機(jī)器專題：在Fitz-Thors Engineering Inc.公司向一家一級汽車供應(yīng)商提供的設(shè)計中，配備機(jī)器視覺的機(jī)器人取代了四臺傳統(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)工作間工作時經(jīng)常出現(xiàn)的閑置時間。同時，新的機(jī)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。

一臺配備機(jī)器視覺的機(jī)器人，同時配合精心設(shè)計布局的工作間，能釋放三臺機(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)工作間擁有四個工作站，每個工作站分配一臺機(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轉(zhuǎn)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(shè)計了一種新型工作間，極大地改進(jìn)了這種傳統(tǒng)方法，新的工作間能夠讓一臺機(jī)器人為所有四個工作站服務(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(shè)計中，機(jī)器人能夠連續(xù)工作，從而消除了機(jī)器人在傳統(tǒng)工作間工作時經(jīng)常出現(xiàn)的大量閑置時間。

同時，新的機(jī)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(jié)省了傳感器連接所需的時間。當(dāng)在滿負(fù)荷生產(chǎn)模式下運(yùn)行時，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，新的工作間則只需兩名操作員來服務(wù)，每名操作員負(fù)責(zé)兩個工作間的加載工作。

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)飾件可能包含多個需要進(jìn)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(jìn)行火焰處理的傳統(tǒng)工作間通常由不同的工作站組成，每個工作站由一臺單獨(dú)的機(jī)器人服務(wù)。

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(zhuǎn)盤上，以將操作員與機(jī)器人隔離開來。操作員加載每個元件，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)疑為什么每個工作站均需要一臺機(jī)器人，而這些機(jī)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(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到每個已準(zhǔn)備好進(jìn)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(jìn)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(tǒng)，該系統(tǒng)是專門為一些特定的檢驗任務(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，即可采用這種系統(tǒng)。

他們通過一個軟件用戶界面對該視覺系統(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(dú)立的視覺系統(tǒng)包含自對焦光學(xué)元件，并在IP67級工業(yè)外殼內(nèi)集成有光源。通過自對焦功能，用戶能夠設(shè)置并保存與每個元件的檢驗相關(guān)的焦距值。同時，用戶還能夠通過互動軟件手動微調(diào)焦距值，從而實(shí)現(xiàn)無縫式元件轉(zhuǎn)換，無需對鏡頭進(jìn)行任何手動調(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。

一臺配備表面處理機(jī)的機(jī)器人負(fù)責(zé)對元件進(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)器人的擺動基圓半徑僅為337mm，基底寬度僅為511mm。進(jìn)行表面處理時，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?；鹧鎸⒏淖冊砻嫔想娮拥姆植己兔芏龋⑼ㄟ^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(xué)功能基團(tuán)，它們可促進(jìn)潤濕性和粘附性。

一級汽車供應(yīng)商工作間

Fitz-Thors Engineering公司最近專為一家一級大型汽車供應(yīng)商開發(fā)了一種火焰處理工作間。該系統(tǒng)由四個工作站組成，采用一個轉(zhuǎn)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(jī)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(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。同時還根據(jù)操作員的位置持續(xù)計算一個安全工具區(qū)域，以限制機(jī)器人的移動，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空置的夾具上，并按下綠色按鈕。機(jī)器人控制裝置會根據(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，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)計變化，而無需對夾具作出任何變更。此外，以視覺系統(tǒng)取代接近傳感器，還消除了系統(tǒng)安裝時的大量布線需求，以及設(shè)計發(fā)生變更時的重新布線需求。該視覺系統(tǒng)的價格與接近傳感器的價格相近，但其在應(yīng)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(jī)器人能夠連續(xù)處理元件，無需任何停機(jī)時間。相比配備四臺機(jī)器人和四個轉(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，四名操作員將連續(xù)加載元件，以實(shí)現(xiàn)最大生產(chǎn)量。另一個選項是在非滿負(fù)荷生產(chǎn)模式下運(yùn)行，這時僅安排兩名操作員，每名操作員負(fù)責(zé)向兩個工作站加載元件。

機(jī)器視覺用于測試臺

Fitz-Thors Engineering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汽車供應(yīng)商完成了一項自定義的自動化視覺應(yīng)用。

這些測試臺采用視覺系統(tǒng)和顯示屏，以驗證車門內(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(jié)果將保存在數(shù)據(jù)庫中，以便在未來發(fā)現(xiàn)任何缺陷的情況下，提供可追溯性。

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

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