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康耐视3D视觉软件:实现机器人对汽车发动机缸体的高效精确抓取

作者:www.cechina.cn2021.10.19阅读 469

  一汽-大众长春发动机传动器工厂(EA211发动机工厂)位于吉林省长春市,该工厂 于2016年全面建成和投产后,进一步强化了一汽大众动力总成供应链。EA211发动机工厂拥有高精度的加工中心、世界一流的生产线和智能化工艺,采用大众康采恩生产标准,主要制造基于德国大众最新MQB平台的EA211系列发动机,并且预留生产1.4L MPI、1.2L TSI、1.0L TSI及混合动力机型的能力。

  人工上料方式影响生产节拍,引发质量隐患
  发动机作为汽车的心脏,其质量与性能的好坏,决定了汽车运行的动力性、经济性、平稳性和环保性。而发动机的制造水平,在很大程度上取决于其零部件的加工质量。缸体和缸盖是发动机的关键部件,它们的质量直接影响发动机的性能。
  在EA211发动机工厂的缸体和缸盖上料工序中,有5个生产工位是人工上料的方式来进行工件的转移。 但是,在生产过程中,这种人工方式遇到了棘手问题。
  "由于上料工位是人工手动操作,因此工作速度慢,严重影响生产节拍。"EA211发动机工厂生产工程 师指出,"另外控制工程网版权所有,因为操作工不能完全按照操作手册操作,会造成缸体、缸盖的定位孔和加工孔不同程度的 磨损CONTROL ENGINEERING China版权所有,以及缸体在精加工托盘上的位置发生变化。这样就导致在后续的自动装配工序时,机器人会碰到缸 体内表面,出现凹痕和划伤,使缸体整体密封性变差。而定位孔和加工孔的磨损将导致后续的攻丝螺纹不 完整,在安装螺丝时会受力甚至倾斜,造成缸体直接报废的严重后果。"
  为提升生产效率,消除质量隐患,EA211发动机工厂决定进行技术改造,引入先进的视觉技术,引导机器人实现对缸体的快速精确抓取。
  EA211发动机工厂对视觉方案有明确的诉求"。我们要求视觉系统精度在0.3mm,需要克服现场环境 光的不利影响。抓取夹具设计的是三面六个定位销,视觉系统要能满足三个方向的角度要求。"工厂生产工 程师表示,"由于车间现场MESS系统的原因CONTROL ENGINEERING China版权所有,只能用一个程序抓取多种不同型号的缸体和缸盖,它们的特 征点不完全一样、尺寸有偏差,而且工件注塑也会有误差,因此视觉系统要能实现用一个程序引导机器人 快速精准抓取多种型号的工件。"
  另外控制工程网版权所有,对选择解决方案提供商,EA211发动机工厂也有自己的考虑"。从事视觉检测行业要满10年,技术 服务人员应是工厂本地人员,后续技术服务要能和我们的技术人员紧密配合。"工厂生产负责人强调,"另 外控制工程网版权所有,在大众公司应该有5个以上视觉检测方面的部署项目。"
  高性价比的康耐视3D视觉技术,引导机器人精准抓取
  经过多方了解,EA211发动机工厂的技术负责人发现康耐视在一汽-大众多个车间拥有众多成功应用, 如总装车间引导机器人抓取车辆备胎、涂装车间检测车辆落位滑鞘到位、发动机厂变速箱错漏装及齿轮型号检测、新能源车间利用A5000引导机器人抓取电池模组外壳等。
  "大众成都工厂也应用了康耐视视觉技术,解决了跟我们类似的生产难题。我们接触的所有车间同 事,都对康耐视的设备表现反响不错。"工厂技术负责人讲到,"而且,在视觉检测技术刚刚兴起的时候,我 们公司就采购了一批康耐视产品应用于生产,合作时间长达15年,双方都已建立了很好的信任关系。"
  于是,工厂技术负责人就联系到了康耐视公司的代理商,"经过多次交流沟通、产品演示,并考察其技术服务的水平和态度,我们觉得康耐视有能力把这个项目做好。"康耐视技术服务的细致,让工厂的技术工程师动心,"康耐视技术人员为我们提供了一份详细的PPT,里面介绍了机器人控制相机所要发送的信号、检测参数和注意事项,以及检测过程中机器人所要做的工作等,内容非常详实。"
  根据现场工况、设备特点和检测需求,康耐视向工厂推荐了VisionPro视觉软件3D版。因为无论是执行一次轮廓测量还是扫描整个三维表面,该软件都能提供最强大和稳定的三维机器视觉工具,实现超越二维机器视觉技术的高精度表面特征测量。高分辨率3D图像配备业界领先的康耐视3D视觉工具,可为装配验 证、在线测量和机器人引导等应用提供可靠、准确的解决方案。

