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  • 機器視覺—機器人取代四臺傳統的火焰處理機器人

    2016-07-01新聞資訊

    在Fitz-Thors Engineering Inc.公司向一家一級汽車供應商提供的設計中,配備機器視覺的機器人取代了四臺傳統機器人。該機器人能夠連續工作,從而消除了機器人在傳統工作間工作時經常出現的閑置時間。同時,新的機器人方案無需接近傳感器,從而使其能夠處理更廣泛的元件。

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      一臺配備機器視覺的機器人,同時配合精心設計布局的工作間,能釋放三臺機器人,供其他地方使用,極大的提高了資產利用率。汽車內飾件所用的不含揮發性有機化合物(VOC)的涂層系統需要進行火焰處理,以增加表面張力,并改善涂層的粘合性。用于進行火焰處理的傳統工作間擁有四個工作站,每個工作站分配一臺機器人,負責將需要進行火焰處理的元件安裝在一個轉盤夾具上,這些夾具均配備接近傳感器。Fitz-Thors Engineering Inc.公司最近設計了一種新型工作間,極大地改進了這種傳統方法,新的工作間能夠讓一臺機器人為所有四個工作站服務,并提供相同的生產量。
      在進行火焰處理之前,視覺系統將會檢驗元件,以檢測元件是否存在,并將其固定在夾具的正確位置。在新的設計中,機器人能夠連續工作,從而消除了機器人在傳統工作間工作時經常出現的大量閑置時間。同時,新的機器人方案無需接近傳感器,從而使其能夠處理更廣泛的元件,并節省了傳感器連接所需的時間。當在滿負荷生產模式下運行時,新的工作間一共需要四名操作員,這一點與傳統工作間相同。然而,當在非滿負荷生產模式下運行時,新的工作間則只需兩名操作員來服務,每名操作員負責兩個工作間的加載工作。
      傳統的火焰處理方法
      汽車內飾件中使用的大多數塑料元件均需要進行涂層處理,以改進它們的手感和聲學性能。最近出臺的法規規定,必須使用基于聚氨酯的不含VOC涂層系統或紫外線涂層,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,可以幫助促進涂層的粘合力,并消除了底漆的需求。在汽車行業,火焰處理通常采用機器人來完成,以確保較高的質量水平。典型的車輛內飾件可能包含多個需要進行火焰處理的部件,如方向盤、儀表盤、控制臺、手套箱等。用于對這些部件進行火焰處理的傳統工作間通常由不同的工作站組成,每個工作站由一臺單獨的機器人服務。每個不同的元件均有一個定制夾具,并配備接近傳感器,以確保元件固定在該夾具的正確位置。每個夾具安裝在轉盤上,以將操作員與機器人隔離開來。操作員加載每個元件,然后旋轉該轉盤,以將元件放置到夾具上,并固定到位,以便由機器人進行火焰處理。

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      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。他們質疑為什么每個工作站均需要一臺機器人,而這些機器人大部分時間都是閑置的。他們還探尋,在確保元件被放置到正確的位置方面,機器視覺是否是比接近傳感器更好的解決方案。最后,Fitz-Thors的工程師們得出結論,一臺機器人配備視覺系統之后,能夠在工作間周圍快速移動到每個已準備好進行火焰處理的夾具位置,驗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,然后對夾具上的元件進行火焰處理,接著移動到下一個夾具位置。
      Fitz-Thors的工程師們選擇了一套入門級視覺系統,該系統是專門為一些特定的檢驗任務而開發的,比如,當視覺傳感器的功能太有限,而標準視覺系統又可能不具有成本效益時,即可采用這種系統。他們通過一個軟件用戶界面對該視覺系統進行了配置,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中任何位置的元件,因此,該程序能夠始終檢測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。
      這種獨立的視覺系統包含自對焦光學元件,并在IP67級工業外殼內集成有光源。通過自對焦功能,用戶能夠設置并保存與每個元件的檢驗相關的焦距值。同時,用戶還能夠通過互動軟件手動微調焦距值,從而實現無縫式元件轉換,無需對鏡頭進行任何手動調節。集成式白色光源適合大部分視覺應用。如果需要一種特定的彩色光源來照亮特殊元件或者特征,該視覺系統還可提供四種可選的彩色光源。
      一臺配備表面處理機的機器人負責對元件進行火焰處理。所有工藝電纜和軟管均鋪設在機械臂內部,以減少因干擾和磨損而引起的停機時間。集成式整理操作也確保機器人始終能夠達到最大加速度,而不受任何限制。該機器人的擺動基圓半徑僅為337mm,基底寬度僅為511mm。進行表面處理時,機器人點燃可燃氣體,形成強烈的藍色火焰和等離子場。火焰將改變元件表面上電子的分布和密度,并通過氧化使表面分子極化。同時,火焰處理還會使表面沉積一些其他化學功能基團,它們可促進潤濕性和粘附性。
      一級汽車供應商工作間
      Fitz-Thors Engineering公司最近專為一家一級大型汽車供應商開發了一種火焰處理工作間。該系統由四個工作站組成,采用一個轉盤處理較小的元件,同時,其他三個工作站用于處理較大的元件,如儀表盤等。一個機器人安全選項使操作員能夠安全地將元件加載到三個無轉盤的工作站。傳感器用于監視操作員的位置,機器人安全選項將實施幾何和速度限制,確保其與操作員保持安全距離。同時還根據操作員的位置持續計算一個安全工具區域,以限制機器人的移動,確保其保持在所定義的安全區域內。操作員負責加載轉盤,或者將元件加載到一個空置的夾具上,并按下綠色按鈕。機器人控制裝置會根據夾具上元件的可用性和操作員的位置控制機器人。當機器人在不同的位置工作時,操作員可以走進工作間,并放置元件。

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      采用視覺系統取代接近傳感器,這使每個夾具能夠處理更廣泛的元件。該系統能夠適應頻繁的設計變化,而無需對夾具作出任何變更。此外,以視覺系統取代接近傳感器,還消除了系統安裝時的大量布線需求,以及設計發生變更時的重新布線需求。該視覺系統的價格與接近傳感器的價格相近,但其在應對未來變更方面的靈活性要大得多,因此,其能夠降低總擁有成本。
      工作間使用的一臺機器人能夠連續處理元件,無需任何停機時間。相比配備四臺機器人和四個轉盤的傳統工作間,該工作間所占據的車間空間要小得多。當系統在滿負荷生產模式下運行時,四名操作員將連續加載元件,以實現最大生產量。另一個選項是在非滿負荷生產模式下運行,這時僅安排兩名操作員,每名操作員負責向兩個工作站加載元件。
      機器視覺用于測試臺
      Fitz-Thors Engineering公司在許多其他應用中也采用了機器視覺。例如,該公司最近為另一家一級汽車供應商完成了一項自定義的自動化視覺應用。這些測試臺采用視覺系統和顯示屏,以驗證車門內側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。當車門固定到位之后,操作員即按下兩個按鈕,以啟動測試。顯示屏將會在未通過象限的周圍顯示一個紅色方框,以及在錯誤或缺失緊固件周圍顯示一個紅色圓圈,以警告操作員該元件未通過測試。這種視覺指示使操作員能夠快速識別元件為什么沒有通過測試。測試結果將保存在數據庫中,以便在未來發現任何缺陷的情況下,提供可追溯性。

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      上面介紹的第一個火焰處理工作間迄今已成功運行一年多的時間。Fitz-Thors Engineering公司最近為該汽車供應商開發了第二套系統。這個新的工作間能夠作為現有工作間的備用工作間,同時也使新部件處理和生產量提高成為了可能。

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