在工作站配備機(jī)器視覺的機(jī)器人可以取代四臺(tái)傳統(tǒng)處理機(jī)器人

在Fitz-ThorsEngineeringInc.公司向一家一級(jí)汽車供應(yīng)商提供的設(shè)計(jì)中，配備機(jī)器視覺的機(jī)器人取代了四臺(tái)傳統(tǒng)機(jī)器人。該機(jī)器人能夠連續(xù)工作，從而消除了機(jī)器人在傳統(tǒng)工作間工作時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的閑置時(shí)間。同時(shí)，新的機(jī)器人方案無(wú)需接近傳感器，從而使其能夠處理更廣泛的元件。

一臺(tái)配備機(jī)器視覺的機(jī)器人，同時(shí)配合精心設(shè)計(jì)布局的工作間，能釋放三臺(tái)機(jī)器人，供其他地方使用，極大的提高了資產(chǎn)利用率。汽車內(nèi)飾件所用的不含揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）的涂層系統(tǒng)需要進(jìn)行火焰處理，以增加表面張力，并改善涂層的粘合性。用于進(jìn)行火焰處理的傳統(tǒng)工作間擁有四個(gè)工作站，每個(gè)工作站分配一臺(tái)機(jī)器人，負(fù)責(zé)將需要進(jìn)行火焰處理的元件安裝在一個(gè)轉(zhuǎn)盤夾具上，這些夾具均配備接近傳感器。Fitz-ThorsEngineeringInc.公司最近設(shè)計(jì)了一種新型工作間，極大地改進(jìn)了這種傳統(tǒng)方法，新的工作間能夠讓一臺(tái)機(jī)器人為所有四個(gè)工作站服務(wù)，并提供相同的生產(chǎn)量。

在進(jìn)行火焰處理之前，視覺系統(tǒng)將會(huì)檢驗(yàn)元件，以檢測(cè)元件是否存在，并將其固定在夾具的正確位置。在新的設(shè)計(jì)中，機(jī)器人能夠連續(xù)工作，從而消除了機(jī)器人在傳統(tǒng)工作間工作時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的大量閑置時(shí)間。同時(shí)，新的機(jī)器人方案無(wú)需接近傳感器，從而使其能夠處理更廣泛的元件，并節(jié)省了傳感器連接所需的時(shí)間。當(dāng)在滿負(fù)荷生產(chǎn)模式下運(yùn)行時(shí)，新的工作間一共需要四名操作員，這一點(diǎn)與傳統(tǒng)工作間相同。然而，當(dāng)在非滿負(fù)荷生產(chǎn)模式下運(yùn)行時(shí)，新的工作間則只需兩名操作員來(lái)服務(wù)，每名操作員負(fù)責(zé)兩個(gè)工作間的加載工作。

傳統(tǒng)的火焰處理方法

汽車內(nèi)飾件中使用的大多數(shù)塑料元件均需要進(jìn)行涂層處理，以改進(jìn)它們的手感和聲學(xué)性能。最近出臺(tái)的法規(guī)規(guī)定，必須使用基于聚氨酯的不含VOC涂層系統(tǒng)或紫外線涂層，這些涂層要求基底具有較高水平的表面張力。火焰處理是一種成本低廉而高效的方式，可提供較高水平的表面張力，可以幫助促進(jìn)涂層的粘合力，并消除了底漆的需求。在汽車行業(yè)，火焰處理通常采用機(jī)器人來(lái)完成，以確保較高的質(zhì)量水平。典型的車輛內(nèi)飾件可能包含多個(gè)需要進(jìn)行火焰處理的部件，如方向盤、儀表盤、控制臺(tái)、手套箱等。用于對(duì)這些部件進(jìn)行火焰處理的傳統(tǒng)工作間通常由不同的工作站組成，每個(gè)工作站由一臺(tái)單獨(dú)的機(jī)器人服務(wù)。每個(gè)不同的元件均有一個(gè)定制夾具，并配備接近傳感器，以確保元件固定在該夾具的正確位置。每個(gè)夾具安裝在轉(zhuǎn)盤上，以將操作員與機(jī)器人隔離開來(lái)。操作員加載每個(gè)元件，然后旋轉(zhuǎn)該轉(zhuǎn)盤，以將元件放置到夾具上，并固定到位，以便由機(jī)器人進(jìn)行火焰處理。