机器人轨迹点图片

  随后,工厂就安排了样机的现场测试。在现场,康耐视代理商先把设备与机器人建立通讯,通讯协议为 TCP"。康耐视代理商早就提前准备好了与机器人通讯的扩展包,把扩展包提供给机器人安装之后,就可以直接与康耐视设备进行通讯。"建立通讯的过程,令EA211发动机工厂的技术工程师印象深刻。
  而现场试验之顺利更让工程师们感到惊喜www.cechina.cn,"确定工作范围之后,机器人就配合视觉进行相机标定,完 成检测程序,一切就绪后开始测试。我们惊讶地发现,在缸体位置、角度、高度发生变化时,经过视觉检测后给出的修正坐标,可以精准地引导机器人找到了定位孔,这就一下子解决了我们的大问题!"
  这样,高性价比的康耐视3D视觉解决方案,在现场测试中表现出色www.cechina.cn,一举解决车间的生产难题。EA211 发动机工厂在综合考量后,就决定采用了康耐视的3D视觉解决方案。
  生产效率大幅提高,良品率增至99.4%
  在实际运行中,康耐视反复雕琢其解决方案,不断优化方案细节。
   1)相机选型问题:由于机器人在拍摄位置可以静止不动1秒左右,所以未选用500万像素的全局快门工业相机,而是选择了卷帘快门1000万像素相机,光源由原来的2根蓝色条形光源增加至4根;
  2)夹具问题:更改夹具,增加1个机械结构用来辅助角度矫正并且去掉1个定位销;
  3)多种型号工件测量问题:康耐视请工厂提供"零误差"工件(就是三坐标测量后基本接近生产图纸尺 寸的工件),分别测试四种型号的缸体和四种型号的缸盖,寻找特征规律,找到几种型号通用的特征点;
  4)光线问题:在相机和光源整体结构外增加遮光板,既可以屏蔽外界光又可以保证条光的聚集性。 
  目前,EA211发动机工厂在车间已经成功部署了康耐视3D视觉产品,实现了机器人高精度快速抓取发动机缸体、缸盖,极大提高了生产效率。另外控制工程网版权所有,工厂将节约下来的5个工位共计10位工人,投入到了其他工位。原有工位和新加工位创造的价值已经达到原有的两倍之多,整体的生产成本大幅度下降。

缸体引导图片

  "实际视觉精度超过预期,降低了对角度的要求,而且稳定的光环境保证了检测效果,现在,四种型号 工件可以通用一个程序引导机器人抓取,非常方便车间的生产。"工厂生产负责人高兴地说道,"而且引导效 果稳定,自动化上料速度远超人工上料,缸体磨损基本不再出现,工件良品率从96%提升至99.4%左右。"
  视觉检查在替代传统人工检查的时候,出于对新技术的陌生感,人们往往会对其可靠性存在疑虑"。生 产部门一直觉得视觉检测是不稳定因素,担心会影响生产。"工厂技术负责人指出,"但是经过此次项目,改 变了对视觉检测的看法,生产部门对视觉检测技术的进一步应用有了很大的信心!"
  现在,EA211发动机工厂的视觉引导机器人抓取工件项目,已经成为全厂的经典学习案例,也顺利实现 了今年车间提倡的口号--"开源节流合理化建设,把问题点消除,把不可能实现!"
  "与康耐视合作比较明智的选择,最打动我的是康耐视技术团队的专业性、项目的整体把控能力 和对细节的注重。我们没有想到的一些项目细节和问题,他们都能全面考虑和配合上,并提供可行性建 议。"EA211发动机工厂负责人对康耐视的技术水准和服务质量点了大大的赞,"和专业团队合作,可以精 准、轻松地完成项目。本次技改完美解决了车间面临的技术难题,未来有机会我们会很期待和康耐视的再 次携手合作!"

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