機(jī)器視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)VPLC532E在汽車膠帶纏繞的開放式CNC應(yīng)用

市場應(yīng)用背景

在汽車線束和零配件中，膠帶纏繞是一種常見且重要的加工工藝，主要用于線束/零配件的捆扎、固定、絕緣保護(hù)等應(yīng)用。在纏繞頭控制下，膠帶均勻纏繞在汽車線束/零配件表面，完成纏繞后，系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行切割。汽車線束膠帶纏繞方式主要包括以下三種：

隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，不同功能部位對(duì)線束和零配件的要求日益嚴(yán)格，這對(duì)膠帶纏繞工藝提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)的人工纏膠或直線纏膠機(jī)在應(yīng)對(duì)復(fù)雜的纏繞結(jié)構(gòu)和多樣化的纏繞需求時(shí)表現(xiàn)欠佳，難以有效提升企業(yè)的產(chǎn)量、效率和質(zhì)量。

為了解決這些挑戰(zhàn)，數(shù)控系統(tǒng)逐漸被引入到汽車膠帶纏繞機(jī)中，通過CNC數(shù)控指令控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)繞線、纏繞頭、膠帶等起始纏繞位置等動(dòng)作控制，確保膠帶纏繞工作高效、纏繞均勻，并能夠長時(shí)間無間斷運(yùn)行。

傳統(tǒng)纏繞方案存在的局限性:

傳統(tǒng)膠帶纏繞解決方案是采用人工或直線纏膠機(jī)的方式進(jìn)行纏繞。

手動(dòng)纏繞：主要依賴工人手動(dòng)操作，工人手持繞線工具將膠帶纏繞在線束或零配件上，適用于小批量生產(chǎn)，但由于精度低、工作強(qiáng)度大、效率低，在大規(guī)模生產(chǎn)中逐漸被淘汰。

直線纏膠機(jī)：通過一個(gè)固定的軸將膠帶以直線方式纏繞在線束或零配件上。纏繞頭通常只能沿單一方向移動(dòng)，適合于簡單、規(guī)則形狀的纏繞任務(wù)。雖然自動(dòng)化程度較高，但在處理存在較多彎折處產(chǎn)品或需要多樣化纏繞模式時(shí)表現(xiàn)有限。

正運(yùn)動(dòng)技術(shù)解決方案:

正運(yùn)動(dòng)針對(duì)現(xiàn)有市場需求，開發(fā)了一種基于VPLC532E汽車膠帶纏繞的開放式CNC應(yīng)用解決方案，能夠實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品在彎角處的纏繞平順過渡，并通過產(chǎn)品軌跡的示教，自動(dòng)生成不同規(guī)格產(chǎn)品的纏繞參數(shù)。

支持設(shè)置不同的疊包率，通過控制主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度，可以執(zhí)行多種纏繞方式。產(chǎn)品進(jìn)行彎角處的纏繞時(shí)，在疊包率不變的情況下，系統(tǒng)能夠根據(jù)輸入的料帶寬度和進(jìn)給速度自適應(yīng)調(diào)整纏繞參數(shù)，從而靈活適應(yīng)不同規(guī)格和形狀的產(chǎn)品，提高生產(chǎn)效率，滿足用戶大批量和小批量生產(chǎn)的需求。

支持速度前瞻和圓弧插補(bǔ)等功能，確保拐角處的運(yùn)動(dòng)軌跡平滑，優(yōu)化主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度，以提高產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)能，規(guī)避傳統(tǒng)纏膠工藝中存在的問題。系統(tǒng)還支持在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)，允許定制個(gè)性化界面和自行擴(kuò)展M代碼。

一、VPLC532E在汽車膠帶纏繞的開放式CNC應(yīng)用

傳統(tǒng)的汽車膠帶纏繞方案

批量生產(chǎn)節(jié)拍根據(jù)不上企業(yè)生產(chǎn)需求

對(duì)彎折處較多的產(chǎn)品，只能人工加工

正運(yùn)動(dòng)汽車膠帶纏繞開放式CNC方案設(shè)計(jì)

24DI：接原點(diǎn)、限位等傳感器，以及開關(guān)信號(hào)等；

12DO：高速輸出口接氣缸等；

EtherCAT接口：接EtherCAT總線驅(qū)動(dòng)器，控制Y軸雙驅(qū)動(dòng)龍門，以及其他5軸；

LAN1接口：千兆網(wǎng)口，接ZHD500X手持盒方便示教軌跡示教；

6路差分脈沖軸接口：可接步進(jìn)/脈沖驅(qū)動(dòng)器。

運(yùn)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)過程

通過預(yù)先示教的膠帶纏繞路徑，進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)控制。在彎折處，系統(tǒng)通過降低主軸轉(zhuǎn)速和各軸的加工速度，以及設(shè)定合理的示教點(diǎn)位，使用圓弧插補(bǔ)實(shí)現(xiàn)彎折處平滑的纏繞加工。

當(dāng)纏繞頭到達(dá)起始點(diǎn)上方和起始點(diǎn)，通過NC文件中的M0暫停指令使系統(tǒng)暫停，等待人工完成上料和貼膠操作。在加工過程中，系統(tǒng)根據(jù)X軸的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)位置，來控制夾爪的開合和氣缸的升降動(dòng)作。

