廣州海川機(jī)器人丨視覺對(duì)中在高速?zèng)_壓自動(dòng)化生產(chǎn)線中的應(yīng)用分析
2022-12-21 19:31 來源： 互聯(lián)網(wǎng)
廣州海川機(jī)器人丨沖壓自動(dòng)化設(shè)備的維護(hù)管理 設(shè)備也要進(jìn)行體檢
本生產(chǎn)線設(shè)計(jì)節(jié)拍為15spm，整線由拆垛系統(tǒng)、清洗涂油系統(tǒng)、視覺對(duì)中系統(tǒng)、板料及沖壓件傳輸機(jī)器人、t壓力機(jī)、t壓力機(jī)、三臺(tái)t壓力機(jī)、出料傳輸系統(tǒng)、自動(dòng)裝箱系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。圖1所示為拆垛對(duì)中布局圖，線首部分由拆垛系統(tǒng)1、拆垛系統(tǒng)2、拆垛機(jī)器人1、拆垛機(jī)器人2、進(jìn)料皮帶機(jī)、清洗機(jī)、涂油機(jī)及視覺對(duì)中系統(tǒng)組成。
系統(tǒng)組成
視覺對(duì)中系統(tǒng)由視覺皮帶機(jī)、上料皮帶機(jī)、上料機(jī)器人1(含控制系統(tǒng))、上料機(jī)器人2(含控制系統(tǒng))、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、工控機(jī)、視覺相機(jī)1、視覺相機(jī)2、視覺照明系統(tǒng)、整線主控plc及其他控制單元組成。視覺相機(jī)、工控機(jī)、上料機(jī)器人和主控plc通過預(yù)設(shè)的profinet通訊網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)的傳輸。
系統(tǒng)工藝流程
調(diào)試運(yùn)行：新零件上線調(diào)試時(shí)，首先在各單元設(shè)定對(duì)應(yīng)的零件編碼和零件名稱，然后啟動(dòng)拆垛系統(tǒng)并設(shè)定拆垛機(jī)器人運(yùn)行軌跡，拆垛機(jī)器人搬運(yùn)一張板料放置于進(jìn)料皮帶機(jī)，手動(dòng)搬運(yùn)板料至視覺皮帶上，根據(jù)板料特征制作視覺模板，然后將視覺系統(tǒng)切換至離線狀態(tài)并手動(dòng)拍照，拍照完成后手動(dòng)運(yùn)行視覺皮帶機(jī)和上料皮帶機(jī)，將板料運(yùn)送至上料皮帶；依據(jù)拍照數(shù)據(jù)設(shè)定上料機(jī)器人beforepick點(diǎn)、pick點(diǎn)、afterpick點(diǎn)位置，根據(jù)板料在模具中的狀態(tài)設(shè)定上料機(jī)器人beforedrop點(diǎn)、drop點(diǎn)、afterdrop點(diǎn)位置，逆序運(yùn)行設(shè)定waitload點(diǎn)、outload點(diǎn)、waitunload點(diǎn)、outunload點(diǎn)位置并保存機(jī)器人軌跡；將機(jī)器人運(yùn)行至等待位，視覺切換至在線狀態(tài)，準(zhǔn)備自動(dòng)生產(chǎn)。
視覺模板
新零件上線時(shí)，在整線控制系統(tǒng)中設(shè)定對(duì)應(yīng)的零件編碼，相應(yīng)的在工控機(jī)中設(shè)定對(duì)應(yīng)的零件編碼，手動(dòng)從拆垛工位運(yùn)送一張板料至對(duì)中皮帶機(jī)，使用預(yù)裝在工控機(jī)中的視覺軟件切換相機(jī)為手動(dòng)模式，觸發(fā)視覺相機(jī)拍照，在軟件制作視覺模板：設(shè)定視覺特征—設(shè)定搜索范圍—設(shè)定特征得分下限—設(shè)定旋轉(zhuǎn)許可角度—特征training—查驗(yàn)特征—保存模板—切換相機(jī)為自動(dòng)模式—運(yùn)送板料至上料工位—設(shè)定上料機(jī)器人pick和drop軌跡。關(guān)于視覺模板特征，設(shè)定過多的特征或許會(huì)影響數(shù)據(jù)傳輸速度，導(dǎo)致故障率提升；而設(shè)定的太少則不能準(zhǔn)確識(shí)別板料位置；一般單件設(shè)定1～2個(gè)特征，雙件設(shè)定2～4個(gè)特征，且每個(gè)零件至少1個(gè)特征。
信號(hào)交互
整線主控plc與上料機(jī)器人1、上料機(jī)器人2、視覺相機(jī)、工控機(jī)之間通過profinet通訊進(jìn)行信號(hào)交互，主要信號(hào)為皮帶機(jī)預(yù)啟動(dòng)、觸發(fā)相機(jī)拍照、相機(jī)拍照完成、手動(dòng)拍照、板料坐標(biāo)x、y和轉(zhuǎn)角deg。
主控plc與機(jī)器人1/2
