Mappatura oggetti su nastro con encoder

[marco1278]

Ciao,

sono nuovo in questa sessione del forum. Da ragazzo, avevo provato a programmare PLC S7-200 in KOP... ma sono un principiante in fatto di programmazione PLC.

 

Apro questa discussione perché vorrei chiedervi un parere su come potrei modificare una macchina.

 

Molto brevemente: la macchina è costituita da un nastro trasportatore di circa 3 metri di lunghezza che si muove a 50m/min. Sul nastro scorrono dei pezzi di 15 cm di lunghezza che devono essere etichettati. I pezzi sono sempre distanziati tra di loro di almeno 15 cm, ma arrivano in modo non regolare. Sulla macchina sono poste delle teste etichettatrici che devono applicare in sequenza 3 etichette e poi è presente un pistone che deve chiudere un lembo sul pezzo.

Attulmente ogni stazione è dotata di una fotocellula che rileva il pezzo e dopo un tempo di ritardo attiva la stazione. Questo sistema è semplice ma molto impreciso.

 

per avere un po' più di precisione, la mia idea era quella di calettare un encoder al nastro e di posizionare un sensore di presenza oggetto all'inizio del nastro. Appena rilevo il prodotto faccio partire un contatore che incremento con il passo encoder in modo da tenere traccia del pezzo.

Conoscendo la distanza tra il sensore e le varie stazioni, posso contare i passi encoder e quando il pezzo arriva sotto alla stazione posso attivare un'uscita che abilita la stazione stessa.

 

Ora, se passasse un solo pezzo alla volta non avrei problemi a fare il programma... però, come detto all'inizio, i pezzi arrivano in sequenza, per cui sul nastro posso avere un pezzo come posso averne 10 contemporaneamente. Come faccio a mettere in piedi il software che tenga memoria dei pezzi che sono passati e della loro distanza dal sensore di origine?

 

Esiste una logica affidabile che riesca a "mappare" gli oggetti sul nastro?

 

Per la parte hardware non ho scelte particolari, visto che adesso non c'è un PLC che fa da master ma le varie stazioni sono indipendenti e con hardware proprietario.

 

Grazie!

 

Ciao

[Livio Orsini]

Il sistema più semplice che mi viene in mente in questo momento è quello di ipotizzare un numero massimo di pezzi presenti contemporaneamente sul nasto; con le caratterustiche che hai citato prima potrebbero essere 20.

Costituisci 20 contatori.

Il primo pezzo rilevato viene tracciato dal primo contatore, il secondo dal secondo e così via.

Quando il primo contatore ha conteggiato gli impulsi per essere etichettatoed è avvenuta l'etichettatura completa (3 etichette se ho capito bene), il contatore si azzera ed è disponibile per un nuovo pezzo.
In pratica il programma dovrà controllare il contatore con valore maggiore e verificare le coincidenze per le etichettature.

Modificato: 3 maggio 2019 da Livio Orsini

[ken]

ti crei un registro diviso in settori di una dimensione x (quella varia in funzione della precisione).

l'encoder, contata la distanza del tuo settore si resetta. e ricomincia a contare

ti crei un blocco dati con x variabili. tante quante sono i settori del tuo tappeto. potrebbero essere semplici bit (1 pezzo presente, 0 pezzo assente) o delle variabili per contenere più informazioni

arriva il pezzo. la fotocellula legge. marchi la prima variabile. ad ogni reset dell'encoder sposti il tuo registro in avanti.

ricrei in pratica il tuo tappeto in modo digitale sapendo sempre dove si trova il pezzo.

[Marco Fornaciari]

Tutto giusto quanto risposta da chi mi ha preceduto, ma prima una domanda:

se ogni stazione è indipendente e il nastro viaggia a velocità costante, e i tempi di risposta delle etichettatrici sono costanti, come fa il sistema ad essere impreciso?

 

Se la velocità e i tempi di risposta sono incostanti anche con un PLC + encoder + fotocellula in testa + uscite del PLC che simulano le attuali fotocellule non migliori nulla, anzi magari peggiora pure.

Il sistema pensato funziona bene solo se è possibile baypassare gli attuali comandi di start delle etichettatrici, quindi connettersi in punto specifico della loro logica.

