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西门子如何实现海上电池自动化生产
2020-09-12


  西门子使用八个可配置的机器人单元和七个AGV来自动化海上电池的生产。

作为具有远见的环境立法的一部分,挪威议会于2018年提出,要在2026年之前禁止在其峡湾中运营的渡轮和巡洋舰的有害排放。这包括二氧化碳和NOx气体,以及水。


当地船运公司和轮渡经营者的反应是极大地加快了电力推进系统的开发和引进。至少可以说,挪威第一条全电动渡轮投入使用的性能令人印象深刻。

MF Ampere是完全由电池供电的渡轮,在Lavik和Oppedal港口之间运营,岸上的充电站在此处为电池充电。与柴油动力替代品相比,该船声称排放量减少了95%,运营成本减少了80%。对于全世界的渡轮船队来说,这是一个有吸引力的主张。


事实证明,汽车和客运渡轮旅行距离相对较短,并且在同一港口长时间停留在码头,已被证明是开始在全球海洋中从传统柴油向电池和混合柴油电力无情过渡的理想场所。运输部门。

这种根本性转变的关键推动因素是提供合适类型的电池,合适数量的电池,以为新的全电动和混合动力总成提供动力。


为了在挪威的特隆赫姆市开设一家灵活的,高度自动化的电池工厂,西门子已投资1亿挪威克朗(1136万美元)来帮助满足未来的需求。它将开发和制造适用于船舶和海上石油和天然气应用的储能解决方案。

为了实现其新的海上电池生产线所需的高水平自动化,西门子任命了Raufoss为基础的Intek提供机器人,3D机器视觉和自动化系统集成,以帮助实现苛刻的生产率目标。


解决方案

西门子的特隆赫姆海上电池生产线配备了八个可独立配置的机器人单元和七个自动导引车(AGV),用于处理单元间物流。该产品线是由Intek设计和设计的,为期12个月,可自动处理所有内容,从最初的零件挑选到最终的电池测试和记录。

对于卸垛单元,Intek选择使用Zivid One实时3D机器视觉相机,该相机安装在配有定制真空夹具的KUKA KR9机械臂上。西门子可编程逻辑控制器和高速工业PC提供控制和处理能力。 Intek应用了自己的自定义算法来操纵相机的3D点云数据并最大化生产线吞吐量。

“通过利用Zivid One摄像机的高质量3D点云,我们可以轻松地查明托盘或托盘的轮廓,非常准确地确定其中组件的外部尺寸,然后以**的高度进行相应的放置和放置。准确性。” Pedersen说。 “而且能够依靠单个摄像机快照也意味着它非常快。”


“通过采用这种更为实用的方法,我们可以解决部件随机对齐的问题,而无需任何机械的“转向”系统或操作员干预来矫正部件并将它们移至预定位置。而且,它还避免了对复杂组件CAD文件进行密集编程的需要。结果,这是一个非常灵活和可靠的解决方案。”

彼得森说:“由于机械臂会自动将零件堆叠到相对较小的AGV上,因此系统必须考虑到负载的分配是至关重要的-AGV需要在运输过程中保持**平衡。” “此外,当AGV到达其目标生产单元时,需要由另一个机器人从预定位置拾取零部件。因此,准确地将零件放置在AGV上也很重要。”


西门子结果

西门子海上电池生产线的先进蜂窝特性使其能够响应全球市场需求激增和技术快速发展而扩展能力并提高生产能力。电池设计和生产更容易定制,以匹配特定船只的功能和占空比。

通过利用**进的机器视觉,机器人技术和AGV,特隆赫姆的生产达到了很高的自动化水平,在生产区域仅需三个人即可工作。这使得更有效,更经济地生产可持续能源解决方案成为可能。


凭借其高效的端到端自动化生产线,西门子有望每年为150-200个渡轮提供电池,相当于电池模块的容量约为400 MWh。工厂可以在不到四天的时间内生产出全电动渡轮所需的电池模块。

从柴油动力船转向全电池船或混合动力船对环境的积极影响不可低估。全球和本地都将感觉到二氧化碳和氮氧化物气体排放量的减少以及水传播的噪音污染的减少。无排放,近乎无声的海上作业是一个值得追求的目标。