工作流程效率

Fitz-Thors的工程師們決定重新審視火焰處理系統(tǒng)。他們質(zhì)疑為什么每個(gè)工作站均需要一臺(tái)機(jī)器人，而這些機(jī)器人大部分時(shí)間都是閑置的。他們還探尋，在確保元件被放置到正確的位置方面，機(jī)器視覺是否是比接近傳感器更好的解決方案。最后，F(xiàn)itz-Thors的工程師們得出結(jié)論，一臺(tái)機(jī)器人配備視覺系統(tǒng)之后，能夠在工作間周圍快速移動(dòng)到每個(gè)已準(zhǔn)備好進(jìn)行火焰處理的夾具位置，驗(yàn)證正確的元件是否存在，并且該元件是否放置在夾具的正確位置，然后對(duì)夾具上的元件進(jìn)行火焰處理，接著移動(dòng)到下一個(gè)夾具位置。

Fitz-Thors的工程師們選擇了一套入門級(jí)視覺系統(tǒng)，該系統(tǒng)是專門為一些特定的檢驗(yàn)任務(wù)而開發(fā)的，比如，當(dāng)視覺傳感器的功能太有限，而標(biāo)準(zhǔn)視覺系統(tǒng)又可能不具有成本效益時(shí)，即可采用這種系統(tǒng)。他們通過一個(gè)軟件用戶界面對(duì)該視覺系統(tǒng)進(jìn)行了配置，選擇了具有角度方向限制的圖案定位視覺工具，其提供百分比匹配功能，以確保正確的元件放置在夾具的正確位置。該圖案定位工具能夠定位視場(chǎng)中任何位置的元件，因此，該程序能夠始終檢測(cè)到元件是存在還是缺失，甚至在夾具可能處于不同位置的情況下也能夠完成檢查。

這種獨(dú)立的視覺系統(tǒng)包含自對(duì)焦光學(xué)元件，并在IP67級(jí)工業(yè)外殼內(nèi)集成有光源。通過自對(duì)焦功能，用戶能夠設(shè)置并保存與每個(gè)元件的檢驗(yàn)相關(guān)的焦距值。同時(shí)，用戶還能夠通過互動(dòng)軟件手動(dòng)微調(diào)焦距值，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)縫式元件轉(zhuǎn)換，無(wú)需對(duì)鏡頭進(jìn)行任何手動(dòng)調(diào)節(jié)。集成式白色光源適合大部分視覺應(yīng)用。如果需要一種特定的彩色光源來(lái)照亮特殊元件或者特征，該視覺系統(tǒng)還可提供四種可選的彩色光源。

一臺(tái)配備表面處理機(jī)的機(jī)器人負(fù)責(zé)對(duì)元件進(jìn)行火焰處理。所有工藝電纜和軟管均鋪設(shè)在機(jī)械臂內(nèi)部，以減少因干擾和磨損而引起的停機(jī)時(shí)間。集成式整理操作也確保機(jī)器人始終能夠達(dá)到最大加速度，而不受任何限制。該機(jī)器人的擺動(dòng)基圓半徑僅為337mm，基底寬度僅為511mm。進(jìn)行表面處理時(shí)，機(jī)器人點(diǎn)燃可燃?xì)怏w，形成強(qiáng)烈的藍(lán)色火焰和等離子場(chǎng)?；鹧鎸⒏淖?cè)砻嫔?a target="_blank">電子的分布和密度，并通過氧化使表面分子極化。同時(shí)，火焰處理還會(huì)使表面沉積一些其他化學(xué)功能基團(tuán)，它們可促進(jìn)潤(rùn)濕性和粘附性。

