高精度針孔檢測設備
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2022-08-06 11:10:14 精質視覺
鈑金零部件加工環(huán)節(jié)多，受設備加工精度、折彎系數(shù)、原材料材質、厚度變化、人工操作偏差等因素影響，產(chǎn)品在多道折彎工序后，尺寸公差變動相對較大。尤其是零件的累計誤差波動更大，導致后續(xù)裝配工序找不到合適的定位基準，無法實現(xiàn)產(chǎn)品的裝配作業(yè)自動化。為解決裝配定位誤差大的難題，我們在產(chǎn)品自動在線檢測經(jīng)驗的基礎上，也開始嘗試將視覺檢測系統(tǒng)應用到產(chǎn)品的裝配定位作業(yè)中。利用視覺檢測系統(tǒng)快速、實時、準確、高效的優(yōu)勢，首先識別產(chǎn)品零件的特征和相對位置測量，將測量數(shù)據(jù)與理論尺寸做比較，計算出兩者的偏差和修正量。然后用工控機控制產(chǎn)線機械手自動定位到實際產(chǎn)品裝配坐標位置。
下面所示電梯廳門部件的實際生產(chǎn)為例，介紹視覺檢測系統(tǒng)在電梯廳門鉚螺母生產(chǎn)中的自動化改造。從圖4可以看出，廳門右側有4顆M6鉚接螺母需要裝配，為保證拉鉚螺母的鉚接強度，鉚接螺母與零件預沖孔的單邊間隙要求不超過 0.05mm。
廳門經(jīng)過剪板、數(shù)沖和多道折彎工序加工后，在折彎邊上的拉鉚螺母預沖孔的累計誤差比較大。經(jīng)過實際批量檢測，拉鉚螺母的預沖孔位置度累計誤差一般在 0.15mm以上。由于零件加工精度誤差問題很難改善，在先前規(guī)劃設計廳門自動化組裝線時，考慮到鉚接槍與工件干涉會引起產(chǎn)品返工報廢，鉚接螺母這道工序只能安排人工來操作。但在廳門自動裝配線改造運行后，操作工人為了跟上自動流水線的生產(chǎn)節(jié)拍，只能一刻不停地連續(xù)進行鉚螺母作業(yè)，由于勞動強度太大，人工不僅拖累整條線的正常生產(chǎn)節(jié)拍，而且作業(yè)環(huán)境不安全。所以廳門拉鉚螺母工序改成自動作業(yè)模式刻不容緩。
我們的改進方案是增加輔助視覺檢測系統(tǒng)，通過拍攝廳門圖像獲取拉鉚孔特征位置信息，檢測并計算拉鉚孔位置尺寸和角度，讓自動控制系統(tǒng)控制機械手和拉鉚機槍頭作動態(tài)位置修正，確保拉鉚槍與預沖孔的中心位置重合，實現(xiàn)自動鉚螺母作業(yè)。自動鉚螺母裝置如圖 5所示。
自動鉚螺母裝置包括基座、輸送裝置、廳門定位夾緊裝置、鉚螺母槍以及驅動鉚螺母槍三維運動的伺服驅動機構，還設有向鉚螺母槍供給鉚螺母的送料機構。
應用視覺檢測系統(tǒng)后，好比給生產(chǎn)設備安了一雙眼睛，讓機器能自己看準廳門上預沖孔的位置，讓其自主按產(chǎn)品裝配位置實時變化，相應調整機械手位置消除變動誤差，保證每一次動作，都能將鉚螺母自動精確移動至實際廳門預沖孔正上方。鉚螺母槍在拾取螺母后將其鉚定在板件上，從而消除了零件尺寸累計誤差導致的鉚螺母卡死現(xiàn)象。
在廳門板件上鉚螺母的主要作業(yè)內(nèi)容：首先應用振篩器輸送軟管，將鉚接螺母持續(xù)不斷地向供料筒輸送，然后機械手將鉚接螺母從供料筒底部的出口，轉移至鉚螺母槍的槍頭正下方，通過視覺和自動控制系統(tǒng)定位到廳門預沖孔上方，同時移動鉚螺母槍并定位至同一條軸線上，鉚螺母槍下移、拾取螺母后，將其鉚定在廳門板件上，完成鉚螺母作業(yè)。
動作步驟：該設備使用時，當電梯的廳門板進入自動鉚螺母裝置的作業(yè)范圍內(nèi)后，觸發(fā)光電感應裝置，控制系統(tǒng)發(fā)出指令控制夾緊裝置將廳門定位到固定位置，視覺檢測系統(tǒng)拍攝廳門定位圖像，讀取檢測圖像特征，利用圖像處理系統(tǒng)轉化為數(shù)據(jù)進行位置分析，計算拉鉚槍位移修正量并自動補償，以消除零件加工誤差造成的定位偏差。本廳門設有左右兩套的自動鉚螺母系統(tǒng)，位置偏差可分別檢測、自動計算。自動控制執(zhí)行系統(tǒng)根據(jù)偏差修正值和位置數(shù)據(jù)，控制直線氣缸和伺服系統(tǒng)驅動鉚螺母槍精確定位至實際孔正上方。
鉚螺母槍就位后，觸發(fā)傳感器，工控機控制直線氣缸和擺動氣缸驅動氣動手指下降和旋轉，直至位于收放機構的下方，收到傳感器到位信號后，控制氣動手指夾持鉚螺母，工控機接收到傳感器夾持完畢的信號后，控制驅動氣動手指下降和旋轉，直至位于鉚螺母槍的下方，鉚螺母槍拾取鉚螺母后，氣動手指張開后復位，鉚螺母槍將鉚螺母鉚定在預定位置。
廳門自動鉚螺母裝置應用視覺自動識別和控制后，替代了以前由人工來完成的工作，保證鉚螺母的準確率，大大提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動化程度。
隨著“中國制造2025”持續(xù)推進，智能制造領域機遇與挑戰(zhàn)并存，特別是視覺檢測與自動控制技術綜合應用前景廣闊，通過視覺智能檢測、分析、判斷、推理，并和智能機器融合起來，持續(xù)應用到加工、裝配和質量改善等環(huán)節(jié)，可實現(xiàn)生產(chǎn)設備高度柔性化和自主控制。該技術非常適合在鈑金加工行業(yè)中應用，通過綜合運用上述方法，作用非常明顯，是一種極大提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品加工質量的先進制造技術。