Io prima farei una cosa diversa: azzero il tempo sulle etichettatrici, quindi metto la fotocellula in una posizione più prossima al punto di etichettatura, fermo restando che la etichettatrice abbia sempre tempi gli stessi tempi di reazione e deposito e dell'etichetta. Basta provare su una sola etichettatrice.

Fatto questo, e magari sistemeto il funzionamento delle etichettatrici, passerei alla soluzione con encoder, tra l'altro per avere un sistema ripetitivo occorre che il PLC abbia sempre lo stesso tempo di scansione, ovvero se flottante ma non sia superiore a 5 ms, e che le uscite possano rispondere in meno di 5 ms: se per interfacciarsi alle etichettrici serve poi un relè elettromeccanico può darsi che tutto diventi vano.

 

Modificato: 3 maggio 2019 da Marco Fornaciari

[Micco]

Sono anche io dell'idea di Marco Fornaciari, lavoro su sistemi di etichettatura da parecchio (e un bel 90% se non di piu, delle macchine che ho visto usano una fotocellula di start erogazione) e le volte che avevo problemi di precisione erano dovuti o a cinghie lente o comunque qualche problema meccanico sullo svolgitore. Prima di cercare altre soluzioni proverei a controllare bene lo stato attuale (ammesso che tu non lo abbia già fatto)....

[max.bocca]

Quando si etichettato bottiglie rotonde per esempio la posizione di start non è molto importante se queste vengono bloccate con il contro spinner (vedi macchine tipo Enos) mentre se sono rotative (vedi Pe) si utilizzano fotocellule a fascio stretto che leggono un punto meccanico che si sposta in funzione della presenza della bottiglia. Altra soluzione su macchine rotative è di utilizzare delle fifo per sapere se c'è o meno l'oggetto. Comunque l'importante è di avere motori tipi Passo passo o brush less reattivi alla richiesta di espulsione e una buona fotocellula di stop che legge l'etichetta. Verifica che non ci siano slittamenti e la velocità di espulsione sia corretta. Verifica anche che la posizione di riposo dell'etichetta a riposo sia sempre la stessa

[Livio Orsini]

4 ore fa, Marco Fornaciari scrisse:

Se la velocità e i tempi di risposta sono incostanti anche

 

Sicuramente la distanza tra fotocellula e etichettatrice è una costante nota, quindi che il nastro vari la velocità è praticamente ininfluente, perchè l'encoder da un'esatta misura della distanza.

[marco1278]

Ciao, grazie a tutti per le risposte.

 

Vediamo di rispondere a tutti:

4 ore fa, Marco Fornaciari scrisse:

se ogni stazione è indipendente e il nastro viaggia a velocità costante, e i tempi di risposta delle etichettatrici sono costanti, come fa il sistema ad essere impreciso?

Il nastro è gestito con un motore asincrono sotto inverter. A pannello imposto la velocità del nastro in m/min e la velocità di etichettatura sempre in m/min, però, le etichettatrici non hanno un feedback sulla reale velocità del nastro. Ho provato a misurare con un contametri e la velocità del nastro è corretta.

 

1 ora fa, max.bocca scrisse:

Quando si etichettato bottiglie rotonde per esempio la posizione di start non è molto importante se queste vengono bloccate con il contro spinner (vedi macchine tipo Enos) mentre se sono rotative (vedi Pe) si utilizzano fotocellule a fascio stretto che leggono un punto meccanico che si sposta in funzione della presenza della bottiglia.

 

Gli oggetti che etichetto sono delle vaschette trasparenti di plastica con all'interno del prodotto alimentare che non è sempre lo stesso. Le fotocellule non leggono sempre bene, per cui le etichette vengono applicate male. Ho già provato a cambiarle (laser a fascio stretto, laser a fascio largo, con e senza catarifrangente) ma non cambia molto.

Per questo volevo mettere una sola fotocellula "bella corazzata" in ingresso e poi mappare la posizione.

 

Inoltre come ho detto sopra, il nastro e le etichettatrici viaggino per i fatti loro, per cui se il nastro rallenta le etichettatrici non lo rilevano. Per questo voglio un encoder... che poi sicuramente farò vedere anche alle etichettatrici in modo che prendano in automatico la velocità reale.

