自動(dòng)化水平在制造工業(yè)中不斷提高，應用范圍正在拓展。包裝行業(yè)中自動(dòng)化操作正在改變著(zhù)包裝過(guò)程的動(dòng)作方式和包裝容器及材料的加工方法。實(shí)現自動(dòng)控制的包裝系統能夠極大地提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，顯著(zhù)消除包裝工序及印刷貼標等造成的誤差，有效減輕職工的勞動(dòng)強度并降低能源和資源的消耗。

一、自動(dòng)包裝的作用

具有革命意義的自動(dòng)化改變著(zhù)包裝的制造方法及其產(chǎn)品的傳輸方式。設計、安裝的自動(dòng)控制包裝系統，無(wú)論從提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率方面，還是從消除加工誤差和減輕勞動(dòng)強度方面，都表現出十分明顯的作用。尤其是對食品、飲料、藥品、電子等行業(yè)而言，都是至關(guān)重要的。自動(dòng)裝置和系統工程方面的技術(shù)正在進(jìn)一步深化，并得到更廣泛的應用。

機器人學(xué)(Robotics)已經(jīng)改變了人機的共存方式。自動(dòng)包裝的關(guān)鍵在于依據生產(chǎn)加工或包裝過(guò)程，設計出一個(gè)能夠得以實(shí)現自動(dòng)控制的結構方案。顯然，自動(dòng)裝置(機械手或機器人)的選擇取決于這一過(guò)程的需求及特性。依據定義，一個(gè)自動(dòng)裝置即是能通過(guò)自動(dòng)控制或遙控方法完成任務(wù)的一臺機器或一個(gè)機構。它可以是簡(jiǎn)單的，例如，從一個(gè)位置移向另一位置的一種單軸結構的氣動(dòng)壓力聯(lián)動(dòng)裝置；也可以是復雜的，例如，具有六軸結構的能動(dòng)外科手術(shù)的機器人。包裝過(guò)程的各個(gè)項目選擇以及各類(lèi)工業(yè)自動(dòng)化機構，可以在一個(gè)具體工作場(chǎng)所的空間范圍內，使每一個(gè)設計方案完成一項任務(wù)。

目前，自動(dòng)裝置的結構型式是多種多樣的。例如，可以滿(mǎn)足某一項具體操作的需求。工業(yè)機械手的結構特點(diǎn)都處在單軸與六軸之間。根據這種軸結構的性能，機械手“臂”的設計在運動(dòng)可控程序下，操作一個(gè)端部操作器或臂端工具。軸的數量代表了機械手臂的“自由度”。另外，還有輔助臂。例如，傳送帶的軸等，但它們通常不是以機械方式與機械手主臂相聯(lián)結的。對于不同機械手形式，一般都是根據其“x”、“y”、“z”三個(gè)主軸組成的坐標系來(lái)分類(lèi)的。大多數機械屬于下述五種基本類(lèi)型之～：笛卡爾或直角坐標系、圓柱面坐標系、旋轉式或鉸鏈式坐標系、球面或極坐標系和柔選工組合型機械手(SCARA)。

二、自動(dòng)功能的外部設備

一個(gè)完整的自動(dòng)化結構方案由很多部件組成，其中，端臂操作工具、材料運送裝置和識別／驗證系統是主要組成部分。

1、臂端操作工具

機械手就是利用與其端部聯(lián)接的裝置從一個(gè)位置移到另一位置的一種工具。臂端操作工具，即端部操作器，是用來(lái)抓取產(chǎn)品、定向移動(dòng)和感受性能參數的一個(gè)部件。在包裝應用中，端部操作器通常設計成能直接使用的真空套、夾緊爪或兩者結合的型式。它們的結構方案可以從單一型的真空套到系列型真空套或夾緊爪的排列式結構等。

2、材料輸送裝置

材料運送及處理裝置是在傳動(dòng)和制造過(guò)程中，為產(chǎn)品的輸送、儲運和控制時(shí)自動(dòng)移動(dòng)所需要的某些類(lèi)型的設備。其中包括動(dòng)力傳送帶、單軌吊車(chē)、自動(dòng)導向車(chē)和機械手等。在包裝過(guò)程中，需要考慮材料運送處理的因素有：產(chǎn)品形狀、重量及材料性質(zhì)；在運輸、包裹及裝載期間產(chǎn)品的運速、距離和方向；與其他裝置進(jìn)行聯(lián)接時(shí)所需控制水平以及如果需要時(shí)允許重新形成構件的機動(dòng)靈活性。一種典型的材料運送及處理系統包括：帶型輸入傳送器、貼標機、條碼閱讀器、自動(dòng)裝置和輸出傳送器。一個(gè)用戶(hù)圖形界面提供了描繪出托盤(pán)堆碼形式的容易操作的平臺。根據控制生產(chǎn)的工件數量，機械手抓取、定向移動(dòng)和安放(堆碼)每個(gè)包裝容器(箱、盒、桶和罐等)在正確的托盤(pán)位置上。

3、識別及驗證系統

識別、驗證和精確跟蹤產(chǎn)品的能力已經(jīng)成為整個(gè)包裝系統不可缺少的環(huán)節。識別方法可以使用傳統的條碼到無(wú)線(xiàn)電射頻(RF)傳感器，它們能夠跟蹤托盤(pán)或全部產(chǎn)品。聯(lián)機的條碼印刷及驗證也是必要的。能夠提供有效可靠手段，確保產(chǎn)品質(zhì)量的可視技術(shù)(Visiontechnology)可用于包裝的很多場(chǎng)合，例如，產(chǎn)品的檢測和定向、充填水平及計數、光學(xué)貼標、文字識別、貼標文案驗證、標貼記錄以及全部文字和圖形的驗證(離開(kāi)生產(chǎn)線(xiàn))等。條碼系統通過(guò)產(chǎn)品型式、日期／區碼和制造廠(chǎng)名為印前或聯(lián)機的印刷工序識別產(chǎn)品。條碼掃描儀和視頻識別系統記錄并驗證產(chǎn)品標貼以確保識別的完整性。一種典型的可視條碼檢測能力可以確認每個(gè)條碼對應于每種產(chǎn)品。

三、自動(dòng)包裝的過(guò)程

實(shí)現包裝自動(dòng)化，首要和最重要的一步就是定義過(guò)程。一項優(yōu)質(zhì)的工作項目是根據過(guò)程的特點(diǎn)，而不是根據自動(dòng)化設備來(lái)確定最終設計方案。在定義這一過(guò)程時(shí)，需要考慮的三項關(guān)鍵因素是產(chǎn)品及包裝結構形式、生產(chǎn)總量和勞力人力因素。

1、產(chǎn)品／包裝結構形式

產(chǎn)品／包裝的結構設計直接影響到所需自動(dòng)操作器和材料運送處理的形式。產(chǎn)品／包裝的結構尺寸、形狀、材料和重量將決定端部操作器的結構設計方案和自動(dòng)器有效載荷的需求。具有復雜形狀特征的包裝件結構設計，如橢圓形包裝容器比標準的圓形或方形包裝件具有更困難的定向問(wèn)題。增加系統復雜性的定向需求，應在加工實(shí)施以前進(jìn)行仔細研究和分析。在進(jìn)行充填箱盒的情況下，機械手端部自動(dòng)操作器一般都提供一種工序，即能夠抓住足量的產(chǎn)品，一次性充填一個(gè)完整的箱盒。這樣，使得自動(dòng)操作器的移動(dòng)距離盡可能減少并保持傳送帶或生產(chǎn)線(xiàn)上的產(chǎn)品連續行進(jìn)。