克朗斯开发包装处理机器人数字孪生

挑战

通过在设计中加入动态三脚架机器人来提高自动饮料包装系统的性能

解决方案

使用Si金宝appmulink和Simscape Multibody创建一个精确的数字孪生,支持设计优化、故障测试和预测性维护金宝app

结果

  • 机器人的性能增加
  • 产品开发时间缩短
  • 测试时间显著缩短

“在Simulink中模拟数字孪生使我们能够获得数据和见解,这些要么是不金宝app可能通过硬件测试获得的,要么是太昂贵和耗时的。可视化的力和力矩帮助我们理解单个组件对高度动态机器人的影响。”

Benedikt Bottcher,克朗

克朗斯Robobox T-GM包装处理机器人。


克朗斯Robobox是一个完全自动化的系统,旋转,位置和组包装的瓶装饮料托盘。克朗斯最近重新设计了该系统,以增加其产量和灵活性,并减少维护需求。Robobox T-GS,结合了一个三脚架机器人的并行运动学设计,能够以每小时500层的速度将包分组成预定义的层模式。

克朗斯的工程师使用了Simulink金宝app®和Simscape Multibody™开发一个三脚架机器人的数字孪生。他们使用这个数字双胞胎来运行模拟,以帮助设计决策。现在重新设计的系统已经投入生产,他们使用数字孪生支持预测性维护和诊断操作问题。金宝app

“我们在Simulink和Simscape Multibody中金宝app创造的数字孪生使我们能够优化我们的硬件设计,并缩短开发和测试时间,”Krones分析和模拟部门的负责人Thomas Albrecht说。克朗斯公司的研发工程师Benedikt Böttcher补充道:“今天,我们正在Robobox T-GS系统的测试阶段使用这个模型,例如,通过使用记录数据运行模拟来快速优化系统行为或识别与磨损相关的系统变化。”

挑战

除了建模和模拟三脚架机器人本身,克朗斯需要建模的关键元素的环境,它将在其中运作。与拾取放置机器人不同,Robobox T-GS的工作原理是在移动的传送带上滑动包裹。因此,仿真必须考虑摩擦力、重力、马达的惯量和接触力,包括包与皮带之间的接触力。

解决方案

克朗斯的工程师使用Simulink和Sims金宝appcape Multibody开发了一个数字孪生模型,用于建模和模拟Robobox T-GS三脚架机器人。该团队从CAD软件导出的STEP文件中导入几何和惯性数据,开发了一个三脚架机器人的模型。

工程师们在Simulink和Simscape Multibody中建立了工厂模金宝app型,添加了电机驱动,并结合了摩擦、接触力和其他环境影响。

通过使用Simulink设计优化™,他们提高了模型的精度,以拟合模型参数从真实的三脚架机器人的测试金宝app收集的实验数据。例如,他们自动估计参数,如轴承的摩擦力矩和摩擦系数之间的包装和传送带。

在模拟过程中,该团队注入了故障,如极高的摩擦,以分析故障条件下的系统行为。

工程师们将模拟结果作为有限元方法(FEM)工具的输入,对车架和其他部件进行应力和振动分析。

他们使用三脚架机器人模型来训练机器学习分类算法,以进行预测性维护。该算法对真实机器人的传感器数据进行在线分析,能够在故障发生前及时发现故障。

结果

  • 机器人的性能增加。“优化三脚架机器人的设计有助于提高其整体性能,”Böttcher说。“一个Robobox T-GS模块组多达500层每小时6包,比以前的版本有显著的改进。”
  • 产品开发时间缩短。“金宝appSimulink使我们能够考虑在我们的系统中添加抓取器或类似的组件,而无需进行大量的实验,”Böttcher指出。“通过Sim金宝appulink,我们进行了仿真,以分析这些添加对整个装配的影响,使我们能够选择和尺寸的组件,以获得最佳性能。”
  • 测试时间显著缩短。“使用我们用Simscape Multibody创建的数字孪生,我们可以在更短的时间内进行参数研究和运行许多模拟,”Böttcher说。