로봇 조립:극도의 정밀도에 대한 교훈

SEYMOUR TRI-21은 SEYMOUR Advanced Technologies(SAT)에서 제작한 로봇식 반자율 기계입니다. 기존보다 400% 빠른 속도로 안과 수술에 사용되는 미세바늘을 조립합니다. 클린룸의 좁은 공간을 위해 설계되었으며 3개의 Meca500 6축 로봇 팔을 특징으로 하는 SEYMOUR TRI-21은 25mm 길이의 막대를 60마이크로미터의 간격으로 중공 실린더에 삽입할 수 있습니다. 두께는 소금 한 알, 사람의 머리카락 정도입니다!

제약 회사는 2022년 말까지 처리량을 2000% 증가시키기 위해 6개의 추가 SAT 기계를 추가할 것으로 예상합니다.

배경

안과용 의약품이 안과 수술에 사용하기 위한 미세바늘을 개발했습니다. 의료 산업에서는 이음새가 없고 멸균된 조립이 매우 중요하며 이 회사는 이러한 미세바늘을 조립하는 더 효율적인 방법의 필요성을 인식했습니다.

목표는 바이오버든을 크게 줄이는 동시에 생산성을 약 70% 높이는 것이었습니다. 이러한 공격적인 목표에 직면하여 처음부터 시작하여 매우 특정한 요구 사항을 충족하는 완전히 새로운 로봇 솔루션을 구축할 수 있는 자동화 엔지니어를 고용하는 것이 가장 중요했습니다. 이러한 수준의 전문성을 갖춘 전문가를 찾은 후 회사는 자율 산업 기술 제공업체인 SEYMOUR Advanced Technologies(SAT)의 도움을 받아 극도로 자동화할 수 있는 독특한 로봇 반자율 기계를 만들었습니다. 수술 도구의 정확한 조립 과정.

도전

25mm 길이의 막대를 사용하여 60마이크로미터(0.0015")의 간격으로 중공 실린더에 정확하게 삽입하기 위한 자동화되고 멸균된 정밀한 조립 프로세스를 생성합니다.

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현재의 제조 환경에서는 이 공정을 고출력 돋보기와 사람의 손을 이용해 수작업으로 진행하고 있다. 이것은 매우 지루하고 시간이 많이 소요됩니다. 이 방법으로 정확히 시간당 63개의 미세바늘만 생산할 수 있습니다. 삽입 과정에서 바늘 파손으로 인한 낭비도 상당하다. 또한 "바이오버든"(즉, 멸균 전에 주어진 양의 물질에서 발견된 오염된 유기체의 수)로 인한 오염 가능성이 증가합니다.

이 이니셔티브는 다음과 같은 제약 분야의 많은 문제를 해결할 것입니다.

• 조립 과정을 신속하게 진행합니다.
• 불필요한 낭비나 비용을 제거합니다.
• 작업 공간을 소독합니다.

또한 SAT는 조립 과정에서 작업할 때 한 가지 공통적인 문제를 발견했습니다. 바로 바늘이 로봇을 당길 때마다 정확히 같은 위치에 있지 않아 삽입 과정이 매우 어렵다는 것입니다.

솔루션

이러한 도전에 대응하여 SAT는 SEYMOUR TRI-21, 을 만들었습니다. 정밀도, 살균 및 폐기물 제거를 제공하는 반자율 기계. 3개의 6축 Meca500 로봇이 A 지점에서 B 지점으로 주사기를 가져와 바늘에 25mm 와이어를 반드시 삽입합니다.

SEYMOUR TRI-21 솔루션을 더욱 안정적으로 만드는 것은 회사의 미세바늘이 이제 다른 제조업체에서 사용하는 수동 및 반자동 프로세스와 달리 완전히 자동화된 환경에서 생산된다는 것입니다.

• 강력한 머신 비전
  이 독특한 프로세스는 "구조광 모듈화"라고도 알려진 가변 스트로빙 기술을 사용하는 초소형 해상도 카메라 아래에 물체를 집어 올려놓는 것으로 시작됩니다. 이 기술은 물리적 부품의 위치를 ​​찾기 위해 그림자를 감지합니다. 물체의 특정 부근에 있습니다.
  
  그런 다음 두께, 길이 및 진직도가 계산됩니다. 다음으로 SAT는 이 원시 데이터를 사용하여 상대 위치 오류를 계산하고 로봇을 정확한 조립이 가능한 새 위치로 이동합니다. 이 프로세스는 내부 부품이 픽업된 쉘 내부에서 "떠다니기" 때문에 중요합니다. 따라서 반복 가능하더라도 반복되는 창은 예상되는 간섭 없이 부품을 조립하기 위한 허용 오차보다 훨씬 큽니다.
  
