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2022-08-06 11:10:14
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