機(jī)器人與工控機(jī)
板料位置數(shù)據(jù)
控制原理
整線具備生產(chǎn)條件后，在整線主控臺(tái)進(jìn)行整線啟動(dòng)，整線所有機(jī)器人運(yùn)行至等待工位，拆垛工位機(jī)器人將板料從拆垛臺(tái)搬運(yùn)至送料皮帶，經(jīng)清洗機(jī)清洗和涂油機(jī)涂油后，板料到達(dá)對(duì)中皮帶，對(duì)中皮帶板料傳感器檢測(cè)到有料后發(fā)信號(hào)給主控plc，主控plc運(yùn)行對(duì)中皮帶停止控制程序，該控制程序按照預(yù)設(shè)的公式進(jìn)行計(jì)算并停止皮帶運(yùn)行，然后運(yùn)行皮帶停穩(wěn)濾波程序；此時(shí)主控plc觸發(fā)對(duì)中皮帶預(yù)啟動(dòng)指令，并且觸發(fā)視覺相機(jī)拍照(圖4)，視覺相機(jī)拍照完成后發(fā)送triggerdone指令給機(jī)器人控制系統(tǒng)，同時(shí)工控機(jī)計(jì)算板料位置數(shù)據(jù)并傳送給上料機(jī)器人控制系統(tǒng)，對(duì)中皮帶和上料皮帶以對(duì)中皮帶機(jī)為基準(zhǔn)同時(shí)啟動(dòng)并且運(yùn)行定長mm，此時(shí)板料已經(jīng)運(yùn)送至上料皮帶，上料機(jī)器人也已經(jīng)運(yùn)行到了上料皮帶上方，上料機(jī)器人控制系統(tǒng)計(jì)算接收到的板料位置數(shù)據(jù)和修正pick位置軌跡進(jìn)行板料抓取，上料機(jī)器人按照預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行軌跡將板料準(zhǔn)確的放入首臺(tái)壓力機(jī)的模腔內(nèi)，整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。
觸發(fā)視覺相機(jī)拍照plc程序常見問題及處理措施
在生產(chǎn)過程中，系統(tǒng)的可靠運(yùn)行無疑是每一位設(shè)備運(yùn)營管理者最期望的，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了以下常見問題及處理措施(表4)。在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)最多的就是找不到視覺特征、板料照片反光和視覺得分低，一般需要進(jìn)行如下處理：調(diào)整板料在托盤位置/調(diào)整拆垛機(jī)器人投放板料位置/檢查調(diào)整皮帶機(jī)、減少涂油機(jī)噴油量/適當(dāng)調(diào)大清洗機(jī)擠干輥壓力、清理皮帶機(jī)底板/清理皮帶/增大板料與皮帶機(jī)底板間色差/優(yōu)化視覺特征位置；除此之外，要按照維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃定期對(duì)通訊線纜、線纜接頭、皮帶機(jī)傳動(dòng)裝置、視覺燈具進(jìn)行檢查和維護(hù)保養(yǎng)。
常見問題及處理措施結(jié)束語
隨著視覺系統(tǒng)應(yīng)用的普及和技術(shù)的不斷完善，相信視覺對(duì)中系統(tǒng)在汽車以及家電等行業(yè)沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)中使用越來越廣泛，其產(chǎn)品應(yīng)用方案也日趨成熟、穩(wěn)定，視覺系統(tǒng)精度、性能也會(huì)逐步得到提升，為高速?zèng)_壓自動(dòng)化提供強(qiáng)有力的技術(shù)保障。
——來源：《鍛造與沖壓》年第21期
汽車行業(yè)沖壓生產(chǎn)過程中，需要對(duì)板料進(jìn)行對(duì)中才能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化上料，而行業(yè)中解決方案大多為重力對(duì)中、機(jī)械對(duì)中和視覺對(duì)中，重力對(duì)中和機(jī)械對(duì)中系統(tǒng)響應(yīng)速度慢、部件易磨損，且不能滿足高速?zèng)_壓線；而視覺對(duì)中具有響應(yīng)速度快、系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)、維護(hù)工作量小、板料形狀適用性強(qiáng)，且可以滿足高速自動(dòng)化生產(chǎn)線。
