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3秒出库一套航空餐 坐拥多项专利

航空餐食摆盘系统落地无锡职业技术学院

  近日,一套航空餐食摆盘系统在无锡职业技术学院落成。该系统由职院数字化设计与制造技术团队教师和徐安林技能大师工作室的12位学生共同打造,共费时7个月。依托智能制造工程中心,运用无锡职业技术学院已有的机器人应用技术和智能控制技术基础,设备系统性能达到了柔性化、集成化和智能化,满足企业未来的个性化需求。

  航空餐食摆盘系统7个月落地

  去年1月,南京广龙厨具有限公司来到无锡职业技术学院展开技术交流,“我们把以前做过的项目方案和实施情况同对方进行了交流,双方产生合作意向。”在接下来的半年里,项目团队前往南京7次,与企业商讨具体的系统方案细节。学生李雨杨告诉记者,他们一开始将设备设计为U型,占用的空间较大,企业要求占用空间为10米×7米×4.5米,“按照企业的要求,我们进行了11次修改才敲定最终方案。”同年6月双方正式达成合作,企业投入学校项目组215万元。

  历经7个月,航空餐食摆盘系统终于在智能制造工程中心落地。该系统共有11个子系统,由上料机、立体仓库、下料机、周转箱自动线、直角坐标机械手及SCARA平面机械手完成整个航空餐食的摆盘,现场提供显示看板系统,实时报告当前的工况以及原料库存情况。 团队负责人徐安林向记者解释道:“硬包装食品通过周转箱、立体仓库、输送线到达直角坐标机器人的分拣工位。软包装食品等通过单品输送线,经振动送料机送达每个餐盘指定位置。高速SCARA机器人负责纸巾包的分拣工作。9层立体仓库作为主体,可以调节速度以便适应不同的生产节拍。”

  目前,该系统每小时可生产1200套餐食,每3秒出库一套,所运用的食品行业摆盘应用技术属于首创。“机器人的应用节约了大量的人力,降低了劳动强度,每套系统可减少8名人工。同时在封闭环境中工作温降为5℃,提高了食品产品的卫生合格率,保障了全冷链运行。”徐安林说。

  每一块料都由团队亲自切割

  项目团队必须在规定时间完成企业给的技术服务项目,对整个团队在机电设备集成以及智能生产设备的设计和制造能力有非常高要求。徐安林告诉记者,将一卡车的铝型材进行切割和组装大约用了1个月。因为是首个系统,所有型材都由团队师生手工完成,工作量非常大,这也是项目开发中必须要经历的过程。“研发过程中遇到尖锐的器材或是细小的零件,就很容易受伤,几乎所有成员手上都有明显的伤口。”徐安林感叹道。

  九层立体仓库水平位置调整是一个难点,至少花费一周时间,为保证误差在1毫米内,团队还请来了学校钳工实训老师协助。“当时正值暑假,调水平的过程需要耐心和毅力。每5根型材会组合成一条7米长的输送线,在仓库的每一层需要6根型材,这样一层就需要30根型材。9层仓库共270根型材,数量庞大且精度要求高,只有通过手工调整来完成,误差稍稍过大就会影响设备的出餐速度。”徐安林说,装配过程中的钳工技能是职院学生实训过的内容,团队的12位学生由底层开始向上调试,一天也只能调试一层。

  此外,困扰团队的还有软包装食品上料的技术难题。“面包和餐巾纸包表面较软并且不平整,吸盘很难对其进行吸附。此外,面包放置的正反面也有要求。”团队为解决这一问题,对该环节的吸盘和夹爪等设备进行了4次升级,最终完美解决问题。

  “在系统测试的过程中会发现很多实际问题,针对周转箱内部分隔板设置也调试过多次。”李雨杨说,首套系统中的周转箱出现餐盘左右摇晃,无法准确定位的问题,大大影响了出餐效率,“我们应用了学校的机械制造及自动化专业已有的3D打印机,快速打印了40套卡槽,舍弃了原来的模具制造过程,大大节约了时间。”二次测试中,由于卡槽设计太紧,机械手抓取空间余量只有2毫米,出现了难以抓取的困难,团队又进行了多次调试。

  高职教育为经济发展和产业升级服务

  “7个月的项目过程中,我们跟着不同的专业老师学习,接触到了钳工、电气装调工、机电设备安装工、可编程控制器程序员等技能。动手能力和技术水平得到了很大的提升。”李雨杨说。为满足客户未来的个性化需求及自动生产线的升级需求,接下来,项目团队还将对航空餐食摆盘系统进行改良,将直角坐标机器人替换成六轴机器人来完成抓取任务,让原来只针对一条航线的餐食摆盘系统,升级成能为8条航线的餐食进行摆盘,大大增加整个系统的柔性。

  目前,该项目申请发明专利10项,使用新型专利20项,引领了学校在机电一体化、工业机器人及智能控制技术等专业的建设,对学校的教学科研型师资团队的形成有很大的帮助。“我们自主开发的直角坐标机械手控制程序以及总控HMI程序拥有软件著作权。”徐安林表示,该项目的顺利完成为企业节约了500万元的研发费用,带来后续的订单额达到5000万元。

  去年12月,教育部、财政部发文公布“中国特色高水平高职学校和专业建设计划建设单位名单”。职院成功入选全国前10名高水平学校建设单位(A档),进入国家“双高计划”中的第一方阵。学校与地方产业无缝衔接,实施产教融合共同发展一直是该校得以不断前行的动力。学校还牵头组建了全国机械行业智能制造技术职业教育集团,江苏省汽车技术职教集团和无锡市物联网技术职教集团,为校企合作、产教融合搭建起新的平台。

  “高职教育应该服务于当地经济发展和产业升级。我们为企业提供应用方案和技术解决方案,为他们解决难题,很大程度上助力了企业转型发展。”无锡职院党委朱爱胜书记告诉记者,去年无锡职院大约有师生共同参与的校企合作项目约130项。学校还将持续加强建设智能制造工程中心,充分发挥教学、科研、生产、服务的示范引领作用,为无锡产业智能化、绿色化、服务化、高端化的发展作出新的更大贡献。

  (杨涵)