一級(jí)汽車供應(yīng)商工作間

Fitz-ThorsEngineering公司最近專為一家一級(jí)大型汽車供應(yīng)商開發(fā)了一種火焰處理工作間。該系統(tǒng)由四個(gè)工作站組成，采用一個(gè)轉(zhuǎn)盤處理較小的元件，同時(shí)，其他三個(gè)工作站用于處理較大的元件，如儀表盤等。一個(gè)機(jī)器人安全選項(xiàng)使操作員能夠安全地將元件加載到三個(gè)無(wú)轉(zhuǎn)盤的工作站。傳感器用于監(jiān)視操作員的位置，機(jī)器人安全選項(xiàng)將實(shí)施幾何和速度限制，確保其與操作員保持安全距離。同時(shí)還根據(jù)操作員的位置持續(xù)計(jì)算一個(gè)安全工具區(qū)域，以限制機(jī)器人的移動(dòng)，確保其保持在所定義的安全區(qū)域內(nèi)。操作員負(fù)責(zé)加載轉(zhuǎn)盤，或者將元件加載到一個(gè)空置的夾具上，并按下綠色按鈕。機(jī)器人控制裝置會(huì)根據(jù)夾具上元件的可用性和操作員的位置控制機(jī)器人。當(dāng)機(jī)器人在不同的位置工作時(shí)，操作員可以走進(jìn)工作間，并放置元件。

采用視覺系統(tǒng)取代接近傳感器，這使每個(gè)夾具能夠處理更廣泛的元件。該系統(tǒng)能夠適應(yīng)頻繁的設(shè)計(jì)變化，而無(wú)需對(duì)夾具作出任何變更。此外，以視覺系統(tǒng)取代接近傳感器，還消除了系統(tǒng)安裝時(shí)的大量布線需求，以及設(shè)計(jì)發(fā)生變更時(shí)的重新布線需求。該視覺系統(tǒng)的價(jià)格與接近傳感器的價(jià)格相近，但其在應(yīng)對(duì)未來(lái)變更方面的靈活性要大得多，因此，其能夠降低總擁有成本。

工作間使用的一臺(tái)機(jī)器人能夠連續(xù)處理元件，無(wú)需任何停機(jī)時(shí)間。相比配備四臺(tái)機(jī)器人和四個(gè)轉(zhuǎn)盤的傳統(tǒng)工作間，該工作間所占據(jù)的車間空間要小得多。當(dāng)系統(tǒng)在滿負(fù)荷生產(chǎn)模式下運(yùn)行時(shí)，四名操作員將連續(xù)加載元件，以實(shí)現(xiàn)最大生產(chǎn)量。另一個(gè)選項(xiàng)是在非滿負(fù)荷生產(chǎn)模式下運(yùn)行，這時(shí)僅安排兩名操作員，每名操作員負(fù)責(zé)向兩個(gè)工作站加載元件。

機(jī)器視覺用于測(cè)試臺(tái)

Fitz-ThorsEngineering公司在許多其他應(yīng)用中也采用了機(jī)器視覺。例如，該公司最近為另一家一級(jí)汽車供應(yīng)商完成了一項(xiàng)自定義的自動(dòng)化視覺應(yīng)用。這些測(cè)試臺(tái)采用視覺系統(tǒng)和顯示屏，以驗(yàn)證車門內(nèi)側(cè)上螺釘和塑料夾的位置和色彩。加工夾具確保操作員將車門固定到正確的位置。當(dāng)車門固定到位之后，操作員即按下兩個(gè)按鈕，以啟動(dòng)測(cè)試。顯示屏將會(huì)在未通過象限的周圍顯示一個(gè)紅色方框，以及在錯(cuò)誤或缺失緊固件周圍顯示一個(gè)紅色圓圈，以警告操作員該元件未通過測(cè)試。這種視覺指示使操作員能夠快速識(shí)別元件為什么沒有通過測(cè)試。測(cè)試結(jié)果將保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便在未來(lái)發(fā)現(xiàn)任何缺陷的情況下，提供可追溯性。

上面介紹的第一個(gè)火焰處理工作間迄今已成功運(yùn)行一年多的時(shí)間。Fitz-ThorsEngineering公司最近為該汽車供應(yīng)商開發(fā)了第二套系統(tǒng)。這個(gè)新的工作間能夠作為現(xiàn)有工作間的備用工作間，同時(shí)也使新部件處理和生產(chǎn)量提高成為了可能。