机器视觉系统在汽车零部件制造中的应用.docx

机器视觉系统在汽车零部件制造中的应用自动弹射出新形成的粉状金属零件，由其印模至Shuttleworth低压累积输送带。当刷子作业移除各种损坏的粉状物，零件将被传送到OhausCQ10R31秤重站，在这个地方检查该零件是否到达已知重量。输送带与秤重作业是由Allen-BradleySLC/504PLC可程序化逻辑控制器所控制的，此控制器也会同时配合压力、机器手臂、视觉系统及其它自动化组件运作。每个零件直径大约为9至10英吋，重量大约为3至4磅。Wiseman表示：“我们百分之百地检查零件的重量，并将结果传回印模机，这可实时调整整个工作流程。无法通过重量测试的零件会被送到拒收支线。在肉眼观察下，输送带上的零件看起来都朝向一样的方向前进。然而，定位仍有稍许不同，位置的准确度对后续的流程非常重要。Wiseman表示：“这就是视觉系统存在与否的差异了。零件定位零件通过重量检查，然后到达U形站，这时会碰到一个连接至PLC的相机镜头。PLC会通知MotomanUP20机器手臂与黑白的CognexIn-Sight2000视觉系统该零件已经出现，并预备检起零件，最后将其加载输送带中，传送至熔炉中。视觉系统拥有一组1/3英吋的CCD与一组8.5mmC-mount镜头，可以提供约12英吋的视野范围，以包容零件大小及输送带上的位置偏离。图1.CognexIn-Sight2000视觉系统计算零件x-y中心点间的角度，以及零件最明显特征的中心点，以决定零件从零点开场的旋转程度。MotomanUP20机器手臂采用此信息计算其接近途径与检取位置。高频荧光灯源让原来的60-Hz周遭光线闪动情形降到最小，并提供更一致的持续光源。Motoman工程师选择PhoenixImagingModel2020高频荧光灯源，让原来的60-Hz周遭光线闪动情形降到最小，并提供更一致的持续光源见图1。为了在启动消费前校验系统，工程师会使用自订的夹具指导视讯系统相对于零点原点的x-y方向。这个夹具同时定义了每毫米的像素数，这得根据视野的范围而定。在消费经过中，机器手臂将不会挪动，直到视觉系统确认所见零件符合标准为止，然后PLC将指示消费线继续运转。Cognex影像处理函式库中的PatFind零件定位工具，指示零件出现与否以及所有零件重要特征的位置。视觉系统将找出数组特征，例如该零件特有的特定轮齿。在每次检取时，视觉系统都会计算“最正确的特征，以利推断零件的流向。视觉系统会选择需要机器手臂进展最少角度校正动作的特征。In-Sight2000视觉系统采用内建于Cognex函式库的环绕式寻找边沿工具，找出零件的中心点。这个点会转成机器手臂所使用的x-y坐标。PatFind工具同时会找到最正确零件特征的中心点。视觉系统会计算零件x-y中心点间的角度，以及零件最正确特征的中心点，以决定零件从原点的旋转角度，这个判定会在校验阶段完成。x-y坐标与角度方向会由视觉系统送出，透过CDN366DeviceNet接口模块，经过DeviceNet网络，传送至机器手臂控制器中的MotomanJARCR-XFB01BDeviceNet网络卡见图2。图2.在烧结经过中，近似网状的零件从右方进入输送带，并于U形视觉站中进展处理。由CognexIn-Sight2000视觉系统指引，MotomanUP20机器手臂采用自订电磁机器手臂终端工具，轻轻地由内送输送带上的U形站检取该零件，将其加载自订的钻床站上的巢中，或者将其堆放置外送输送带上的陶盘上。机器手臂会利用来自视觉系统的信息，计算其接近途径与检取位置。也会进展所有检取位置的运算，然后将零件放置在自订钻床巢上的已知固定位置。机器手臂会准确地将多层堆栈中不需要钻床的其它种类零件放置于加载站的个别陶盘中。视觉系统不会直接与PLC进展通讯。