機(jī)器人上料自動(dòng)化在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋加工線的應(yīng)用

機(jī)器人上料自動(dòng)化在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋加工線的應(yīng)用摘要：隨著人口年齡的增長(zhǎng)和勞動(dòng)力的減少，勞動(dòng)密集型制造企業(yè)的成本每年都在增加，迫切需要用自動(dòng)化設(shè)備取代勞動(dòng)力。同時(shí)，隨著機(jī)器人和圖像處理的發(fā)展和產(chǎn)品成本的降低，“機(jī)器換人”經(jīng)濟(jì)得到了改善。本文介紹機(jī)器人自動(dòng)化在汽車(chē)工業(yè)中的應(yīng)用。除了工藝設(shè)備自動(dòng)化之外，發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線還要求使用自動(dòng)上料機(jī)作為上料工位。以前，舊的箱體加工線是人工應(yīng)用于場(chǎng)地面積大、噪音高的工件。該裝置旨在改善自動(dòng)化，降低勞動(dòng)力成本，降低工作場(chǎng)所噪音，改善環(huán)境。提供自動(dòng)和手動(dòng)功能。關(guān)鍵詞：機(jī)器人；自動(dòng)化；圖像識(shí)別；發(fā)動(dòng)機(jī)加工引言隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)的數(shù)量以驚人的速度增加，尤其是在機(jī)器人應(yīng)用方面。機(jī)器人在制造業(yè)中起著重要作用，直接影響著整條生產(chǎn)線的質(zhì)量。1工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人由主體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個(gè)基本部分組成，是自動(dòng)執(zhí)行工作的機(jī)器裝置，是靠自身動(dòng)力和控制能力來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。由于其不同的應(yīng)用范圍，可以分為以下三種類(lèi)型。（1）在生產(chǎn)過(guò)程中，工業(yè)機(jī)器人根據(jù)臂部運(yùn)動(dòng)形式分為直角坐標(biāo)、關(guān)節(jié)型、圓柱坐標(biāo)型、球坐標(biāo)型和關(guān)節(jié)型四類(lèi)機(jī)器人。(2)按執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制機(jī)能可分為點(diǎn)位型、連續(xù)型機(jī)器人，主要應(yīng)用于點(diǎn)焊、正常搬運(yùn)、裝卸、涂裝等行業(yè)。通過(guò)嚴(yán)格執(zhí)行焊接、運(yùn)輸和上下料加工等控制程序，可以保證生產(chǎn)質(zhì)量及效率。（3）在使用工業(yè)機(jī)器人時(shí)，按程序輸入方式分為示教輸入和編程輸入兩種類(lèi)型2機(jī)器人上、下料自動(dòng)化在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋加工線的應(yīng)用2.1缸蓋輸送方式缸蓋的上下料均采用輸送線直接輸送。輸送線采用SEW電機(jī)控制，保證運(yùn)行的高可靠性，工件輸送流暢通順，與前后工序設(shè)備銜接可靠，不出現(xiàn)工件卡、碰、撞現(xiàn)象，工缸蓋在輸送過(guò)程中保證不被劃傷和磕碰，輸送線具有缸蓋到位停止、空料停止，節(jié)能環(huán)保。2.2工件上、下料姿態(tài)缸蓋的上、下料姿態(tài)根據(jù)加工工序不同主要分為2種情況（1）頂面（或底面）向上，前（后）端面向前（缸蓋輸送方向?yàn)榍埃?）排氣面（或進(jìn)氣面）向上，前后端面向前（缸蓋輸送方向?yàn)榍埃?。因?yàn)楣ぜ淖藨B(tài)決定了機(jī)械手的抓取方式，所以在設(shè)計(jì)機(jī)械手時(shí)要首先明確工件姿態(tài)。2.3工件抓取方式根據(jù)缸蓋的上、下料姿態(tài)，機(jī)械手可以設(shè)計(jì)為一下2種方式（如圖1，圖2所示），第一種機(jī)械手是針對(duì)缸蓋第一種上料姿態(tài)設(shè)計(jì)，采用上壓下托、上面插定位銷(xiāo)的方式抓取缸蓋，還可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)、擺動(dòng)等功能。第二種機(jī)械手針對(duì)缸蓋第二種上料姿態(tài)設(shè)計(jì)的，可以通過(guò)夾緊和插定位銷(xiāo)的方式抓取缸蓋。