挑战性

对于全电动渡轮,电池组通常需要具有约2 MWh的电池容量。典型配置有34个电池柜。每个模块中有9个电池模块,每个模块包含28个电池单元。即使在混合动力柴油-电力系统中,也需要至少500 kWh的电池容量。

当然,还有汽车和客运渡轮,成千上万的渔船,巡洋舰,多用途船只和近海单位也可以从全部或部分电气化中受益。因此,对船用电池组的需求以及为其提供支持的生产能力预计将很高,并且呈指数级增长。

西门子位于特隆赫姆的海上和海洋中心负责人TorsteinSole-Gärtner表示:“挪威的所有汽车和客运渡轮最终都将依赖某种形式的储能解决方案,我们估计将有大约60种混合动力或全能动力,电池供电的渡轮在这里运营。”


西门子预计,到2024年,全球船用电池市场将翻一番,并预测在长度不超过150米的所有新船中,将有近80%配备全电池或混合动力柴油发电。

为了跟上未来的需求,新的特隆赫姆生产线系统需要尽可能高效和灵活。生产过程中需要动手的人员数量需要最小化,而机器人化的数量则需要最大化。

系统集成商Intek的项目经理Olaf Pedersen概述了面临的挑战。他说:“保持快速,无差错的生产吞吐量是开发整个解决方案的重要考虑因素。” “无论生产任务是运输零件,产品组装还是测试,确保高生产率都是关键。”

在生产线的卸垛部分中处理电池组件提出了一系列特殊挑战。 Pedersen解释说:“与其他生产单元不同,第一个单元必须能够自动处理各种不可预测的组件–电池,框架,连接器等。”

“要处理许多不同种类的传入货物,例如将它们随机放在货盘,纸板托盘和塑料泡罩包装中,以某种速度进行处理,这是自动化的一项艰巨任务。”




