智慧码垛系统介绍
前言
智慧码垛系统是一款集智能化、灵活性与高效性于一体的工业自动化解决方案。系统可根据用户输入的产品规格、垛盘尺寸等关键参数，智能生成码垛编组，并支持用户自定义垛层布局以满足个性化需求。内置优化算法，可实现精准的码垛路径规划，适配多夹爪操作场景，大幅提升作业效率。
系统还集成了仿真工具，能够进行机器人运动范围和可达性验证，确保方案在实际应用中的可靠性与安全性。同时码垛编组方案可以一键导入PLC，通过内置的PLC库和码垛模板，可以帮助用户快速对接机器人、传送带等设备并控制，完成码垛项目。智慧码垛系统为用户提供灵活高效的操作体验，是现代工业生产自动化的不二选择。
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一、系统介绍
智慧码垛系统包含如下功能模块：
- 垛形编组：用于配置码垛参数，生成垛形数据
- 路径规划：规划码放过程的路径点
- 垛层布局：手动编组，自定义布局方案
- 多夹爪：设置多夹爪适配一次多抓场景
- 码垛控制：配置预示教点（如来料抓取点），验证机器人是否可达放置点
视频介绍
目标用例
在众多行业中，将产品按特定模式整齐堆叠是一种常见过程。由于产品和容器尺寸变化或客户对托盘包装布局的具体要求，码放过程可能高度多样化，因此需要付出大量时间。智慧码垛系统则能大大提升该过程效率，帮助用户摆脱计算、编程、调试等困扰。
上图显示了一个典型的码垛工作场景，托盘上共有3层，每层6个包装箱。在智慧码垛系统中，用户可以配置产品和垛盘的尺寸，设置垛形的模式，检查和调整生成的结果，生成的点位可以作为控制码垛程序的目标位置。
同时，智慧码垛系统还提供了用于西门子SIMATIC PLC的指令库，系统生成的位置在同步到PLC后，用户能够调用库指令读取点位，并基于库中提供的模板程序快速的完成码垛项目。（目前已在S7-1215，S7-1511中完成了测试）
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二、功能模块
1.垛形编组
在垛形编组模块中，用户能够创建新的垛形配置，通过编辑垛盘、被码物品、中间层、垛形模式参数，以获得目标垛形编组。
- 在选垛形型下拉框中载入默认配置“Pattern_1”
- 基于“Pattern1”，克隆产生新的垛形配置（在新垛形配置中修改尺寸和模式，如需创建新的垛盘或被码物参数，可以先克隆后修改，并保存到当前垛形配置）
- 在垛盘选择下拉框中选择垛盘配置，或基于默认配置克隆新的垛盘配置
- 由于每一个垛形配置都包含垛盘、被码物体、中间层和模式相关的参数，用户需要先基于默认模板进行克隆，然后修改以得到新的配置
- 完成配置后点击“生成”可以查看当前垛层布局和分布
| 参数名 | 参数含义 |
|---|---|
| 名称 | 垛盘尺寸配置的名称，需唯一命名 |
| 宽度 | 垛盘坐标系X轴方向尺寸 |
| 长度 | 垛盘坐标系Y轴方向尺寸 |
| 最大垛盘高度 | 产品在垛盘上的最大堆叠高度，决定最多能码多少层 |
| 最大产品数量 | 垛盘上产品最大数量，<=0则不检查该设置 |
| 最大产品总重量 | 垛盘上能码放的产品总质量，<=0则不检查该设置 |
2.路径规划
采用机器人码垛时，机器人接近将要码放位置和从码放位置撤回的路径，可以通过该模块进行设置，添加过渡点以优化路径。
- 首先选择需要配置的路径，或基于路径模板克隆以创建新的路径配置。
- 选中路径中的点(P1 ~ P5)配置是否在码垛中使用该路径点。
- 配置路径点为绝对或相对位置点。绝对路径点以托盘坐标系为参考，为绝对坐标位置；相对路径点以放置点为参考，为相对坐标位置。
- 可以为每个被码放的物品和中间层分别设置路径，在“垛层布局”模块进行编辑。
3.垛层布局
在“垛形编组”中基于配置生成的垛形可以在该模块进行自定义修改，创建用户定制方案。
- 首先选择垛形编组配置，并新增用户布局方案。
- 新增的布局方案采用默认配置，用户通过点击页面右侧的表格数据（如标记4），对参数进行修改。修改的参数会作用到相关的垛层。
- 在页面左侧上方的图形中会显示出当前垛形的垛层布局和分布，如上图：当前垛形共7层，第一层(底层)为奇数层（指所使用的布局模板），最后一层为顶层（布局模板），中间层为IL1（布局模板）。
- 在布局模板（如奇数层，IL1）中修改的参数会作用到使用该布局模板的每一层。
- 完成自定义布局方案，通过“同步PLC”按钮可以将配置下载到PLC数据块中。
4.多夹爪
该模块用于为一次多抓的使用场景计算码垛路径。
- 首先选择已配置好的编组配置和用户方案。
- 配置多夹爪的数量、偏置方向和偏置量。偏置方向根据来料确定，偏置量是以机器人末端法兰中心为参考的投影距离。
- 点击“计算”验证当前配置是否可行。
- 完成多夹爪，通过“同步PLC”按钮可以将垛形配置和夹爪配置都下载到PLC数据块中。
5.码垛控制
当前提供两种功能：
功能一：用于配置需预示教的静态位置数据，包括初始位置（Home）、垛盘原点、来料抓取点、来料抓取点上方、中间层抓取点、中间层抓取点上方，等。
功能二：用于对机器人、托盘、末端工具和垛形配置进行验证，评估机器人是否可达目标码放位置。
三、部署方案
系统为Web端工具，可跨平台，支持IIS、Docker等部署方式。
目前提供了以SIMATIC PLC为主控制器的方案搭建码垛工作站。Web端完成垛形配置后，通过“同步PLC”按钮可以将数据通过OPC或WebServer API导入到PLC中。基于提供的TIA Portal库，用户只需简单配置即可完成码垛控制程序。（机器人通信和编程目前不提供模板）
- 在TIA Portal中新建一个工程（码垛控制库目前为V19版本），并导入该库。
- 启用PLC的OPC UA服务器功能。
- 将导入的码垛控制库内容复制到当前的项目（拖拽到对应的文件夹）。
- 编译工程，并修改“LPalletizer_PalletizingControl”功能块的输入，链接到用户的控制位，通过置位“getNextPoint”得到目标位置和位置点类型。
总结
本文简单介绍了智慧码垛系统当前的功能和使用方式，更多功能持续开发中，敬请期待…
如有疑问，欢迎留言或来信交流：hbin6358@163.com