3D視覺引導(dǎo)高精度螺栓擰緊

裝載機(jī)廣泛應(yīng)用于公路、鐵路、建筑等領(lǐng)域，用于土壤、砂石等散狀物料的裝卸和運(yùn)輸。為提升生產(chǎn)質(zhì)量及效率，許多工程機(jī)械企業(yè)依托智能化、自動(dòng)化技術(shù)，建立了先進(jìn)的裝載機(jī)生產(chǎn)制造平臺(tái)。

以某大型工程機(jī)械企業(yè)裝載機(jī)制造基地為例，該企業(yè)引入了梅卡曼德3D視覺，用于對(duì)裝載機(jī)車架兩側(cè)翼板上的螺栓進(jìn)行高精度定位，引導(dǎo)桁架機(jī)器人進(jìn)行螺栓擰緊，完成裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)橋和車架精準(zhǔn)裝配。通過這一創(chuàng)新，該企業(yè)裝配線生產(chǎn)質(zhì)量及效率得到雙重提升，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化生產(chǎn)。

改造原因

客戶出于以下原因，計(jì)劃通過3D視覺和桁架機(jī)器人來完成螺栓擰緊，以連接裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)橋和車架側(cè)翼。

提升效率：?jiǎn)蝹€(gè)車架涉及十余個(gè)螺栓，人工擰緊效率有限，3D視覺+桁架機(jī)器人能夠快速準(zhǔn)確地完成螺栓擰緊。提升精確性：螺栓與螺母從兩端對(duì)頂擰緊，3D視覺可對(duì)螺栓中心點(diǎn)高精度定位，避免由于螺栓未正確擰緊而導(dǎo)致的裝配不穩(wěn)定或故障。提升一致性：3D視覺引導(dǎo)桁架機(jī)器人更具精準(zhǔn)性和穩(wěn)定性，以一致的力度和擰緊扭矩完成螺栓連接。消除了人為因素的影響，確保每個(gè)螺栓都被均勻、正確地?cái)Q緊。提升柔性：示教法需對(duì)來料車架用工裝進(jìn)行固定，工裝設(shè)計(jì)及維護(hù)成本高，無法適應(yīng)產(chǎn)品換型生產(chǎn)。

解決方案

項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)3D視覺系統(tǒng)構(gòu)成：Mech-Eye PRO M工業(yè)級(jí)3D相機(jī)、Mech-Vision機(jī)器視覺軟件。3D視覺系統(tǒng)功能：對(duì)當(dāng)前到位車架及螺栓進(jìn)行識(shí)別定位。3D相機(jī)安裝方式：臂載式安裝。通訊方式：3D視覺系統(tǒng)與PLC通過Snap7進(jìn)行通訊和數(shù)據(jù)交互。

工作流程：螺栓車架上處于預(yù)擰緊狀態(tài)，車架由AGV運(yùn)輸?shù)轿弧LC系統(tǒng)收到信號(hào)，告知3D視覺系統(tǒng)車架型號(hào)及對(duì)應(yīng)螺栓型號(hào)，觸發(fā)3D相機(jī)拍照。3D視覺系統(tǒng)識(shí)別定位車架位置，并發(fā)送給PLC系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)根據(jù)車架位置計(jì)算真實(shí)相機(jī)拍照點(diǎn)。桁架機(jī)器人攜帶3D相機(jī)移動(dòng)到車架一側(cè)指定拍照點(diǎn)，3D相機(jī)拍照，視覺系統(tǒng)獲取車架一側(cè)螺栓的位姿信息，引導(dǎo)機(jī)器人完成螺栓擰緊。而后完成另一側(cè)螺栓擰緊。兩側(cè)螺栓均完成擰緊后，上報(bào)完成信號(hào)，開始下一工作循環(huán)。

解決方案

· 定位精度高，大幅提升擰緊質(zhì)量

不同車架單側(cè)冀板對(duì)應(yīng)螺栓Mech-Eye PRO [email protected]

