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视觉检测系统在自动化改造中的应用

2022-08-06 11:10:14 精质视觉

  钣金零部件加工环节多,受设备加工精度、折弯系数、原材料材质、厚度变化、人工操作偏差等因素影响,产品在多道折弯工序后,尺寸公差变动相对较大。尤其是零件的累计误差波动更大,导致后续装配工序找不到合适的定位基准,无法实现产品的装配作业自动化。为解决装配定位误差大的难题,我们在产品自动在线检测经验的基础上,也开始尝试将视觉检测系统应用到产品的装配定位作业中。利用视觉检测系统快速、实时、准确、高效的优势,首先识别产品零件的特征和相对位置测量,将测量数据与理论尺寸做比较,计算出两者的偏差和修正量。然后用工控机控制产线机械手自动定位到实际产品装配坐标位置。lCW机器视觉检测设备_CCD视觉检测_外观缺陷检测系统_精质视觉

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  下面所示电梯厅门部件的实际生产为例,介绍视觉检测系统在电梯厅门铆螺母生产中的自动化改造。从图4可以看出,厅门右侧有4颗M6铆接螺母需要装配,为保证拉铆螺母的铆接强度,铆接螺母与零件预冲孔的单边间隙要求不超过 0.05mm。lCW机器视觉检测设备_CCD视觉检测_外观缺陷检测系统_精质视觉

  厅门经过剪板、数冲和多道折弯工序加工后,在折弯边上的拉铆螺母预冲孔的累计误差比较大。经过实际批量检测,拉铆螺母的预冲孔位置度累计误差一般在 0.15mm以上。由于零件加工精度误差问题很难改善,在先前规划设计厅门自动化组装线时,考虑到铆接枪与工件干涉会引起产品返工报废,铆接螺母这道工序只能安排人工来操作。但在厅门自动装配线改造运行后,操作工人为了跟上自动流水线的生产节拍,只能一刻不停地连续进行铆螺母作业,由于劳动强度太大,人工不仅拖累整条线的正常生产节拍,而且作业环境不安全。所以厅门拉铆螺母工序改成自动作业模式刻不容缓。lCW机器视觉检测设备_CCD视觉检测_外观缺陷检测系统_精质视觉

  我们的改进方案是增加辅助视觉检测系统,通过拍摄厅门图像获取拉铆孔特征位置信息,检测并计算拉铆孔位置尺寸和角度,让自动控制系统控制机械手和拉铆机枪头作动态位置修正,确保拉铆枪与预冲孔的中心位置重合,实现自动铆螺母作业。自动铆螺母装置如图 5所示。lCW机器视觉检测设备_CCD视觉检测_外观缺陷检测系统_精质视觉

  自动铆螺母装置包括基座、输送装置、厅门定位夹紧装置、铆螺母枪以及驱动铆螺母枪三维运动的伺服驱动机构,还设有向铆螺母枪供给铆螺母的送料机构。lCW机器视觉检测设备_CCD视觉检测_外观缺陷检测系统_精质视觉

  应用视觉检测系统后,好比给生产设备安了一双眼睛,让机器能自己看准厅门上预冲孔的位置,让其自主按产品装配位置实时变化,相应调整机械手位置消除变动误差,保证每一次动作,都能将铆螺母自动精确移动至实际厅门预冲孔正上方。铆螺母枪在拾取螺母后将其铆定在板件上,从而消除了零件尺寸累计误差导致的铆螺母卡死现象。lCW机器视觉检测设备_CCD视觉检测_外观缺陷检测系统_精质视觉

  在厅门板件上铆螺母的主要作业内容:首先应用振筛器输送软管,将铆接螺母持续不断地向供料筒输送,然后机械手将铆接螺母从供料筒底部的出口,转移至铆螺母枪的枪头正下方,通过视觉和自动控制系统定位到厅门预冲孔上方,同时移动铆螺母枪并定位至同一条轴线上,铆螺母枪下移、拾取螺母后,将其铆定在厅门板件上,完成铆螺母作业。lCW机器视觉检测设备_CCD视觉检测_外观缺陷检测系统_精质视觉

  动作步骤:该设备使用时,当电梯的厅门板进入自动铆螺母装置的作业范围内后,触发光电感应装置,控制系统发出指令控制夹紧装置将厅门定位到固定位置,视觉检测系统拍摄厅门定位图像,读取检测图像特征,利用图像处理系统转化为数据进行位置分析,计算拉铆枪位移修正量并自动补偿,以消除零件加工误差造成的定位偏差。本厅门设有左右两套的自动铆螺母系统,位置偏差可分别检测、自动计算。自动控制执行系统根据偏差修正值和位置数据,控制直线气缸和伺服系统驱动铆螺母枪精确定位至实际孔正上方。lCW机器视觉检测设备_CCD视觉检测_外观缺陷检测系统_精质视觉

  铆螺母枪就位后,触发传感器,工控机控制直线气缸和摆动气缸驱动气动手指下降和旋转,直至位于收放机构的下方,收到传感器到位信号后,控制气动手指夹持铆螺母,工控机接收到传感器夹持完毕的信号后,控制驱动气动手指下降和旋转,直至位于铆螺母枪的下方,铆螺母枪拾取铆螺母后,气动手指张开后复位,铆螺母枪将铆螺母铆定在预定位置。lCW机器视觉检测设备_CCD视觉检测_外观缺陷检测系统_精质视觉

  厅门自动铆螺母装置应用视觉自动识别和控制后,替代了以前由人工来完成的工作,保证铆螺母的准确率,大大提高了生产效率和生产的自动化程度。lCW机器视觉检测设备_CCD视觉检测_外观缺陷检测系统_精质视觉

  随着“中国制造2025”持续推进,智能制造领域机遇与挑战并存,特别是视觉检测与自动控制技术综合应用前景广阔,通过视觉智能检测、分析、判断、推理,并和智能机器融合起来,持续应用到加工、装配和质量改善等环节,可实现生产设备高度柔性化和自主控制。该技术非常适合在钣金加工行业中应用,通过综合运用上述方法,作用非常明显,是一种极大提高生产效率和产品加工质量的先进制造技术。lCW机器视觉检测设备_CCD视觉检测_外观缺陷检测系统_精质视觉

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