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实时机器人技术通过为机器人提供防撞功能来帮助他们解决运动计划问题。在这里,机器人避开了研究人员的挥手。乔治·科尼达里斯(George Konidaris)仍然记得他对机器人技术的令人沮丧的介绍:“当您还是一个年轻的学生并想对机器人进行编程时,首先让您感到震惊的是,您对使用该机器人的能力无比失望地说。大多数新的机器人专家都希望对他们的机器人进行编程,以解决有趣,复杂的任务-但事实证明,仅在空间中移动它们而不会与物体发生碰撞比听起来要难得多。幸运的是,Konidaris希望未来的机器人专家在该领域能有一个更加令人兴奋的起点。那是因为大约四年前,他与人共同创立了Realtime Robotics,这是一家致力于解决机器人“运动计划问题”的创业公司。该公司发明了一种解决方案,该解决方案使机器人能够快速调整其路径,以避开物体移动到目标的过程。实时控制器是一个盒子,可以连接到各种机器人并部署在动态环境中。“我们的盒子只是根据客户的程序运行机器人,”目前担任Realtime**机器人专家的Konidaris解释说。 “它负责移动,机器人的速度,检测障碍物和碰撞检测。 [我们的客户]需要说的是,“我希望这个机器人移到这里。”Realtime的关键启动技术是独特的电路设计,与专有软件结合使用时,可以为机器人提供插入式电机皮质。除了帮助满足满天星斗的机器人专家的期望之外,该技术还代表着朝着可以在不断变化的环境中有效工作的机器人的根本前进。实时机器人技术帮助机器人四处走动Konidaris并不是第一个因机器人技术中的运动计划问题而灰心的人。该领域的研究人员对此进行了40年的研究。在麻省理工学院四年的博士后期间,科尼达里斯与工程学院教授卓越教学工作一起工作。托马斯·洛萨诺·佩雷斯是该领域的先驱,他在科尼达里斯出生之前就发表了有关运动计划的论文。人类认为避免碰撞是理所当然的。 Konidaris指出,从冰箱中拿啤酒的简单动作实际上需要执行一系列任务,例如打开冰箱,将您的身体伸进去,避开冰箱中的其他物体以及决定在哪里拿啤酒罐。Konidaris说:“实际上,您需要计算多个计划。” “您可能需要计算数百个计划才能采取所需的行动。 ……奇怪的是,人类每天要做数百次最简单的事情实际上需要进行大量计算。”在机器人技术中,运动计划问题围绕着机器人在太空中移动进行频繁测试所需的计算能力。在计划路径的每个阶段,这些测试有助于确定各种微小的运动是否会使机器人与周围的物体碰撞。此类测试激发了研究人员近几年来思考越来越复杂的算法,但Konidaris认为这是错误的方法。Konidaris说:“人们试图使算法更智能,更复杂,但这通常表明您走错了路。” “实际上,采用先进技术的先进技术可以解决诸如此类的问题并不普遍。”Konidaris于2014年离开麻省理工学院加入杜克大学,但他继续与麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)的研究人员合作。 Konidaris还是Duke与Realtime联合创始人Sean Murray,Dan Sorin和Will Floyd-Jones会面的地方。在2015年,联合创始人合作制造了一种新型计算机芯片,其电路专门设计用于执行频繁碰撞测试,以使机器人安全地穿越太空。定制电路可以并行执行操作,以更有效地测试短运动碰撞。Konidaris说:“当我离开麻省理工学院去杜克大学时,令我烦恼的是,现在应该真正解决这个运动计划问题。” “这确实的确来自MIT的许多经验。在进入麻省理工学院之前,我将无法撰写有关运动计划的论文。”研究人员于2016年创立了Realtime,并迅速聘请了机器人行业资深人士Peter Howard,他目前是Realtime的**执行官,也被认为是联合创始人。“我想在波士顿成立这家公司,因为我知道麻省理工学院,并且在那里开展了许多机器人工作,” 2016年移居布朗大学的Konidaris说。“波士顿是机器人技术的枢纽。这里有大量的本地人才,我想这很大程度上是因为MIT在这里-MIT的博士学位成为了当地学校的老师,然后这些人开始了机器人程序。这种网络效应非常强。”卸下机器人约束如今,大多数Realtime的客户都在汽车,制造和物流行业。使用Realtime解决方案的机器人可以完成所有工作,从点焊到检查再从垃圾箱中拣选物品。客户购买Realtime的控制箱后,他们会加载一个文件,该文件描述机器人的工作单元配置,有关机器人的信息(例如其臂端工具)以及机器人正在完成的任务。实时还可帮助将机器人及其随附的传感器**地放置在工作区域周围。 Konidaris说,实时可以将部署机器人的过程从平均15周缩短到一周。一旦机器人启动并运行,Realtime的盒子即可控制其运动,从而使其具有即时防撞功能。“您可以将其用于任何机器人,” Konidaris说。 “您告诉它需要去的地方,其余的我们将处理。”实时是麻省理工学院工业联络计划(ILP)的一部分,该计划可帮助公司与更大的工业合作伙伴建立联系,最近,它加入了ILP的STEX25启动加速器。由于计划在未来几个月内进行一些大规模部署,因此实时团队的动力来自于这样的信念,即解决运动规划等根本问题将为机器人领域解锁许多新应用程序。Konidaris说:“我对Realtime感到最激动的是,我们是一家真正的技术公司。” “绝大多数初创公司旨在为现有技术寻找新的应用;通常,没有一个新的应用程序或网站,甚至没有一个新的“垂直”机器人真正突破技术界限。但是,我们确实确实发明了一些新东西,而这种优势和能量才是驱动我们的力量。所有这些对我来说都是非常的麻省理工学院。”

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  ABB的IRB 1300工业机器人专为狭小空间设计,可处理11公斤的有效载荷。ABB通过推出IRB 1300扩展了其小型六轴工业机器人系列。IRB1300的循环时间缩短了27%,比ABB的IRB 1600减轻了近60%的体积,缩小了83%。 IRB 1300的尺寸仅为220毫米x 220毫米,设计用于狭小空间,可在狭窄区域内部署更多机器人。IRB 1300提供三种主要型号:11 kg / 0.9 m,10 kg / 1.15m和7 kg / 1.4 m。 ABB声称,0.9 m伸展型号的11kg有效载荷比同类任何其他竞争机器人都要高。该机器人具有改进的有效负载并能达到物料搬运,机器维护,抛光以及组装和测试应用的范围,适用于电子,食品,饮料,制药和消费品包装的货物加工,包装和物流应用。ABB机器人产品管理负责人Antti Matinlauri表示:“ IRB 1300是我们小型工业机器人产品组合中令人兴奋的补充,这意味着我们现在可以提供更大范围的功能和性能。” “ IRB 1300的设计旨在帮助我们的客户在开发解决方案以提升沉重,复杂或不规则形状的解决方案时,即使在狭窄的工作空间中也能达到速度和准确性的新标准。”该机器人由ABB的OmniCore控制器提供动力,该控制器可以配备一系列附加设备,包括现场总线协议,视觉解决方案和力控制。工业机器人提供20个输入/输出端口,比IRB 1600多50%,使其能够与更复杂的抓爪或末端执行器配合使用,从而允许用户通过同时处理更多数量的工件来提高生产率。它标配IP40防护等级,可以选择IP67防护等级,以防止固体颗粒和水分进入,或Foundry Plus2,旨在防护铸造厂和其他金属加工厂的极端恶劣条件。它也可以按照IPA洁净室保护标准提供。