 

1 ora fa, max.bocca scrisse:

Comunque l'importante è di avere motori tipi Passo passo o brush less reattivi alla richiesta di espulsione e una buona fotocellula di stop che legge l'etichetta. Verifica che non ci siano slittamenti e la velocità di espulsione sia corretta. Verifica anche che la posizione di riposo dell'etichetta a riposo sia sempre la stessa

 

La velocità e la posizione di stop sembrano corrette. 

 

Il sistema ideale sarebbe stato quello di mettere dei facchini sul nastro in modo da creare un passo macchina. Una volta che l'oggetto è spinto dal facchino tramite l'encoder attivo l'etichettatrice sempre nella stessa posizione. Questo sistema, però, mi costringerebbe a modificare mezza macchina e a creare un sistema di fasatura in ingresso sincronizzato con la posizione dei facchini. Per questo cerco un sistema software.

 

10 ore fa, Livio Orsini scrisse:

Il sistema più semplice che mi viene in mente in questo momento è quello di ipotizzare un numero massimo di pezzi presenti contemporaneamente sul nasto; con le caratterustiche che hai citato prima potrebbero essere 20.

Costituisci 20 contatori.

Il primo pezzo rilevato viene tracciato dal primo contatore, il secondo dal secondo e così via.

 

4 ore fa, Marco Fornaciari scrisse:

tra l'altro per avere un sistema ripetitivo occorre che il PLC abbia sempre lo stesso tempo di scansione, ovvero se flottante ma non sia superiore a 5 ms, e che le uscite possano rispondere in meno di 5 ms: se per interfacciarsi alle etichettrici serve poi un relè elettromeccanico può darsi che tutto diventi vano.

 

Anch'io avevo pensato a un numero finito di contatori, però è sorto anche a me il dubbio del tempo ciclo.

Per i relé devo usare per forza relé allo stato solido con tempi di risposta ultraveloci.

 

Adesso il ritardo di start tra la lettura della fotocellula e l'attivazione dell'etichettatrice è sui 10ms.

 

7 ore fa, ken scrisse:

ti crei un registro diviso in settori di una dimensione x (quella varia in funzione della precisione).

l'encoder, contata la distanza del tuo settore si resetta. e ricomincia a contare

ti crei un blocco dati con x variabili. tante quante sono i settori del tuo tappeto. potrebbero essere semplici bit (1 pezzo presente, 0 pezzo assente) o delle variabili per contenere più informazioni

 

Questo è il sistema che avrei usato con il sistema a facchini. Per farlo qui dovrei creare un settore molto piccolo. Diciamo che se considero 1mm di lunghezza del settore mi ci vogliono 3000 settori (nastro da 3 metri) e quindi 94 Double word. Il PLC (o chi per esso) quanto tempo ci mette a fare lo shift del bit su 94DW?

 

Grazie ancora per le risposte!

 

Ciao

 

[ken]

 

23 ore fa, marco1278 scrisse:

Sul nastro scorrono dei pezzi di 15 cm di lunghezza che devono essere etichettati. I pezzi sono sempre distanziati tra di loro di almeno 15 cm, ma arrivano in modo non regolare.

Questo è il sistema che avrei usato con il sistema a facchini. Per farlo qui dovrei creare un settore molto piccolo. Diciamo che se considero 1mm di lunghezza del settore mi ci vogliono 3000 settori (nastro da 3 metri) e quindi 94 Double word. Il PLC (o chi per esso) quanto tempo ci mette a fare lo shift del bit su 94DW?

ma se i pezzi sono 15cm e sono distanti 15cm uno dall'altro cosa ti serve fare un registro con caselle di un millimetro? il pezzo è grosso 15cm, lo spazio tra un pezzo e l'altro è 15cm quindi la tua risoluzione è 15cm; non ti serve sapere quando arriva in un determinato posto? ovvio che più sono piccoli i settori che ti crei più precisione hai ma forse farli di un millimetro è esagerato. poi chiaro che conosci meglio tu la macchina di me. io ho fatto un sistema del genere per mantenere la posizione della coda di un foglio di lamiera per alzare o abbassare un tappeto trasportatore lungo 5 metri che viaggia a 40 metri al minuto. le caselle le ho fatte di 100mm. 

[marco1278]

Se ho capito bene il sistema che dici tu, se faccio un registro di 15cm non ho nessuna precisione in fase di etichettatura... ed è proprio quello che non voglio. 