本生產(chǎn)線設(shè)計(jì)節(jié)拍為15spm，整線由拆垛系統(tǒng)、清洗涂油系統(tǒng)、視覺對(duì)中系統(tǒng)、板料及沖壓件傳輸機(jī)器人、t壓力機(jī)、t壓力機(jī)、三臺(tái)t壓力機(jī)、出料傳輸系統(tǒng)、自動(dòng)裝箱系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。圖1所示為拆垛對(duì)中布局圖，線首部分由拆垛系統(tǒng)1、拆垛系統(tǒng)2、拆垛機(jī)器人1、拆垛機(jī)器人2、進(jìn)料皮帶機(jī)、清洗機(jī)、涂油機(jī)及視覺對(duì)中系統(tǒng)組成。
系統(tǒng)組成
視覺對(duì)中系統(tǒng)由視覺皮帶機(jī)、上料皮帶機(jī)、上料機(jī)器人1(含控制系統(tǒng))、上料機(jī)器人2(含控制系統(tǒng))、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、工控機(jī)、視覺相機(jī)1、視覺相機(jī)2、視覺照明系統(tǒng)、整線主控plc及其他控制單元組成。視覺相機(jī)、工控機(jī)、上料機(jī)器人和主控plc通過預(yù)設(shè)的profinet通訊網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)的傳輸。
系統(tǒng)工藝流程
調(diào)試運(yùn)行：新零件上線調(diào)試時(shí)，首先在各單元設(shè)定對(duì)應(yīng)的零件編碼和零件名稱，然后啟動(dòng)拆垛系統(tǒng)并設(shè)定拆垛機(jī)器人運(yùn)行軌跡，拆垛機(jī)器人搬運(yùn)一張板料放置于進(jìn)料皮帶機(jī)，手動(dòng)搬運(yùn)板料至視覺皮帶上，根據(jù)板料特征制作視覺模板，然后將視覺系統(tǒng)切換至離線狀態(tài)并手動(dòng)拍照，拍照完成后手動(dòng)運(yùn)行視覺皮帶機(jī)和上料皮帶機(jī)，將板料運(yùn)送至上料皮帶；依據(jù)拍照數(shù)據(jù)設(shè)定上料機(jī)器人beforepick點(diǎn)、pick點(diǎn)、afterpick點(diǎn)位置，根據(jù)板料在模具中的狀態(tài)設(shè)定上料機(jī)器人beforedrop點(diǎn)、drop點(diǎn)、afterdrop點(diǎn)位置，逆序運(yùn)行設(shè)定waitload點(diǎn)、outload點(diǎn)、waitunload點(diǎn)、outunload點(diǎn)位置并保存機(jī)器人軌跡；將機(jī)器人運(yùn)行至等待位，視覺切換至在線狀態(tài)，準(zhǔn)備自動(dòng)生產(chǎn)。
自動(dòng)運(yùn)行：按下整線循環(huán)啟動(dòng)按鈕，拆垛工位機(jī)器人開始進(jìn)行拆垛并運(yùn)送板料至送料皮帶和清洗機(jī)、涂油機(jī)，經(jīng)清洗涂油后將板料運(yùn)送至對(duì)中皮帶，對(duì)中皮帶檢測(cè)皮帶機(jī)有料并停止運(yùn)行，主控plc根據(jù)預(yù)設(shè)的程序發(fā)送預(yù)啟動(dòng)皮帶機(jī)指令并由此指令觸發(fā)視覺相機(jī)拍照，視覺相機(jī)拍照完成后，工控機(jī)將計(jì)算板料位置數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)板料模板的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)、計(jì)算；同時(shí)主控plc控制對(duì)中皮帶將板料運(yùn)送至上料皮帶和上料機(jī)器人工位，上料機(jī)器人根據(jù)工控機(jī)傳送的板料位置數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，然后上料機(jī)器人修正pick位置、抓料，上料機(jī)器人運(yùn)送板料至t壓力機(jī)，上料機(jī)器人投放板料后返回等待位置。整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)入下一循環(huán)。
視覺模板
新零件上線時(shí)，在整線控制系統(tǒng)中設(shè)定對(duì)應(yīng)的零件編碼，相應(yīng)的在工控機(jī)中設(shè)定對(duì)應(yīng)的零件編碼，手動(dòng)從拆垛工位運(yùn)送一張板料至對(duì)中皮帶機(jī)，使用預(yù)裝在工控機(jī)中的視覺軟件切換相機(jī)為手動(dòng)模式，觸發(fā)視覺相機(jī)拍照，在軟件制作視覺模板：設(shè)定視覺特征—設(shè)定搜索范圍—設(shè)定特征得分下限—設(shè)定旋轉(zhuǎn)許可角度—特征training—查驗(yàn)特征—保存模板—切換相機(jī)為自動(dòng)模式—運(yùn)送板料至上料工位—設(shè)定上料機(jī)器人pick和drop軌跡。關(guān)于視覺模板特征，設(shè)定過多的特征或許會(huì)影響數(shù)據(jù)傳輸速度，導(dǎo)致故障率提升；而設(shè)定的太少則不能準(zhǔn)確識(shí)別板料位置；一般單件設(shè)定1～2個(gè)特征，雙件設(shè)定2～4個(gè)特征，且每個(gè)零件至少1個(gè)特征。
