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前言

在我國(guó)大力實(shí)施智能制造工程的當(dāng)下，制造企業(yè)紛紛加大了在信息化、自動(dòng)化領(lǐng)域的投入，不斷提升制造全生命周期的自動(dòng)化水平，從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)質(zhì)、降本和增效。如家電行業(yè)作為我國(guó)高端化制造的一張“名片”，正以不斷創(chuàng)新、突破與追求卓越的技術(shù)與產(chǎn)品，引領(lǐng)全球產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

作為全球空調(diào)制冷行業(yè)的佼佼者，美的空調(diào)不斷深化智能制造，以更高的自動(dòng)化水平、更高的生產(chǎn)效率滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。近日，在高創(chuàng)運(yùn)動(dòng)控制公司的助力下，其順德工廠“空調(diào)內(nèi)機(jī)自動(dòng)安檢”工站正式啟用，解決空調(diào)行業(yè)總裝過(guò)程中“觸電”風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，更進(jìn)一步突破空調(diào)總裝效率的“天花板”。

效率低、有風(fēng)險(xiǎn)？空調(diào)總裝關(guān)鍵崗位亟待自動(dòng)化升級(jí)

在空調(diào)的生產(chǎn)過(guò)程中，“總裝線(xiàn)”是產(chǎn)品投入市場(chǎng)前的最后一步，也是關(guān)鍵一步。每一臺(tái)即將上市的空調(diào)都要經(jīng)歷一場(chǎng)嚴(yán)苛的“體檢”，空調(diào)內(nèi)機(jī)安檢就是其中必不可少的一環(huán)。在這一過(guò)程中，工人需要精準(zhǔn)定位空調(diào)內(nèi)機(jī)的接線(xiàn)端子，并施加高電壓進(jìn)行檢測(cè)，確保空調(diào)內(nèi)部電路不打火且漏電流符合標(biāo)準(zhǔn)，從而保證消費(fèi)者最終使用過(guò)程中的安全。

然而，這項(xiàng)“關(guān)鍵”的工序卻讓眾多空調(diào)企業(yè)頭疼不已。據(jù)美的空調(diào)順德工廠總經(jīng)理鐘柱威介紹：“因?yàn)椴僮鲝?fù)雜，以往這一檢測(cè)工序主要依靠工人手動(dòng)操作，檢測(cè)效率相對(duì)較低。而且檢測(cè)過(guò)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(fēng)險(xiǎn)。”

因此，如何能讓“空調(diào)內(nèi)機(jī)安檢環(huán)節(jié)”更高效、安全，并滿(mǎn)足產(chǎn)線(xiàn)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的需求，成為美的空調(diào)進(jìn)一步提升總裝線(xiàn)效率的關(guān)鍵所在。不過(guò)，由于這一工序?qū)\(yùn)用技術(shù)的要求較高，實(shí)施起來(lái)并不容易。

“因?yàn)樵趯?shí)際生產(chǎn)中產(chǎn)線(xiàn)節(jié)拍較快，傳輸過(guò)程中還可能出現(xiàn)工件抖動(dòng)、皮帶線(xiàn)打滑以及混線(xiàn)生產(chǎn)等情況，這就要求自動(dòng)化安檢設(shè)備在快節(jié)奏工序中要持續(xù)可靠運(yùn)行，更重要的是要精準(zhǔn)識(shí)別高速動(dòng)態(tài)畫(huà)面，快速調(diào)整安檢動(dòng)作、對(duì)準(zhǔn)接線(xiàn)端子等。”鐘柱威談及改造難點(diǎn)時(shí)說(shuō)道。如何找到擁有一雙“慧眼”、一對(duì)“快手”的供應(yīng)商，確保檢測(cè)準(zhǔn)確度和產(chǎn)品安全性符合嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)，成為破解這一難題的關(guān)鍵。

經(jīng)過(guò)與多個(gè)自動(dòng)化品牌的溝通，最終，高創(chuàng)傳動(dòng)憑借在伺服系統(tǒng)及運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的多年經(jīng)驗(yàn)、尤其在軟件算法層面的顯著優(yōu)勢(shì)“脫穎而出”。作為技術(shù)領(lǐng)先的運(yùn)動(dòng)控制專(zhuān)家，高創(chuàng)傳動(dòng)具備從底層的算法，到執(zhí)行層的編碼器、伺服電機(jī)，再到驅(qū)動(dòng)層和控制層的完整產(chǎn)品體系，并憑借全球化的技術(shù)研發(fā)布局在中國(guó)直驅(qū)領(lǐng)域市場(chǎng)取得了行業(yè)領(lǐng)先地位。

對(duì)于“空調(diào)內(nèi)機(jī)自動(dòng)安檢”這一非標(biāo)項(xiàng)目，彼時(shí)業(yè)內(nèi)并沒(méi)有成功的先例可供借鑒。對(duì)此，高創(chuàng)運(yùn)動(dòng)控制新能源銷(xiāo)售部總監(jiān)肖強(qiáng)表示，憑借豐富的自動(dòng)化項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，以及創(chuàng)新研發(fā)的高性能視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制器，高創(chuàng)有信心攻克“空調(diào)內(nèi)機(jī)自動(dòng)安檢”中的多重挑戰(zhàn)，啃下這個(gè)困擾空調(diào)行業(yè)多年的“硬骨頭”。

技術(shù)+經(jīng)驗(yàn) 高創(chuàng)“首創(chuàng)”高性能視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制器解決方案

