安全高效“雙”提升 高創運動控制助力美的空調自動化水平再升級
http://www.debgrams.com 2024-02-29 14:03 來源：美的工業技術
前言
在我國大力實施智能制造工程的當下，制造企業紛紛加大了在信息化、自動化領域的投入，不斷提升制造全生命周期的自動化水平，從而實現強質、降本和增效。如家電行業作為我國高端化制造的一張“名片”，正以不斷創新、突破與追求卓越的技術與產品，引領全球產業發展。
作為全球空調制冷行業的佼佼者，美的空調不斷深化智能制造，以更高的自動化水平、更高的生產效率滿足市場需求。近日，在高創運動控制公司的助力下，其順德工廠“空調內機自動安檢”工站正式啟用，解決空調行業總裝過程中“觸電”風險的同時，更進一步突破空調總裝效率的“天花板”。
效率低、有風險？空調總裝關鍵崗位亟待自動化升級
在空調的生產過程中，“總裝線”是產品投入市場前的最后一步，也是關鍵一步。每一臺即將上市的空調都要經歷一場嚴苛的“體檢”，空調內機安檢就是其中必不可少的一環。在這一過程中，工人需要精準定位空調內機的接線端子，并施加高電壓進行檢測，確保空調內部電路不打火且漏電流符合標準，從而保證消費者最終使用過程中的安全。
然而，這項“關鍵”的工序卻讓眾多空調企業頭疼不已。據美的空調順德工廠總經理鐘柱威介紹：“因為操作復雜，以往這一檢測工序主要依靠工人手動操作，檢測效率相對較低。而且檢測過程中需要跟高壓電流打交道，工人們也面臨著潛在的觸電風險。”
因此，如何能讓“空調內機安檢環節”更高效、安全，并滿足產線高速運轉的需求，成為美的空調進一步提升總裝線效率的關鍵所在。不過，由于這一工序對運用技術的要求較高，實施起來并不容易。
“因為在實際生產中產線節拍較快，傳輸過程中還可能出現工件抖動、皮帶線打滑以及混線生產等情況，這就要求自動化安檢設備在快節奏工序中要持續可靠運行，更重要的是要精準識別高速動態畫面，快速調整安檢動作、對準接線端子等。”鐘柱威談及改造難點時說道。如何找到擁有一雙“慧眼”、一對“快手”的供應商，確保檢測準確度和產品安全性符合嚴苛的標準，成為破解這一難題的關鍵。
經過與多個自動化品牌的溝通，最終，高創傳動憑借在伺服系統及運動控制領域的多年經驗、尤其在軟件算法層面的顯著優勢“脫穎而出”。作為技術領先的運動控制專家，高創傳動具備從底層的算法，到執行層的編碼器、伺服電機，再到驅動層和控制層的完整產品體系，并憑借全球化的技術研發布局在中國直驅領域市場取得了行業領先地位。
對于“空調內機自動安檢”這一非標項目，彼時業內并沒有成功的先例可供借鑒。對此，高創運動控制新能源銷售部總監肖強表示，憑借豐富的自動化項目經驗，以及創新研發的高性能視覺運動控制器，高創有信心攻克“空調內機自動安檢”中的多重挑戰，啃下這個困擾空調行業多年的“硬骨頭”。
技術+經驗 高創“首創”高性能視覺運動控制器解決方案
在美的空調順德工廠“空調內機自動安檢”項目中，高創首創的高性能視覺運動控制器從空調總裝過程中的實際需求出發，以運控技術、視覺算法雙管齊下，在系統架構底層實現運控系統與視覺定位及跟蹤的深度融合，最終達到伺服頻率與操作精度的雙重突破，從而能夠廣泛應用在內機安檢等動態操作場景中。
對于這套方案最大的技術創新亮點，無疑是高創傳動團隊首次將原本各自為戰的視覺控制器和運動控制器，巧妙地集成為“高性能視覺運動控制器”。
對此，肖強解釋道：“這并不是簡單的1+1=2，而是基于統一軟件平臺，讓自有視覺和運動控制算法模塊實現深度融合，仿佛給機器裝上了‘雙眼’和‘大腦’，讓它們能夠更精準、更協調地工作。”
同時針對連續運動場景，該方案還開發了一種基于動態視覺伺服的高精度同步運動控制技術。簡單來說就是讓機器在快速移動的過程中，也能保持極高的定位精度和穩定性，最終實現了動態視覺伺服定位精度≤1.0mm，角度<1.0°，節拍測量精度<0.5%工件尺寸。
