвижных столах. Такое подвижное основание значительно расширяет возможности их применения. Благодаря ему интеллектуальный робот может быть размещен в непосредственной близости с любой испытательной установкой и подключен к соответствующей системе. Это не только упрощает работу в условиях чередования мелких серий, но и обеспечивает возможность автоматического выполнения различных тестов. Испытания на растяжение и сжатие могут производится в автономном режиме так же, как испытания на трехточечный изгиб, испытания на ударную вязкость по Шарпи или испытания на твердость. Подвижное основание также обеспечивает пространство для изготовленных на заказ накопителей, например, на 3D-принтере, с которого roboTest N может автоматически забирать дополнительные образцы. При запуске робота незадолго до конца смены он продолжит работу до окончания обработки всех образцов в накопителе, благодаря чему результаты работы будут доступны Вам уже в начале следующего дня. Автоматизация монотонных стандартных тестов позволяет квалифицированным сотрудникам сосредоточиться на более сложных задачах, которые требуют большего внимания. Также к преимуществам роботов следует отнести возможность исключения влияния оператора на результаты испытаний. Любые ошибки оператора исключены благодаря организации единообразной последовательности движений при подаче образцов на испытательную установку и, следовательно, их одинакового позиционирования, что существенно повышает достоверность результатов испытаний.