反之，机器手臂会与PLC联络，而其它自动化设备那么使用机器手臂控制器中的MARIOMotomanAllen-BradleyRemoteI/O卡。Allen-Bradley的FlexI/O模块可用于整个输送带与钻床系统，位于PLC的PanelviewOIT可用于视觉系统与设定控制。第二组Allen-BradleySLC/504PLC将控制钻床作业、对外输送带及运输作业。这两组PLC都将透过以太网络与厂内网络通讯。一旦视觉系统算法决定零件的准确方向后，机器手臂就会旋转两个末端效应器endeffector的其中一边，这可由Motoman自订，以让机器手臂可以检取下一阶段作业所需准确流向中的零件。Wiseman表示：“机器手臂末端效应器是一样的，并可使用三点电磁检取点。我们不想使用夹爪作业，由于这可能会施加压力，造成零件断裂或者缺口。小型零件在此处仍非常易脆，由于这些零件是在烤箱中加热而黏附粉状粒子的。为了在不造成缺口或者断裂的情况下检取小型零件，机器手臂必须在鼓励三个电磁体之前，挪动零件上方大约1/16英吋范围内其中一端的反响器。为了放下零件，机器手臂再次于零件巢或者陶盘约1/16英吋的范围内挪动，然后倒转电磁体极性。倒转极性提供些许能量，可排动零件，使其平稳地着地，而不是关闭磁铁能量，这可能造成零件不平稳地着地。这同时也有助于防止因建立磁场造成粉状物的松动见图3。图3.为了防止零件缺口或者断裂，机器手臂挪动末端效应器至约1/16英吋内，然后启动末端效应器的电磁体。为了放开零件，机器手臂再次移至落点的1/16英吋内，然后倒转电磁极性，让零件平稳降下。取决于零件类型，机器手臂将零件加载自订的钻床巢中，或者准确地将个别零件堆栈于对外输送带的多层陶盘上。处理需要钻床处理的零件时，机器手臂会利用两个末端效应器的其中一边，由内送输送带上的U形站检取零件，然后，旋转并移至SuginoSN3钻床上的钻床巢。此时，机器手臂利用另一个末端效应器检取完成钻床处理的零件，旋转并将新的零件放置于第一个钻床巢中，并通知第二组Allen-BradleyPLC启动钻床机器的工作周期。最后，末端效应器会旋转，而机器手臂会将钻床处理后的零件由第二边堆栈至陶盘上。在通过熔炉时，零件必须完美地对齐并决定平置于陶盘中。在进入熔炉前，当工作流程要求将数组零件以一样流向堆栈时，这个动作将额外重要。一旦到达陶盘上所要求的堆栈高度时，第二组PLC将送出脚位停顿讯号给输送带，以放开负载零件的陶盘。陶盘将送到熔炉前方，烘烤至90&#deg；然后输送到下一站。硬式工具设备堆起陶盘堆栈，以便放入熔炉中。弹起的链输送带会将一列负载零件的陶盘送至输送带。熔炉传送带会以零件指定的速度挪动通过熔炉，而在此烧结这些零件。在完成烧结工作之后，MotomanUP130机器手臂将配有自订夹爪可卸载烤箱上的组件，进展浸泡处理，以便防锈、光滑，然后按照零件指定的配置，堆栈于金属篮中。在此死循环式系统中，可回收陶盘，重复用于Shuttleworth无摩擦输送带的负载作业。Cognex公司简介Cognex设计、开发、制造及销售机械视觉系统，也就是能“看的计算机。Cognex是全球工业级机械视觉的指导厂商，机械视觉系统的出货量超过250,000套，公司自1981年成立以来，累积获利已达美金十八亿元。Cognex的模块化视觉系统部门总部位于美国麻省Natick，专门研究机械视觉系统在自动化制程上的使用，以其能提供应不同行业别专属的视觉工具，确保客户消费的质量。Cognex的外表检查系统部门总部位于加州Alameda，专门研究机械视觉系统在连续式消费的物品的外表检查，如金属、纸张和塑料。除了位于麻省的Natick公司总部外，Cognex公司在北美、日本、欧洲及东南亚各地也设有分公司。Cognex欧洲区总部位于Rueil-Malmaison，就在巴黎市郊。请造访Cognex网cognex-china/。0