  Goudsmit的双壁磁性过滤器可从液体巧克力中去除小至30 µm的铁微粒。用温水加热过滤器外壳,使巧克力保持液化状态。电磁过滤器的设计最近应客户要求进行了修改,包括一个筛子,用于过滤掉产品杂质,例如纸,塑料颗粒和石头。这些双壁磁性过滤器专为粘性液体而设计,这些液体倾向于在寒冷的表面固化。 仅适用于细菌繁殖风险较低的产品(例如融化的巧克力)。流过外壳双外壁的温热液体会阻止产品固化。Goudsmit过滤器提供额外的筛选该筛子通常是在生产过程中安装在电磁过滤器上游的独立单元。在改进的设计中,它与双壁磁过滤器结合使用,从而减少了操作,成本,时间和热量损失。额外的好处:磁棒和筛网都可以在一次操作中清洗。Goudsmit过滤器用于压力管法国,德国,荷兰和比利时的主要巧克力生产商在其生产线中使用了双层电磁过滤器。这些从可能凝结并在压力下运输的产品中除去金属颗粒。热水流过外壁,使产品保持液化状态。**工作/产品温度为140°C。磁芯中强大的钕铁硼磁棒可捕获10700高斯的磁通量,从而捕获产品中的铁颗粒,从而确保没有污染物进入最终产品。Goudsmit过滤器材质:316不锈钢电磁过滤器由316级不锈钢制成,因此符合食品行业适用的严格要求(HACCP)。该过滤器易于在现有压力管道(10至15 bar)中安装。密封件符合EC 1935/2004。电磁过滤器的尺寸为DN50至DN125。 Goudsmit过滤器清洁功能根据客户的要求,对现有的双壁式电磁过滤器进行了修改,以增加壁厚。这就在巧克力或团块流过的核心和热水流过的空腔之间形成了一个充满空气的空间。这样可以防止水进入巧克力的风险,这会导致整个批次的损失。Goudsmit过滤器特别关闭功能客户特定的实施方式还包括额外的安全性:盖子上的特殊封闭装置,因此在压力下如果没有工具就无法打开盖子,并且产品斜槽不会发生清洁。此外,设计人员增加了一个特殊的连接点,使用户可以安装压力传感器进行常规压力测量。Goudsmit电磁过滤如何工作?带有非常坚固的钕磁棒的磁性装置位于产品流的中间。含铁杂质的产品在流经过滤器时会通过多个磁棒。磁铁会吸引通过的铁磁污染物。当产品停止流动后,您将整个磁栅组件从产品通道中取出,然后将磁棒拉出排气管中的铁屑掉落,导致铁颗粒从排气管上掉落。清洁/拆卸顺序:停止产品流动。松开磁铁单元的螺栓连接。将整个磁铁单元从外壳中取出。将磁铁单元从抽气单元中取出并将其与抽气单元放在一起,并保持清洁表面上的铁颗粒将从管子上掉下来并丢弃,用软布擦拭所有零件-必要时用合适的清洁液擦拭-将磁铁单元放回抽气单元中-将整个磁铁单元放回去将组件重新装回外壳中。重新拧紧螺钉连接。重新开始产品流动。

2020年国庆节&中秋节放假通知       根据国务院办公厅通知精神,2020年国庆节、中秋节放假安排如下:10月1日(星期四)至10月8日(星期四)放假调休,共8天,9月27日(星期日)、10月10日(星期六)上班。     节假日期间有事请发邮箱[email protected],急事请联系相关负责人,或者拨打电话17321366975。     祝公司全体同仁及客户朋友节日快乐,阖家平安幸福美满     特此通知!                                                                                                                                          炜斗智能科技(上海)有限公司                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  2020年9月16日

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