加工結(jié)束后，系統(tǒng)可根據(jù)擴(kuò)展指令，實(shí)現(xiàn)單軸回零或多軸分段回零，等待人工下料。

汽車膠帶纏繞示教工藝流程

▌設(shè)定參數(shù)

輸入進(jìn)給速度、疊包率和料帶寬度后，點(diǎn)擊【更新參數(shù)】，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將參數(shù)生成到NC文件的前兩行中。

▌軌跡示教

移動(dòng)到起始點(diǎn)上方，點(diǎn)擊【插入節(jié)點(diǎn)】進(jìn)行軌跡示教，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)插入一行G01指令。

▌插入暫停

點(diǎn)擊【插入暫?！?，系統(tǒng)將自動(dòng)插入一行M0暫停指令，方便人工進(jìn)行上料操作。

▌主軸啟動(dòng)

移動(dòng)到起始點(diǎn)，點(diǎn)擊【主軸啟動(dòng)】，系統(tǒng)會(huì)生成M0暫停指令和M03主軸啟動(dòng)指令，方便人工操作膠帶。

▌拐角速度調(diào)整

當(dāng)移動(dòng)到拐角前方時(shí)，可點(diǎn)擊【速度設(shè)置】修改拐角處的主軸速度和進(jìn)給速度，以優(yōu)化纏繞質(zhì)量。

▌示教結(jié)束

示教完成后，點(diǎn)擊【結(jié)束示教】，系統(tǒng)將自動(dòng)保存NC文件，并插入M30停止指令。

▌單段運(yùn)行驗(yàn)證

點(diǎn)擊【下一步】，系統(tǒng)將從當(dāng)前光標(biāo)所在的行號(hào)開始單段運(yùn)行，方便進(jìn)行逐步驗(yàn)證。

▌纏繞效果優(yōu)化

拐彎處的纏膠效果可通過調(diào)整軸位置，點(diǎn)擊【更新坐標(biāo)值】來修改NC文件中的點(diǎn)位坐標(biāo)，也可通過修改速度設(shè)置來更新拐角處的主軸速度和進(jìn)給速度，以實(shí)現(xiàn)最佳纏繞效果。

方案核心優(yōu)勢

標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控系統(tǒng)：采用國際標(biāo)準(zhǔn)CNC編程，實(shí)現(xiàn)高精度的五軸聯(lián)動(dòng)加工；

方便自主開發(fā)：廠商可以在現(xiàn)有架構(gòu)上進(jìn)行二次開發(fā)，打造自定義風(fēng)格的界面和功能；

生產(chǎn)效率提升：纏膠過程中無需等待氣缸動(dòng)作的觸發(fā)，彎折處的加工通過系統(tǒng)插補(bǔ)完成，減少了生產(chǎn)停頓時(shí)間，提高了整體效率；

示教流程簡單：一鍵插入式教導(dǎo)功能，方便NC文件的編輯，隨時(shí)對(duì)軌跡進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整；

自動(dòng)化纏繞：數(shù)控膠帶纏繞系統(tǒng)讓纏繞過程的自動(dòng)化，減少人為干預(yù)，確保膠帶纏繞均勻準(zhǔn)確；

減少材料浪費(fèi)：精準(zhǔn)纏繞最大限度地減少材料浪費(fèi)，優(yōu)化資源利用率；

適用于大批量生產(chǎn)：減少對(duì)人工操作的依賴，節(jié)省時(shí)間、人力和成本，適合大批量生產(chǎn)需求。

解決方案硬件配置

二、開放式標(biāo)準(zhǔn)CNC數(shù)控系統(tǒng)介紹

開放式標(biāo)準(zhǔn)CNC數(shù)控系統(tǒng)是一種基于國際標(biāo)準(zhǔn)的CNC數(shù)控編程平臺(tái)，由正運(yùn)動(dòng)公司基于其十年積累的數(shù)控技術(shù)、CAM技術(shù)和運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)打造的。該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各種數(shù)控加工設(shè)備中，結(jié)合了開放式架構(gòu)的靈活性與標(biāo)準(zhǔn)化編程的穩(wěn)定性，能夠滿足復(fù)雜數(shù)控加工任務(wù)。系統(tǒng)支持多軸聯(lián)動(dòng)控制，特別適用于復(fù)雜形狀零件的加工和自動(dòng)化生產(chǎn)線的控制。

該系統(tǒng)旨在為有數(shù)控開發(fā)需求的用戶提供一個(gè)功能強(qiáng)大的軟硬件平臺(tái)，降低用戶在數(shù)控開發(fā)中的難度和開發(fā)周期，減少客戶項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)，并提升開發(fā)效率。

開放式標(biāo)準(zhǔn)CNC數(shù)控系統(tǒng)功能介紹

CNC

全自主研發(fā)的數(shù)控內(nèi)核，國際標(biāo)準(zhǔn)CNC編程，支持中英文界面切換。

RTHMI

全自主研發(fā)的圖形化界面組態(tài)軟件功能模塊，開發(fā)平臺(tái)內(nèi)置完整的數(shù)控HMI界面，方便用戶快速開發(fā)。

RTCAD

全自主研發(fā)的CAD圖形CAM轉(zhuǎn)化功能模塊，讀取CAD圖轉(zhuǎn)換成加工G代碼。

RTVision

全自主研發(fā)的視覺功能模塊，測量、糾偏、讀取條形碼二維碼信息，于EMS對(duì)接。

審核編輯 黃宇