這兩種方式都能穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)缸蓋的抓取，以便為后續(xù)的加工中心上下料。圖1第一種機(jī)械手和第二種機(jī)械手考慮到工件在運(yùn)輸時(shí)會(huì)發(fā)生輕微偏斜，導(dǎo)致機(jī)械手不能準(zhǔn)確的抓取缸蓋，在機(jī)械手上增加了3D視覺(jué)系統(tǒng)來(lái)識(shí)別工件位置，通過(guò)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)配合3D視覺(jué)系統(tǒng)的視野范圍即可準(zhǔn)確的確定缸蓋位置，消除X、Y、Z三個(gè)方向判斷錯(cuò)誤的影響。視覺(jué)系統(tǒng)采用康耐視的3D-A5060型IP65防護(hù)級(jí)面陣掃描3D相機(jī)，經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)，可采集高分辨率3D圖像。2.4選擇機(jī)器人根據(jù)工件的重量、夾手重量、機(jī)床液壓夾具到機(jī)器人距離、工作節(jié)拍所需機(jī)器人的速度等因素選取工作半徑適合的機(jī)器人。下圖3為德國(guó)KUKA公司生產(chǎn)型號(hào)為KR250R2700-2。機(jī)械手重量約40Kg，缸蓋重量約130Kg總計(jì)170Kg，機(jī)械手和工件中心距機(jī)器人6軸距離約為300㎜，此時(shí)機(jī)器人負(fù)載能力充足。機(jī)器人重復(fù)定位精度為±0.06㎜圖2機(jī)器人工作范圍2.5激光標(biāo)記機(jī)在上料工位設(shè)置激光標(biāo)記機(jī)，通過(guò)擋停定位機(jī)構(gòu)、頂升機(jī)構(gòu)將缸蓋舉升至正確位置。讀碼器讀取缸蓋廠外碼，對(duì)比MES系統(tǒng)中缸蓋信息按要求在缸蓋指定位置進(jìn)行激光打碼。打碼完成后掃碼槍再次讀碼校驗(yàn)，合格件直接輸送到下一工位，不合格件軟件控制機(jī)器人將缸蓋抓取并將缸蓋放置在剔料工位。以后每道工序的加工信息，機(jī)床信息都綁定在此碼中，實(shí)現(xiàn)缸蓋工件可追溯管理。2.6安全防護(hù)圍欄機(jī)器人周?chē)呐溆腥忾]的安全防護(hù)圍欄，用以防止出現(xiàn)機(jī)器人在自動(dòng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中由于人員的意外闖入而造成的安全事故。自動(dòng)線外圍防護(hù)還設(shè)計(jì)了工人出入的安全門(mén)，只有當(dāng)所有安全門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)自動(dòng)線才能運(yùn)轉(zhuǎn)。圍欄采用鋁合金型材作為支撐立柱，采用工業(yè)金屬網(wǎng)格作為隔斷面，高度為2000mm；防護(hù)門(mén)配備電子聯(lián)鎖安全開(kāi)關(guān)，并配置專(zhuān)用開(kāi)關(guān)門(mén)把手，安全門(mén)鎖只有操作者在門(mén)外時(shí)才可以上鎖；防護(hù)門(mén)旁配備操作盒，具備開(kāi)門(mén)請(qǐng)求、復(fù)位、暫停、安全急停按鈕。開(kāi)門(mén)前，需要先請(qǐng)求機(jī)器人回到安全位置，否則開(kāi)門(mén)時(shí)系統(tǒng)報(bào)警。2.7整體布局根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及場(chǎng)地要求設(shè)計(jì)出如下布局（圖3）。整套設(shè)備包括兩臺(tái)機(jī)床、一臺(tái)激光標(biāo)記機(jī)、一套機(jī)器人（包含機(jī)械手）、一套上料輸送線、一套下料輸送線、一套抽檢臺(tái)及一套安全防護(hù)圍欄等。利用機(jī)器人將已經(jīng)激光標(biāo)記機(jī)完成的缸蓋抓取放入機(jī)床加工，將機(jī)床加工完成的缸蓋抓取放在機(jī)器人下料位。如有抽檢要求按下抽檢按鈕，機(jī)器人就會(huì)將缸蓋放入抽檢臺(tái)自動(dòng)輸送到人工抽檢位，抽檢合格后按下按鈕缸蓋自動(dòng)原路返回，機(jī)器人將工件抓取放入機(jī)器人下料位，完成抽檢任務(wù)。圖3整體布局3結(jié)語(yǔ)使用投入后，整個(gè)自動(dòng)上料系統(tǒng)運(yùn)行可靠，每班減少操作人員2-3人，減人不減產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，滿(mǎn)足連續(xù)生產(chǎn)的節(jié)拍要求，保護(hù)設(shè)備和操作員安全，提高安全生產(chǎn)要求，改進(jìn)控制技術(shù)的應(yīng)用。參考文獻(xiàn)：[1]:李薇.機(jī)器人在上下料生產(chǎn)線中的應(yīng)用[J].設(shè)備管理與維修，