我们的愿景:材料测试自动化趋势
在材料测试中越来越多地使用自动化技术,尤其是因为即使最小的干扰也会改变测量值。耗时且单调的任务也通常由机器人来完成。ZwickRoell为材料测试的自动化提供了广泛的可能性。试验系统的范围从在实验室中使用协作机器人执行小型试验系列的高效自动化系统,到全天候工作的全自动测试实验室。
经典全自动试验系统(例如,基于工业机器人)已经成功使用了多年。由于其承重能力很高,即使试样非常重,它们也能够移动。这种试验系统具备多种多样的试样架,因而是较长试验系列的理想之选 - 能逐个试样架地自主处理数百个甚至数千个试样。例如,使用来自ZwickRoell的不同自动试验系统。与相应的试验机结合使用,自动试验系统不仅成为在正常条件下对金属或塑料进行标准拉伸试验的完美解决方案,还能自动执行弯曲试验、温控拉伸试验、缺口冲击和穿刺试验,以及球压痕硬度测量。
趋势1:自主测试实验室
ZwickRoell不仅可以在无员工干预的情况下进行实际测试,还能使用AGV(自动导引车)和与ZwickRoell的autoEdition3自动试验软件协作的其他搬运机器人(就像在测试过程中使用的机器人一样)构建完全自主的测试实验室。必要时,它们可以全天24小时运行,并自主进行从将试样放置到运输皮带上,到损坏试样处置的材料测试过程。
工人只需制作和制备试样即可。完全自动化的测试实验室尤其适合为材料用量高的持续生产提供质量保证。取出生产过程中获得的试样或材料后,再将其制作成所需形状和尺寸。每个试样都有一个条形码或二维码,可以在系统中自动清晰地识别。
剩下的唯一一件事就是将试样转移到全自动测试实验室:试样置于传输带上,安全运送到机器人的操作范围内,然后通过试样代码加以识别,分配给正确的试验和试验机,并分拣到适用的托盘上。
趋势2:使用AGV进行无人驾驶运输
运输过程由AGV完成,可将托盘运送到相应试验机处。借助集成的激光导航系统,AGV可以绘制周围环境地图,并独立确定前往目的地的理想路线。具备自主导航功能的AGV优于经典解决方案,例如,经典解决方案必须按照嵌入其路径中的电线或粘附的对照线进行移动。遇到障碍物时它们能做出的唯一反应就是停下来等待,直到路径畅通或与操作人员沟通。如果路径不畅通,便会停止运输,最坏的情况就是等到目标位置没有任何剩余材料时,员工不得不去寻找。ZwickRoell的解决方案能够绕过障碍物,确保运输链不间断。
到达预定的试验机处后,AGV会将装有新试样的托盘装载到试验系统的试样架中。ZwickRoell其中一个获得公认的全自动试验系统(例如roboTest L)按如下过程处理运来的试样:装备试验机、执行测试,然后将数据传输到客户的软件系统,当然,损坏试样的移除过程也是完全自动化的。摄像机会读取试样的识别号,以便能够正确地将测试数据与相应的试样联系到一起。
AGV将空托盘运回到试样制备处。再次填装托盘,重新开始新一轮的操作循环。
趋势3:小型试验系列自动化
成功开展的大规模操作可以节省大量时间,时至今日,小规模操作仍不经济。固定式全自动试验系统的安装成本高昂且耗时,而且还需要熟悉其编程的专家。此外,根据系统的不同,需要采取多种安全措施才能避免伤害和事故:不打算在有人直接参与的系统中使用功能强大的工业机器人。如果有人在其工作范围内,工业机器人无法选择对环境做出反应,例如执行紧急关闭操作。大多数情况下,需要一个安全护栏,避免人与机器人直接互动。因此,到目前为止,小型试验系列一直由人工进行操作。即使任务极其单调,但让一名员工进行20次拉伸试验或50次简支梁冲击试验也比安装一台大型全自动试验系统要快得多。
借助roboTest N,ZwickRoell现在能够自动进行试样数量少、试样重量低的系列试验。该系统基于智能机器人,完全集成在ZwickRoell的autoEdition3自动试验软件和testXpert III测试软件中。因此,不需要机器人操作终端或专用机器人编程和操作知识。而从真正意义上来说,roboTest N是“用手”来操作并获知必要的参考点。关于软件,参数是在熟悉的软件环境中设置的。
智能机器人的设置不仅简单易行,而且其工作速度和力量与人类相差无几。传感器用于检测外部影响,如有什么东西挡住了去路便会停止系统。因此,只要获得实验室安全人员的许可,roboTest N便可与人员一起工作,而无需采取额外的安全措施 - 更不用锁闭工作区域。
趋势4:灵活的试验机器人
轻型机器人紧固在专为机器人设计的可移动工作台上。借助这个移动底座,应用范围得到了广泛拓展。可以将智能机器人移动到合适的试验机上并连接到系统。这不仅可以有条不紊地处理交替进行的小型试验系列,还能自动执行各种试验。
拉伸试验和压缩试验可以像三点弯曲试验、简支梁冲击试验或硬度试验一样自主处理。可移动底座还为自定义制造的试样架提供了空间,例如在3D打印机中,roboTest N可以从自定义制造的试样架中自动获取其他试样。如果在一个班次结束前刚刚启动机器人,机器人会根据试样架中的试样数量延长工作时间,并在第二天工作开始时给出结果。
自动进行单调的标准试验可使获得资质的员工能够专注于需要更多关注且更为复杂的试验应用。通过使用机器人而实现无人员操作也是一项优势。试验机上样时可均匀移动序列,由此可使试样定位一致,从而避免用户失误或不准确情况的出现,并提高测试结果的可靠性。
结论
在系列试验中,全自动试验系统为用户带来了诸多好处,从节省时间到提高测试结果信息价值等方方面面全部涵盖。凭借多种roboTest试验系统,ZwickRoell实现了全方位的测试自动化 - 从对实验室中不断变化的小型试验系列的短期支持,一直到无需人工干预的全自动化测试实验室。