 

 

[ken]

Ok ma in 15 cm un millimetro ci sta 150 volte. vuoi fare caselle di 1cm? per me ce la fai con un qualsiasi plc. spostare 300 (con caselle di un centimetro) o 3000 (se fai un millimetro) word (o bit o byte) quanto tempo ci vuole?

non molto, dipende dalla cpu. ne hai già una? fai una prova veloce. se hai la possibilità di usare un plc di nuova generazione (tia) o anche una vecchia 300 far scorrere un registro di bit o byte o word con scl non è cosa lunghissima in termini di tempo. mi preoccuperebbe di più l'encoder.

io avevo usato un encoder su et200s. avevo impostato conteggio con limite, dopo si azzerava da solo. al superamento di una cifra alzava un bit. mi preoccuperebbe di più questa parte; riuscire a leggere e resettare il tutto.

l'ideale sarebbe avere un encoder che ha come risoluzione 2 impulsi un millimetro o comunque la grandezza della tua casella. il bit meno significativo farà da clock. bisogna però calcolare i tempi di scansione.

50 metri al minuto sono 833 mm al secondo quindi 1 mm sarà circa 1ms. troppo per eseguire uno spostamento. è meno della scansione. con 10mm però sali a 10ms, molto più accettabile.

[Marco Fornaciari]

Temo proprio che il tuo problema siano le fotocellule che utilizzi, se non sono a sbararmento (proiettore e ricevitore a faschio stretto) il sistema è decisamente inaffidabile.

Essendo vaschette di plastica, magari pure umide o unte, ed essendo in movimento, si possono comportatre o come catadiotri o come dispersori di luce, pertanto il punto iniziale è sempre diverso.

Se hai già provato con fotocellule a sbarramento e fascio stretto e gli errori sono gli stessi, signigica che le vascette scivolavo sul nastro, ma il nastro è ruvido o liscio?

Se scivolano, ci vogliono i facchini o rendi ben ruvido il nastro, oppure fai un nastro bucato con aspirazione.

 

L'errore ammesso sulla posizione dell'etichetta quant'è?

Se meno di 2 millimetri con encoder e PLC non ci riesci, a meno di ...

a meno di utilizzare la scheda di ingresso da encoder con le funzioni di comparazione interna e quindi le sue uscite.

Nel tuo caso devi utilizzare un encoder che ti di almeno una risoluzione di 0,2 mm.

 

Usando il PLC, non devi fare registri in quote, ma un contatore per ogni vaschetta, ogni volta che vedi una vaschetta in ingresso memorizzi un bit e avvi uno specifico contatore, quando il conteggio arriva al primo set point, cioè prima etichettarice, comandi l'uscita, così fino al pistone, ad un 5° set point resetti bit e contatore, che saranno disponibili per una successiva vaschetta. Pertanto devi solo fare uno shift sui bit delle vaschette. Ma anche qui devi utilizzare una fotocellula a sbarramento.

Potresti anche verificare se nel PLC che intendi utilizzare è presente la scheda per la simulazione delle camme e se fa al caso tuo.

Una ulteriore soluzione è quella di utilizzare un PLC per etichettatrice, non c'è bisogno di grandi cose e la programmazione si semplifica; l'encoder è sempre uno ma è bene utilizzare le schede ripartitrici optoisolate.

 

Infine, sei sicuro che la velocità del nastro sia veramente costante, e che l'abbinamento motoriduttore inverter risponda rapidamnente alle necessarie correzioni?

Io metterei nel conto anche di passare il segnale dell'encoder anche all'inverter, quindi di abilitare la regolazione automatica.

[marco1278]

Grazie a tutti per le risposte! mi avete dato parecchi spunti di riflessione.

 

6 ore fa, Marco Fornaciari scrisse:

Se hai già provato con fotocellule a sbarramento e fascio stretto e gli errori sono gli stessi, signigica che le vascette scivolavo sul nastro, ma il nastro è ruvido o liscio?

Se scivolano, ci vogliono i facchini o rendi ben ruvido il nastro, oppure fai un nastro bucato con aspirazione.

 

Il pezzo non scivola sul nastro. Non mi resta che provare fotocellule con emettitore e ricevitore con fasci stretto.