對(duì)螺栓中心點(diǎn)高精度定位，保證擰緊槍上下軸對(duì)準(zhǔn)，以施加完整擰緊扭矩。實(shí)現(xiàn)了螺栓與螺母的精準(zhǔn)對(duì)頂擰緊，雙向傳遞壓力至旋合螺紋，保證擰緊穩(wěn)定可靠。智能映射算法，無需一拍一定位。一次拍照即可實(shí)現(xiàn)對(duì)單側(cè)冀板全部螺栓的高精度定位，引導(dǎo)機(jī)器人按序完成擰緊。擰緊效率大幅提高。車架到位誤差較大，相機(jī)拍照點(diǎn)需根據(jù)車架位置調(diào)整，保證相機(jī)視野完整覆蓋待擰緊螺栓。3D視覺系統(tǒng)可通過局部特征定位來料車架，以此計(jì)算不同來料對(duì)應(yīng)相機(jī)拍照點(diǎn)。

現(xiàn)場(chǎng)采用了高精度結(jié)構(gòu)光3D相機(jī)Mech-Eye PRO M，該相機(jī)采用了先進(jìn)的光學(xué)器件，可滿足現(xiàn)場(chǎng)毫米級(jí)定位精度要求。能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)存在較強(qiáng)環(huán)境光干擾的情況下，對(duì)表面反光、帶有劃痕、油污的螺栓生成邊緣清晰、細(xì)節(jié)完整的高質(zhì)量點(diǎn)云。

· 高性能3D視覺系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能化、柔性化生產(chǎn)

不同車架側(cè)冀板

現(xiàn)場(chǎng)為多機(jī)型共線生產(chǎn)模式，來料車架有數(shù)十種，每種車架螺栓型號(hào)、位置、數(shù)量皆不相同。3D視覺系統(tǒng)可提前預(yù)設(shè)匹配模板，以適應(yīng)各類裝載機(jī)，并支持新增產(chǎn)品快速導(dǎo)入。通過眾多實(shí)際應(yīng)用積累了豐富的標(biāo)定經(jīng)驗(yàn)，在現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜工況下，可快速完成3D相機(jī)與桁架機(jī)器人標(biāo)定。自主開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)通訊接口，支持3D視覺系統(tǒng)與使用TCP/IP、Snap7等主流通訊協(xié)議的機(jī)器人進(jìn)行通訊?？蛻魺o需進(jìn)行通訊程序開發(fā)，即可滿足實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)通訊需求?，F(xiàn)場(chǎng)為緊湊型流水線布局，通過3D視覺對(duì)車架、螺栓定位，避免桁架與工件及其他設(shè)備發(fā)生碰撞，空間利用率更高。

· 連續(xù)穩(wěn)定作業(yè)，保證產(chǎn)能需求擰緊細(xì)節(jié)

通過3D視覺引導(dǎo)桁架機(jī)器人完成重復(fù)性擰緊作業(yè)，可根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃24小時(shí)連續(xù)作業(yè)，精度、節(jié)拍、工藝執(zhí)行均滿足生產(chǎn)需求。梅卡曼德3D視覺軟件性能強(qiáng)大、易用性強(qiáng)、工業(yè)設(shè)備擴(kuò)展性好。合作伙伴可快速將3D視覺系統(tǒng)與桁架機(jī)器人、擰緊槍等設(shè)備集成部署，助力終端客戶穩(wěn)定生產(chǎn)。

梅卡曼德可為合作伙伴提供功能強(qiáng)大、價(jià)格合理、簡(jiǎn)單易用、開放可拓展的智能機(jī)器人基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品，及人員培訓(xùn)、參考方案設(shè)計(jì)、展會(huì)支持、重難點(diǎn)項(xiàng)目攻關(guān)等服務(wù)，全力協(xié)助合作伙伴快速落地各類復(fù)雜機(jī)器人應(yīng)用。

梅卡曼德目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了輪胎隨行裝配、螺栓擰緊、汽車自動(dòng)充電、電池模組上料裝配等精細(xì)化作業(yè)場(chǎng)景的規(guī)模化交付，產(chǎn)品性能及穩(wěn)定性經(jīng)過眾多大型項(xiàng)目終端驗(yàn)證。