3D simulator of a packaging system with concurrent Delta robots

Packaging systems generally involve the concurrent operation of many components and the flow of a high amount of products. Due to their complexity, problems detection and performance improvement become complicated, and the implementation cost is significantly high. This thesis presents the development of a simulation software that mimics a basic packaging system, offering the user a virtual environment where each component behavior, and also the interaction between them, can be simulated. The simulator follows a modular approach and is based on a 3D game engine, using Java as a programming language. Particular emphasis was placed on the delta robot, recognizing its importance in the packaging industry as one of the main components in pick and place operations. The proposed simulator could be the base of analysis, design and optimization software, aimed to the evaluation of 'what-if' scenarios, the improvement of performance and the testing of control algorithms, since it constitutes a virtual representation of the packaging system. The document starts presenting known simulation software for production systems and basic concepts related to the Delta Robot. Then, the simulator implementation is explained and the basic packaging system, that corresponds to a robotic work-cell, is described. Finally, the Delta Robot implementation is presented.

I sistemi di confezionamento comportano generalmente il funzionamento contemporaneo di molti elementi e il flusso di una quantità elevata di prodotti. A causa della loro complessità, il rilevamento di problemi e il miglioramento delle prestazioni diventano complicati, e il costo di implementazione è significativamente elevato. Questa tesi presenta lo sviluppo di un software di simulazione che riproduce un sistema di confezionamento di base, offrendo all'utente un ambiente virtuale in cui il comportamento di ogni componente e anche l'interazione tra loro possono essere simulati. Il simulatore segue un approccio modulare ed è basato su un motore grafico 3D, utilizzando Java come linguaggio di programmazione. Particolare enfasi è stata posta sul robot delta, riconoscendo la sua importanza nel settore del confezionamento come uno dei principali componenti nelle operazioni di 'pick and place'. Il simulatore proposto potrebbe essere la base di software di analisi, progettazione e ottimizzazione, finalizzato alla valutazione di 'what-if' scenari, il miglioramento delle prestazioni e il test di algoritmi di controllo, poiché si tratta di una rappresentazione virtuale del sistema di confezionamento. Il documento inizia presentando software di simulazione noto per sistemi di produzione e concetti di base riguardanti il Robot Delta. Poi, l'implementazione del simulatore è spiegata e il sistema di confezionamento di base, che corrisponde a una cella robotizzata, è descritto. Infine, l'implementazione del Robot Delta è presentata.