 

6 ore fa, Marco Fornaciari scrisse:

Infine, sei sicuro che la velocità del nastro sia veramente costante, e che l'abbinamento motoriduttore inverter risponda rapidamnente alle necessarie correzioni?

Io metterei nel conto anche di passare il segnale dell'encoder anche all'inverter, quindi di abilitare la regolazione automatica.

 

Il nastro gira a velocità costante. Hai ragione, se metto encoder porto il feedback anche all'inverter così da avere una velocità costante.

 

😅 non capisco il motivo per cui non abbiano messo fin dall'inizio l'encoder... mah... il costo sarebbe rimasto lo stesso... tanto era tutta gestione software.

 

Ciao

[Micco]

Quote

 

Gli oggetti che etichetto sono delle vaschette trasparenti di plastica con all'interno del prodotto alimentare che non è sempre lo stesso. Le fotocellule non leggono sempre bene, per cui le etichette vengono applicate male. Ho già provato a cambiarle (laser a fascio stretto, laser a fascio largo, con e senza catarifrangente) ma non cambia molto

Hai provato con sensori a fibra ottica? Spesso e volentieri soprattutto su sistemi lettura tacca(nella cosmetica si inventano le tacche piu assurde da leggere) con la fibra ho risolto rogne che altrimenti sarei ancora li. Solitamente io mi affidavo a keyence, li paghi piu degli altri ma la differenza c'e (a parer mio) 

[max.bocca]

Keyence è un'ottima prodotto, per il controllo etichetta mi é sempre piaciuto leuze anche versioni ultrasuoni e capacitive con etichette trasparenti. 

Per la presenza bottiglia fibre valuta anche di omron seek ifm sono ottime.

 

[step-80]

Concordo con Micco, senti Keyence, spiega sommariamente il problema al telefono, vengono li con 4/5 sensori adatti e poi insieme provate sino a trovare la soluzione. Li paghi di più ma anch'io ho risolto problemi in ambito cosmetico che mi hanno fatto buttare centinaia su centinaia di pezzi.

Concordo sul fatto che su una etichettatrice è fondamentale sia costante il punto di rilevamento del pezzo. Per questo una fibra ottica a sbarramento secondo me è l'ideale, la punti sul punto meno riflettente della vaschetta e secondo me risolvi. Al limite se hai ancora problemi potresti valutare anche un laser che non è afflitto da variazioni di lettura dovute a colori diversi. 

[Livio Orsini]

4 ore fa, max.bocca scrisse:

Keyence è un'ottima prodotto,

 

Anche secondo me è forse il migliore.

[marco1278]

Sonp caduto malato. Vedo di rispondervi dal cell. 

 

Attualmente ho fotocellule della Leuze, sia per il rilevamento dei pezzi che per il rilevamento dell'etichetta. 

Le ho provate senza e con catarifrangente e sia a spot largo che stretto. 

 

In settimana ho contattato Keyence che mi ha proposto alternative... Ma ovviamente il costo sale. Oltretutto ho 3 macchine identiche su tre linee diverse e hanno tutte lo stesso problema. 

Altra spiaggia è usare delle Sick con emettitore e ricevitore. 

 

Nelle prossime settimane farò delle prove. 

 

Ciao

 

Ps: le keyence le uso già in azienda. Per alcune applicazioni sono ottime... Per altre invece non vanno bene. 😕

 

[Marco Fornaciari]

Con emettitore e ricevitore vanno bene tutte, alla peggio riduci il fascio con un otturatore (qualcuno dovrebbe farlo ancora), o giusto per prova con qualche striscia di nastro isolante nero sul ricevitore: di fatto crei una barriera verticale.

Altro soluzione che ha volte ha risolto è quella di intubare le fotovellule diametro 18 mm per circa 2 cm.

 

Dimenticavo, se le vaschette hanno la testa o gli spigoli ben arrotondati, oppure cambia il colore con la produzione, lo sbarramento è di fatto l'unica soluzione.

Però, le vaschette non sono trasparenti?

[marco1278]

Le vaschette sono trasparenti con coperchio che sborda. La fotocellula inizia a leggere sul bordo del coperchio.