信號(hào)交互
整線主控plc與上料機(jī)器人1、上料機(jī)器人2、視覺相機(jī)、工控機(jī)之間通過profinet通訊進(jìn)行信號(hào)交互，主要信號(hào)為皮帶機(jī)預(yù)啟動(dòng)、觸發(fā)相機(jī)拍照、相機(jī)拍照完成、手動(dòng)拍照、板料坐標(biāo)x、y和轉(zhuǎn)角deg。
主控plc與機(jī)器人1/2
機(jī)器人與工控機(jī)
板料位置數(shù)據(jù)
控制原理
整線具備生產(chǎn)條件后，在整線主控臺(tái)進(jìn)行整線啟動(dòng)，整線所有機(jī)器人運(yùn)行至等待工位，拆垛工位機(jī)器人將板料從拆垛臺(tái)搬運(yùn)至送料皮帶，經(jīng)清洗機(jī)清洗和涂油機(jī)涂油后，板料到達(dá)對(duì)中皮帶，對(duì)中皮帶板料傳感器檢測(cè)到有料后發(fā)信號(hào)給主控plc，主控plc運(yùn)行對(duì)中皮帶停止控制程序，該控制程序按照預(yù)設(shè)的公式進(jìn)行計(jì)算并停止皮帶運(yùn)行，然后運(yùn)行皮帶停穩(wěn)濾波程序；此時(shí)主控plc觸發(fā)對(duì)中皮帶預(yù)啟動(dòng)指令，并且觸發(fā)視覺相機(jī)拍照(圖4)，視覺相機(jī)拍照完成后發(fā)送triggerdone指令給機(jī)器人控制系統(tǒng)，同時(shí)工控機(jī)計(jì)算板料位置數(shù)據(jù)并傳送給上料機(jī)器人控制系統(tǒng)，對(duì)中皮帶和上料皮帶以對(duì)中皮帶機(jī)為基準(zhǔn)同時(shí)啟動(dòng)并且運(yùn)行定長mm，此時(shí)板料已經(jīng)運(yùn)送至上料皮帶，上料機(jī)器人也已經(jīng)運(yùn)行到了上料皮帶上方，上料機(jī)器人控制系統(tǒng)計(jì)算接收到的板料位置數(shù)據(jù)和修正pick位置軌跡進(jìn)行板料抓取，上料機(jī)器人按照預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行軌跡將板料準(zhǔn)確的放入首臺(tái)壓力機(jī)的模腔內(nèi)，整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。
觸發(fā)視覺相機(jī)拍照plc程序常見問題及處理措施
在生產(chǎn)過程中，系統(tǒng)的可靠運(yùn)行無疑是每一位設(shè)備運(yùn)營管理者最期望的，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了以下常見問題及處理措施(表4)。在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)最多的就是找不到視覺特征、板料照片反光和視覺得分低，一般需要進(jìn)行如下處理：調(diào)整板料在托盤位置/調(diào)整拆垛機(jī)器人投放板料位置/檢查調(diào)整皮帶機(jī)、減少涂油機(jī)噴油量/適當(dāng)調(diào)大清洗機(jī)擠干輥壓力、清理皮帶機(jī)底板/清理皮帶/增大板料與皮帶機(jī)底板間色差/優(yōu)化視覺特征位置；除此之外，要按照維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃定期對(duì)通訊線纜、線纜接頭、皮帶機(jī)傳動(dòng)裝置、視覺燈具進(jìn)行檢查和維護(hù)保養(yǎng)。
常見問題及處理措施結(jié)束語
隨著視覺系統(tǒng)應(yīng)用的普及和技術(shù)的不斷完善，相信視覺對(duì)中系統(tǒng)在汽車以及家電等行業(yè)沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)中使用越來越廣泛，其產(chǎn)品應(yīng)用方案也日趨成熟、穩(wěn)定，視覺系統(tǒng)精度、性能也會(huì)逐步得到提升，為高速?zèng)_壓自動(dòng)化提供強(qiáng)有力的技術(shù)保障。
——來源：《鍛造與沖壓》年第21期
沖壓機(jī)器人 碼垛機(jī)器人
責(zé)任編輯：xiaoxiwang
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