以伺服机械手为核心的注塑自动化离人工智能还有多远

优胜UG周平老师

注塑自动化，作为工业自动化领域的一个重要分支，近年来得到越来越广泛的应用。以三轴伺服机械手为核心的注塑自动化系统在管件、薄壁等产品注塑生产领域的应用为相关注塑企业实现减员增效作出了巨大的贡献。伺服机械手进入中国二十多年来，它在注塑领域的应用从最初的产品取出到现在的埋镶件、取产品、剪水口等全自动动作业，其发展可谓日新月异。但是《中国制造2025规划》的全面推进，对伺服机械手在注塑自动化领域的应用提出了更高的要求。三轴伺服机械手同人工智能相结合必然会是其未来在注塑自动化领域的新的发展发向。那么，目前以三轴伺服机械手为核心的注塑自动化系统离人工智能还有多远？



人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。人工智能在伺服机械手注塑自动化应用方面可以加入其中的两大模块：一个是视觉识别系统，用于生产过程中的品质监控；另一个是基于专家系统的设备自动化检测分析系统，用于监控注塑自动化系统的运行数据并同其他工业自动化系统进行数据交互。

当前伺服机机械手最广泛的应用除了基本的产品取出作业，要属模内埋镶件应用，像管件，家用电器外壳埋螺母，3C电器的外壳埋件注塑等都要用到埋镶件作业。思为客在开发管件自动化系统时曾经计划在埋镶件作业过程中加入视觉系统对取螺母、放螺母、成品质量进行全方位的监测，配合自动化检测分析系统对生产过程的各项数参数适时进行调整，以提高产品的良品率并减少人工成本。最终因为高昴的系统造价而放弃了这一计划，采用了更经济的管件自动化设计方案。

关于设备自动化检测分析系统，多年前就已经开始在伺服机械手控制系统上有了初级应用。无论是欧规和亚规，都要求注塑机机械手要有完善的报警机制。机械手在启动后会对各关键点的信号进行检测，一旦发现问题就会自动报警等待人工处理。当然单纯的错误报警功能还不能称之为人工智能，但是随着技术的进步和更多新科技的应用，机械手也必将越来越智能化。举个简单的例子，仅是在伺服控制系统中加入通讯技术，就可以比单纯采用脉冲控制的伺服机械手在速度和稳定性方面实现大幅提升。拿思为客新旧两代模内贴标系统来说，SW830是思为客老一代模内贴标系统，采用的是纯脉冲控控制；而SW833G是新一代模内贴标系统，采用的是脉冲+通讯控制。在同一套1出四水杯注塑模具和注塑机的条件下，SW830的单循环周期在4秒左右，而SW833G可以做到2.8秒。因为加入通讯技术的新系统在生产过程中可以根据伺服电机反馈回来的数据不断修正控制参数，从而保证系统的高速稳定运行。



当前制约人工智能技术在注塑自动化领域的大范围应用主要有几个方面：

1）高昂的造价制约其大范围推广：虽然视觉系统已经发展多年并且有了成熟的应用，但其系统成本相对依然很高。当前中国注塑产业很多属于微利产品，产品的利润率在很大程度上制约了生产企业在设备上的投入，从而影响了视觉系统在注塑自动化领域的大范围使用。

2）复杂的系统必将对生产环境提出更高的要求，从而制约了视觉识别及其他人工智能模块在注塑自动化领域的使用：当前伺服机械手主要采用单片机进行控制，可以高效实现对产品的取、放、堆叠等作业。如果加入视觉识别或者功能更丰富的人工智能模块，必然会对处理器的运算能力提出更高的要求，也会有更多的周边设备加入协处理，从而对设备的使用环境提出更高的要求，导致在很多场合比方说管件生产等常年温度在40~50度并且高尘的车间无法使用。

3）人工智能的引入在一定程度上会降低系统的生产效率：将人工智能引入注塑自动化系统因为充份考虑了生产过程中可能出现的各种问题及处理方案，必将影响生产的连惯性。以常见的快餐盒取出堆叠为例，在堆叠的过程中如果出现因为放歪的情况，机械手不会进行任何处置，将继续往上堆产品，代价是这一叠快餐盒报废；如果加入视觉系统，一旦系统发现没堆好，简单的处理方式是系统报警-停机-等待人工处理-重新开机。这个处理过程可以重新打一叠新的快餐盒，而且中途停机造成的原材料浪费其成本将远高于报废的那一叠产品。因此，从经济性的角度来讲目前人工智能在注塑自动化领域的使用还有很大的局限性。



虽然就目前而言，人工智能在注塑自动化领域的使用并不广泛，但随着国家对《中国制造2025》相关产业的投入的加大，伺服机械手相关专家系统的造价必将进一步降低。也许在不久的将来，您买的思为客机械手在出现故障时，不仅仅是报警和简单的错误代码，而是具体的故障点及处理方案，同时，通讯技术的应用可以让您的客户随时随地掌握订单的完成进度，提高客户满意度。