Robotyzacja i automatyzacja

Monografia ROBOTYZACJA I AUTOMATYZACJA. Przemysł 4.0 to najnowsza propozycja Wydawnictwa Naukowego PWN kierująca uwagę Czytelnika na ultra nowoczesne rozwiązania dotyczące zrobotyzowanego przemysłu XXI wieku i zagadnień z zakresu inżynierii mechanicznej. Podtytuł książki (Przemysł 4.0) podkreśla właśnie tę nowoczesność przedstawianych rozwiązań oraz fakt, że obecne rozwiązania dla przemysłu (automatyka, robotyka, przetwarzanie informacji oraz inżynieria mechaniczna) wpisują się w ten już od jakiegoś czasu występujący trend w gospodarce. Autorami monografii są uznani eksperci i naukowcy, wykładający na Wojskowej Akademii Technicznej – dr inż. Wojciech Kaczmarek oraz dr inż. Jarosław Panasiuk (redaktorzy naukowi oraz współautorzy tej publikacji), a także: Szymon Borys, Michał Siwek oraz Robert Dyczkowski (przedstawiciel przemysłu). W publikacji Robotyzacja i automatyzacja. Przemysł 4.0 Czytelnik będzie mógł m.in. przeczytać na temat: • na czym polegają rozwiązania przemysłowego internetu rzeczy, • jak wygląda projektowanie zrobotyzowanych stanowisk do sortowania, pakowania, paletyzacji produktów w aspekcie Przemysłu 4.0, • jakie rozwiązania techniczne i technologiczne umożliwiają wykorzystanie mobilnych robotów w aplikacjach Przemysłu 4.0 etc. Tę publikację należy polecić zapoznającym się dopiero, ale również bardziej zaawansowanym użytkownikom rozwiązań Przemysłu 4.0 – zarówno inżynierom – robotykom, automatykom, projektantom i integratorom układów automatyki i mechatroniki, konstruktorom, informatykom albo służbom utrzymania ruchu. To będzie również dobra pozycja uzupełniająca dla studentów uczelni technicznych (kierunki: automatyka, mechatronika etc.)

Spis treści

Wprowadzenie 9 1. Robotyzacja i automatyzacja w dobie Przemysłu 4.0 11 1.1. Rewolucje przemysłowe 11 1.2. Idea przemysłu 4.0 13 1.3. Technologie przemysłu 4.0 – przemysłowy Internet rzeczy 17 1.3.1. Wytwarzanie przyrostowe 18 1.3.2. Integracja systemów IT i OT 27 1.3.3. Przemysłowy Internet rzeczy 30 1.3.4. Przetwarzanie danych w chmurze 33 1.3.5. Analiza dużych zbiorów danych 35 1.3.6. Wirtualna, rozszerzona i mieszana rzeczywistość 37 1.3.7. Cyberbezpieczeństwo 41 1.4. Implementacja przemysłowego Internetu rzeczy w nowoczesnych fabrykach 47 1.4.1. Standardy i protokoły komunikacyjne w implementacji IIoT 50 1.4.2. Praktyczne rozwiązania IIoT na przykładzie rozwiązania sprzętowego firmy B&R 62 1.4.3. Przemysłowy Internet rzeczy w nowoczesnych fabrykach – podsumowanie 73 1.5. Kształcenie kadry technicznej na potrzeby rozwiązań przemysłu 4.0 74 1.5.1. Zapotrzebowanie rynku pracy w dobie czwartej rewolucji przemysłowej 76 1.5.2. Modele kształcenia technicznego 79 1.5.3. Rozwiązania z zakresu kształcenia na potrzeby Przemysłu 4.0 80 2. Przepływ produktów na linii produkcyjnej w procesach zrobotyzowanego sortowania, pakowania i paletyzacji w dobie Przemysłu 4.0 91 2.1. Projektowanie zrobotyzowanych stanowisk do sortowania, pakowania i paletyzacji produktów w aspekcie Przemysłu 4.0 94 2.1.1. Wprowadzenie 94 2.1.2. Budowa stanowiska sortowania, pakowania i paletyzacji 98 2.1.3. Przykład zrobotyzowanego stanowiska do sortowania i pakowania produktów 121 2.1.4. Paletyzacja produktów – dobór robota i jego wyposażenia 159 2.1.5. Paletyzacja produktów – konfiguracja stacji 163 2.1.6. Paletyzacja produktów – szablony paletyzacji 166 2.2. Paletyzacja produktów – system chwytakowy 168 2.2.1. Układ sterowania – moduły sprzętowe 187 2.2.2. Układ sterowania – moduły programowe 196 3. Wykorzystanie robotów mobilnych w aplikacjach Przemysłu 4.0 214 3.1. Wprowadzenie 214 3.2. Rodzaje AGV 219 3.3. Modele kinematyki AGV 223 3.4. Metody nawigacji AGV w budynkach 230 3.5. Skalowalność systemu AGV 237 3.5.1. Wprowadzenie 237 3.5.2. Algorytm behawioralny 239 3.5.3. Algorytm śledzenia lidera 240 3.5.4. Algorytm sztucznych pól potencjałowych 241 3.5.5. Algorytm wirtualnej struktury 243 3.5.6. Algorytm teorii grafów 244 3.6. Podsumowanie 245 4. Systemy wizyjne w Przemyśle 4.0 247 4.1. Wprowadzenie 247 4.2. Systemy wizyjne 1D, 2D, 2,5D i 3D 252 4.2.1. Technologia wykorzystująca kamery linijkowe (1D) 252 4.2.2. Technologia kamer 2D 254 4.2.3. Technologia widzenia 2,5 D 256 4.2.4. Technologia widzenia 3D 257 4.2.5. Techniki obrazowania 3D wykorzystujące triangulację laserową 258 4.2.6. Techniki obrazowania 3D wykorzystujące stereowizję 259 4.2.7. Techniki obrazowania 3D wykorzystujące światło strukturalne 260 4.2.8. Techniki obrazowania 3D wykorzystujące ToF 262 4.2.9. Podsumowanie 264 4.3. Podział systemów wizyjnych ze względu na konstrukcję 265 4.3.1. Czujnik wizyjny 266 4.3.2. Inteligentna kamera 271 4.3.3. System kamera–komputer 274 4.3.4. Podsumowanie 277 4.4. Integracja systemu wizyjnego z robotem przemysłowym 278 4.4.1. Wprowadzenie 278 4.4.2. Integracja systemu wizyjnego w robotach firmy ABB 280 4.4.3. Integracja systemu wizyjnego w robotach firmy KUKA 282 4.4.4. Integracja systemów wizyjnych z robotami firmy KAWASAKI 284 4.4.5. Integracja systemów wizyjnych z robotami firmy YASKAWA Motoman 285 4.4.6. Integracja systemu wizyjnego w robotach firmy FANUC 287 4.4.7. Inni producenci robotów i ich systemy wizyjne 295 4.5. Kierunki rozwoju systemów wizyjnych 296 5. Przykładowe realizacje procesów zrobotyzowanych 298 5.1. Zrobotyzowane stanowisko z elementami separującymi do paletyzacji produktów 298 5.2. Zrobotyzowane stanowisko do paletyzacji kartonów 305 5.3. Zrobotyzowane stanowisko do miksowania produktów w opakowaniach zbiorczych 307 5.4. Zrobotyzowane stanowisko do miksowania produktów na paletach 312 6. Dalsze kierunki rozwoju robotyzacji i automatyzacji 319 7. Bibliografia 323