3D視覺引導高精度螺栓擰緊
裝載機廣泛應用于公路、鐵路、建筑等領域，用于土壤、砂石等散狀物料的裝卸和運輸。為提升生產(chǎn)質(zhì)量及效率，許多工程機械企業(yè)依托智能化、自動化技術，建立了先進的裝載機生產(chǎn)制造平臺。
以某大型工程機械企業(yè)裝載機制造基地為例，該企業(yè)引入了梅卡曼德3D視覺，用于對裝載機車架兩側翼板上的螺栓進行高精度定位，引導桁架機器人進行螺栓擰緊，完成裝載機驅(qū)動橋和車架精準裝配。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，實現(xiàn)自動化、柔性化生產(chǎn)。
改造原因
客戶出于以下原因，計劃通過3D視覺和桁架機器人來完成螺栓擰緊，以連接裝載機驅(qū)動橋和車架側翼。
提升效率：單個車架涉及十余個螺栓，人工擰緊效率有限，3D視覺+桁架機器人能夠快速準確地完成螺栓擰緊。提升精確性：螺栓與螺母從兩端對頂擰緊，3D視覺可對螺栓中心點高精度定位，避免由于螺栓未正確擰緊而導致的裝配不穩(wěn)定或故障。提升一致性：3D視覺引導桁架機器人更具精準性和穩(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，確保每個螺栓都被均勻、正確地擰緊。提升柔性：示教法需對來料車架用工裝進行固定，工裝設計及維護成本高，無法適應產(chǎn)品換型生產(chǎn)。
解決方案
項目現(xiàn)場3D視覺系統(tǒng)構成：Mech-Eye PRO M工業(yè)級3D相機、Mech-Vision機器視覺軟件。3D視覺系統(tǒng)功能：對當前到位車架及螺栓進行識別定位。3D相機安裝方式：臂載式安裝。通訊方式：3D視覺系統(tǒng)與PLC通過Snap7進行通訊和數(shù)據(jù)交互。
工作流程：螺栓車架上處于預擰緊狀態(tài)，車架由AGV運輸?shù)轿弧LC系統(tǒng)收到信號，告知3D視覺系統(tǒng)車架型號及對應螺栓型號，觸發(fā)3D相機拍照。3D視覺系統(tǒng)識別定位車架位置，并發(fā)送給PLC系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)根據(jù)車架位置計算真實相機拍照點。桁架機器人攜帶3D相機移動到車架一側指定拍照點，3D相機拍照，視覺系統(tǒng)獲取車架一側螺栓的位姿信息，引導機器人完成螺栓擰緊。而后完成另一側螺栓擰緊。兩側螺栓均完成擰緊后，上報完成信號，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
不同車架單側冀板對應螺栓Mech-Eye PRO [email protected]
對螺栓中心點高精度定位，保證擰緊槍上下軸對準，以施加完整擰緊扭矩。實現(xiàn)了螺栓與螺母的精準對頂擰緊，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。一次拍照即可實現(xiàn)對單側冀板全部螺栓的高精度定位，引導機器人按序完成擰緊。擰緊效率大幅提高。車架到位誤差較大，相機拍照點需根據(jù)車架位置調(diào)整，保證相機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，以此計算不同來料對應相機拍照點。
現(xiàn)場采用了高精度結構光3D相機Mech-Eye PRO M，該相機采用了先進的光學器件，可滿足現(xiàn)場毫米級定位精度要求。能夠?qū)ΜF(xiàn)場存在較強環(huán)境光干擾的情況下，對表面反光、帶有劃痕、油污的螺栓生成邊緣清晰、細節(jié)完整的高質(zhì)量點云。
· 高性能3D視覺系統(tǒng)，實現(xiàn)智能化、柔性化生產(chǎn)
不同車架側冀板
現(xiàn)場為多機型共線生產(chǎn)模式，來料車架有數(shù)十種，每種車架螺栓型號、位置、數(shù)量皆不相同。3D視覺系統(tǒng)可提前預設匹配模板，以適應各類裝載機，并支持新增產(chǎn)品快速導入。通過眾多實際應用積累了豐富的標定經(jīng)驗，在現(xiàn)場復雜工況下，可快速完成3D相機與桁架機器人標定。自主開發(fā)標準通訊接口，支持3D視覺系統(tǒng)與使用TCP/IP、Snap7等主流通訊協(xié)議的機器人進行通訊。客戶無需進行通訊程序開發(fā)，即可滿足實際現(xiàn)場通訊需求。現(xiàn)場為緊湊型流水線布局，通過3D視覺對車架、螺栓定位，避免桁架與工件及其他設備發(fā)生碰撞，空間利用率更高。
· 連續(xù)穩(wěn)定作業(yè)，保證產(chǎn)能需求擰緊細節(jié)
通過3D視覺引導桁架機器人完成重復性擰緊作業(yè)，可根據(jù)生產(chǎn)計劃24小時連續(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視覺軟件性能強大、易用性強、工業(yè)設備擴展性好。合作伙伴可快速將3D視覺系統(tǒng)與桁架機器人、擰緊槍等設備集成部署，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大、價格合理、簡單易用、開放可拓展的智能機器人基礎設施產(chǎn)品，及人員培訓、參考方案設計、展會支持、重難點項目攻關等服務，全力協(xié)助合作伙伴快速落地各類復雜機器人應用。
梅卡曼德目前已經(jīng)實現(xiàn)了輪胎隨行裝配、螺栓擰緊、汽車自動充電、電池模組上料裝配等精細化作業(yè)場景的規(guī)模化交付，產(chǎn)品性能及穩(wěn)定性經(jīng)過眾多大型項目終端驗證。