 

 

 

[max.bocca]

Non so quanti pezzi puoi mettere prima della lettura ma se riesci per vedere se è un problema di segnale, carichi il nastro con un po' di pezzi a distanza costo ante e con un analizzatore di stati ligici o oscilloscopio verifichi che tra i fronti ci s ma sempre lo stesso tempo. Vaschette trasparenti io sono riuscito a leggerle con delle omron E3FA BP21 con catarifrangente E39R1S, 

[marco1278]

Grazie per la dritta. Proverò a fare la prova. 

 

Comunque, vista la natura particolare delle vaschette, rimango dell'idea che debba mettere un unico punto di lettura e poi mappare. Avere più punti di lettura mi aumenta l'errore. 

 

 

 

 

[Marco Fornaciari]

3 ore fa, marco1278 scrisse:

Grazie per la dritta. Proverò a fare la prova. 

 

Comunque, vista la natura particolare delle vaschette, rimango dell'idea che debba mettere un unico punto di lettura e poi mappare. Avere più punti di lettura mi aumenta l'errore.

Perche?

Ogni vascetta e ogni etichettatrice sono indipendenti.

Lascia perdere, per ora i problemi di sincronismo unico, la soluzione è più semplice: è solo un problema di individuazione del punto iniziale della vascetta, che in ogni caso avrai sempre.

Con quattro fotovellule giuste risolvi il problema in maniera semplice, con un sistema logico che riproduce la posizione delle vascette rischi di complicarti inutilmente la vita: lascialo come soluzione dell'ultima spiaggia.

 

Da programmatore e sistemista: fare il programma è anche gratificante ... ma se poi porta rogne ... i fili per esistono ancora!

Modificato: 5 maggio 2019 da Marco Fornaciari

[marco1278]

Si, le etichettatrici sono svincolate tra di loro.

 

Mettere le fotocellule separate è secondo me un problema perché come succede adesso, se una si sposta di 2 mm (supporto lento) l'etichetta sballa di 5mm. Secondo me viene anche più difficile intervenire in caso di non sincronismo. Considera che ad oggi ad ogni produzione sono costretto a smanettare nei parametri. Se avessi encoder e mappatura potrei ricalibrare una fotocellula (cosa fattibilissima in cambio formato) e il resto della macchina si adatterebbe di conseguenza. 

Oggi invece devo ricalibrare una marea di fotocellule e toccare anche i tempi di ritardi. 😫

 

 

 

[Marco Fornaciari]

Sarò noioso, ma perchè devi spostare tutto?

Le etichettatrici hanno una posizione fissa, le fotocellule anche , la velocità del nastro è fissa, l'inizio della vaschetta a fini dello start è sempre quella, se cambia la posizione dell'etichetta caso mai cambi il tempo di ritardo all'etichettatrice. Con l'encoder avresti sempre da cambiare tempo o quota, quindi cosa ti cambia?

Se ci sono altre fotocellule, o/e altre regolazioni, per altri usi cosa c'èntrano con il riconoscimento dell'inizio della vaschetta?

 

Scusami, ma anche se non conosco la tua situazione, di casi simili né ho avuti tanti, e ho sempre fatto in modo di cambiare solo 1/2 paremetri indispensabili (magari zero), il problema l'ho sempre risolto in fase costruttiva o di messa  a punto iniziale della macchina, lasciando sempre per ultime le soluzioni SW: che poi l'operatore non ci capisce (vuole capire) nulla e chiama in continuo la manutenzione per la minima stupidata.

Fare in modo che una fotocellula non si muova dal suo posto si fa prima a farlo che a dirlo.

 

Poi fai come ti pare, se vuoi divertirti a scrivere del SW va bene, ma una riflessione (e una domanda) sorgono spontanee: (da quanto scrivi nel primo post) sei sicuro di avere la necessaria esperienza per editare un programma utile allo scopo, in particolare se usi PLC di ultima generazione?

Non voglio mettere in dubbio le tua capacità, ma di inerventi nei quali ho dovuto mettere la pezza cioè ricominciare tutto da capo, né ho fatti tanti, anche i questi ultimi 5 mesi. Alla fine rischi che un costo di pochi centinaia di € diventi qualche migliaia con una tua sconfitta e l'intervento di un esterno.

In fin dei conti chi ti ha risposto qui, prima di essere un programmatore è un esperto di sistemi d'automazione.