  

머신 러닝을 통한 정확성

앞서 언급했듯이 자동화 프로세스는 조립되는 요소의 특성으로 인해 매우 정밀해야 했습니다. 이것이 SAT가 머신러닝(ML)을 구현한 이유입니다. 이를 통해 SAT는 데이터를 자동으로 추적하고 이전 주기에서 학습한 다음 향후 주기를 위해 조정 및 간소화하여 각 바늘 삽입이 와이어와 바늘을 완벽하게 정렬할 수 있도록 했습니다. 목표 허용 가능한 성공률은 90% 이상이며 생산성은 70% 증가하며 이 두 가지 모두 SEYMOUR TRI-21로 달성할 수 있습니다.

디자인:

SEYMOUR TRI-21의 디자인이 제약 회사의 요구에 맞게 조정되는 것이 중요했습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

• 진단 핸들
  SAT는 수직 핸들을 평행 위치로 재구성하여 사용자의 움직임에 대한 제한을 최소화하면서 더 우위를 제공합니다. 그런 다음 SAT는 데이터가 핸들에 공급되는 프로세스를 설정하고 색상 모드를 통해 변환되어 작업자에게 기계 상태를 경고하여 유지 관리 및 유지 관리를 돕습니다.
  
  
• ISO 7 레벨 클린룸
  Seymour TRI-21은 의료용 유리로 제작되어 기계에 들어갈 수 있는 미립자 물질의 양을 제어하여 모든 장치가 ISO 7 수준 요구 사항에 따라 멸균되도록 합니다. 건식 베어링도 사용되어 제조 환경에서 그리스 오염 물질을 제거했습니다.
  
  
• 사물 인터넷(IoT)
  IoT의 연결된 생태계인 인더스트리 4.0에 따라 SAT는 회사에 원격 컴퓨터 인터페이스를 제공하여 앱을 통해 휴대폰이나 태블릿에서 원격으로 기계를 작동할 수 있습니다.
  
  
• 모니터링
  다른 기계의 부품을 만드는 기계는 주의 깊게 모니터링해야 합니다. 힘, 비틀림, 속도, 가속도, 시간, 압력, 부피, 무게와 질량, 병진운동, 회전과 같은 요소를 모두 모니터링해야 합니다.

7개의 SI 기본 단위는 다음으로 구성됩니다.

• • 길이 - 미터(m)
  • 시간 - 초
  • 물질의 양 - 몰(몰)
  • 전류 - 암페어(A)
  • 온도 - 켈빈(K)
  • 광도 - 칸델라(cd)
  • 질량 - 킬로그램(kg)

이 항목 또는 제품과 관련된 이러한 항목의 하위 집합을 모니터링하여 SAT 솔루션은 제품이 반복 가능하고 예측 가능하며 궁극적으로 기술을 개선하고 발전시키는지 확인할 수 있습니다.

SAT는 또한 운영 및 지시를 지원하는 데이터를 모니터링하고 제공합니다. 제품 품질에 영향을 미치는 변수는 많지만 제품이 일관되게 작동하는 작은 창일 뿐입니다. 이 프로젝트의 품질 창은 60마이크로미터였습니다.

• 작은 설치 공간, 큰 출력

현재 1,000평방피트의 청정실 공간에서 제약 회사는 최대 2명이 8시간 교대로 근무할 수 있습니다. 각 훈련된 작업자는 약 63단위/시간 또는 1단위/분을 생산할 수 있습니다. 일반적인 교대 근무 시 이는 1인당 평균 500단위입니다.

새로운 60"w x 42"d x 77"h SEYMOUR TRI-21과 한 명의 작업자는 이제 시간당 약 250개(4/분) 또는 2,000개를 생산할 수 있습니다. 단위/8시간 교대. 처리량이 400% 증가합니다!

이러한 모듈식 로봇 기계는 R&D 및 GMP(Good Manufacturing Practice) 상업적 용도로 사용할 수 있습니다. 이제 6개의 서로 다른 장비를 동일한 클린룸에 배치하여 독립적으로 작업하고 2명에서 10명의 작업자가 동시에 작업할 수 있습니다.

다음은 무엇입니까?

SAT의 CEO인 Rob Seymour에 따르면 "일단 안과용 의약품이 SEYMOUR TRI-21의 사용을 완전히 구현하면 전체 생산성이 최소 70% 증가하고 최소 95%의 성공률을 달성할 것입니다. 바이오버든 감소." 그는 계속해서 "내년에 회사는 6대의 SAT 로봇을 라인에 추가하여 2022년 말까지 생산량을 2000%까지 늘릴 것"이라고 말했습니다.

이 기사의 버전은 SAT의 공식 웹사이트에 처음 등장했습니다. 허가를 받아 복제했습니다.

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