同樣，高創在算法研發上的獨特優勢也賦予了解決方案更高的解決問題能力。據高創大客戶高級經理周經緯介紹，2D相機的動作跟隨需要大量算法應用才能實現，這樣才能在捕捉到端子位置的同時就控制電機跟隨檢測目標移動，并做出相應的安檢動作。
“相比市面上2D相機每秒14-15張相片的處理能力，經過創新優化的高創2D相機能夠達到每秒30張相片的高精度處理能力。在伺服參數整定上，高創采用基于機器模型頻域分析的HDM算法，基于PC實現HDM算法，自整定參數可靠性更高，效率更快；整定過程中目標對象移動距離小，并且不會出現振動而損壞機臺。”
而對于此次創新方案的成功應用，肖強難掩自豪：“高創高性能視覺運動控制器這次在美的空調內機自動化安檢環節的成功應用，標志著高創傳動在視覺運動控制器領域邁出了從無到有、行業領先的關鍵一步！”
從無到有，憑實力做業內“拓荒者”
基于豐富的技術儲備、扎實的項目運營經驗，高創傳動在“空調內機自動安檢”項目中很快確定了高性能視覺運動控制器解決方案，并在3個月內為美的空調順德工廠從零搭建起空調內機自動安檢工站，解決了空調行業長期面臨的這一難題。
作為該項目高創方面的負責人，肖強對項目“從無到有”過程中的困難深有體會：“待檢產線上并不是只有單一的產品，還會出現混線生產或者穿插維修機的情況，而由于維修機的外殼高度高于普通空調內機，如果不及時調整安檢設備高度，就會對維修機造成損壞。”
“快節拍運動和混線生產的靈活性要求，都考驗了我們的自動化安檢方案的精準識別與快速調整能力，促使我們進一步優化檢測流程，確保每一個內機都能安全、準確地完成檢測。”周經緯表示。
在項目實施過程中，團隊還遇到了工裝地線材質導致內阻增大的難題。由于檢測中需要使用高壓電，方案原本采用了銅鏈作為地線進行檢測。然而實際使用中發現銅鏈的內阻遠大于0.2歐的標準范圍，這導致內阻過大并產生了大量的誤報情況。
為了有效解決這一問題，高創團隊充分理解并分析了客戶的產線需求，最終決定采用銅線+紫銅管的組合方式作為新的地線材料。這一改進不僅顯著降低了內阻，減少了誤報情況的發生，還提高了檢測的準確性和穩定性。
依托高創高性能視覺運動控制器解決方案，美的空調成功構建了“空調內機自動安檢”工站，并于2024年1月正式投產。該工站通過視覺實時引導系統，確保安檢儀探針迅速且精確地插入內機接線端子，同時攻克核心難點，支持產線不同型號空調的混線自動安檢。而最終的實際運行結果也讓美的、高創團隊驚喜連連：
結果顯示，該工站能夠在傳送帶150mm/s峰值速度下實現1.5mm以內的跟蹤定位誤差和不到7s的產線安檢節拍，對準成功率達到99.9%以上，控制響應時間僅需1ms，視覺運控交互時間開銷不到100us，實現100%不漏檢。
“相比于9-10秒的平均人工檢測用時，自動安檢工站能夠將檢測用時降低三分之一，不僅大幅提升了檢測效率，還有效降低了生產成本，實現了降本增效的目標。”鐘柱威對高創傳動這一自動化改造項目給予了充分認可。“高創傳動團隊在項目過程中展現出的專業能力和創新精神令人印象深刻，其自動化解決方案不僅性能優異，而且充分根據美的空調的實際需求進行調整優化，既保障了產品的安全性和高品質，還大幅提升了產線效率。”
據悉，高創高性能視覺運動控制器獲得了16項專利成果，其中包括2項重點發明專利、13項發明專利與1項外觀專利。談到高創高性能視覺運動控制器的未來應用前景，肖強充滿信心：“高創傳動將以此次成功實踐為契機，不斷將這一先進技術延伸到鋰電行業的視覺引導定位、動態擰螺絲、家電安全檢測以及動態視覺檢測等廣泛操作場景中。”
相信憑借“高速度、高精度、高性能、高柔性”的直驅/旋轉伺服一體化控制優勢，高創傳動聚焦視覺檢測設備精準定位、激光精準切割、固晶機精益制造、六軸機器人精準控制等不同需求，為行業持續帶來領先的技術與定制化解決方案，助力客戶實現高水平生產與工業自動化的高質量轉型。
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