在美的空調(diào)順德工廠“空調(diào)內(nèi)機(jī)自動(dòng)安檢”項(xiàng)目中，高創(chuàng)首創(chuàng)的高性能視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制器從空調(diào)總裝過(guò)程中的實(shí)際需求出發(fā)，以運(yùn)控技術(shù)、視覺(jué)算法雙管齊下，在系統(tǒng)架構(gòu)底層實(shí)現(xiàn)運(yùn)控系統(tǒng)與視覺(jué)定位及跟蹤的深度融合，最終達(dá)到伺服頻率與操作精度的雙重突破，從而能夠廣泛應(yīng)用在內(nèi)機(jī)安檢等動(dòng)態(tài)操作場(chǎng)景中。

對(duì)于這套方案最大的技術(shù)創(chuàng)新亮點(diǎn)，無(wú)疑是高創(chuàng)傳動(dòng)團(tuán)隊(duì)首次將原本各自為戰(zhàn)的視覺(jué)控制器和運(yùn)動(dòng)控制器，巧妙地集成為“高性能視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制器”。

對(duì)此，肖強(qiáng)解釋道：“這并不是簡(jiǎn)單的1+1=2，而是基于統(tǒng)一軟件平臺(tái)，讓自有視覺(jué)和運(yùn)動(dòng)控制算法模塊實(shí)現(xiàn)深度融合，仿佛給機(jī)器裝上了‘雙眼’和‘大腦’，讓它們能夠更精準(zhǔn)、更協(xié)調(diào)地工作。”

同時(shí)針對(duì)連續(xù)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景，該方案還開(kāi)發(fā)了一種基于動(dòng)態(tài)視覺(jué)伺服的高精度同步運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是讓機(jī)器在快速移動(dòng)的過(guò)程中，也能保持極高的定位精度和穩(wěn)定性，最終實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)視覺(jué)伺服定位精度≤1.0mm，角度<1.0°，節(jié)拍測(cè)量精度<0.5%工件尺寸。

同樣，高創(chuàng)在算法研發(fā)上的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)也賦予了解決方案更高的解決問(wèn)題能力。據(jù)高創(chuàng)大客戶(hù)高級(jí)經(jīng)理周經(jīng)緯介紹，2D相機(jī)的動(dòng)作跟隨需要大量算法應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)，這樣才能在捕捉到端子位置的同時(shí)就控制電機(jī)跟隨檢測(cè)目標(biāo)移動(dòng)，并做出相應(yīng)的安檢動(dòng)作。

“相比市面上2D相機(jī)每秒14-15張相片的處理能力，經(jīng)過(guò)創(chuàng)新優(yōu)化的高創(chuàng)2D相機(jī)能夠達(dá)到每秒30張相片的高精度處理能力。在伺服參數(shù)整定上，高創(chuàng)采用基于機(jī)器模型頻域分析的HDM算法，基于PC實(shí)現(xiàn)HDM算法，自整定參數(shù)可靠性更高，效率更快；整定過(guò)程中目標(biāo)對(duì)象移動(dòng)距離小，并且不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)而損壞機(jī)臺(tái)。”

而對(duì)于此次創(chuàng)新方案的成功應(yīng)用，肖強(qiáng)難掩自豪：“高創(chuàng)高性能視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制器這次在美的空調(diào)內(nèi)機(jī)自動(dòng)化安檢環(huán)節(jié)的成功應(yīng)用，標(biāo)志著高創(chuàng)傳動(dòng)在視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制器領(lǐng)域邁出了從無(wú)到有、行業(yè)領(lǐng)先的關(guān)鍵一步！”

從無(wú)到有，憑實(shí)力做業(yè)內(nèi)“拓荒者”

基于豐富的技術(shù)儲(chǔ)備、扎實(shí)的項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，高創(chuàng)傳動(dòng)在“空調(diào)內(nèi)機(jī)自動(dòng)安檢”項(xiàng)目中很快確定了高性能視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制器解決方案，并在3個(gè)月內(nèi)為美的空調(diào)順德工廠從零搭建起空調(diào)內(nèi)機(jī)自動(dòng)安檢工站，解決了空調(diào)行業(yè)長(zhǎng)期面臨的這一難題。

作為該項(xiàng)目高創(chuàng)方面的負(fù)責(zé)人，肖強(qiáng)對(duì)項(xiàng)目“從無(wú)到有”過(guò)程中的困難深有體會(huì)：“待檢產(chǎn)線(xiàn)上并不是只有單一的產(chǎn)品，還會(huì)出現(xiàn)混線(xiàn)生產(chǎn)或者穿插維修機(jī)的情況，而由于維修機(jī)的外殼高度高于普通空調(diào)內(nèi)機(jī)，如果不及時(shí)調(diào)整安檢設(shè)備高度，就會(huì)對(duì)維修機(jī)造成損壞。”

“快節(jié)拍運(yùn)動(dòng)和混線(xiàn)生產(chǎn)的靈活性要求，都考驗(yàn)了我們的自動(dòng)化安檢方案的精準(zhǔn)識(shí)別與快速調(diào)整能力，促使我們進(jìn)一步優(yōu)化檢測(cè)流程，確保每一個(gè)內(nèi)機(jī)都能安全、準(zhǔn)確地完成檢測(cè)。”周經(jīng)緯表示。

在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)還遇到了工裝地線(xiàn)材質(zhì)導(dǎo)致內(nèi)阻增大的難題。由于檢測(cè)中需要使用高壓電，方案原本采用了銅鏈作為地線(xiàn)進(jìn)行檢測(cè)。然而實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)銅鏈的內(nèi)阻遠(yuǎn)大于0.2歐的標(biāo)準(zhǔn)范圍，這導(dǎo)致內(nèi)阻過(guò)大并產(chǎn)生了大量的誤報(bào)情況。

為了有效解決這一問(wèn)題，高創(chuàng)團(tuán)隊(duì)充分理解并分析了客戶(hù)的產(chǎn)線(xiàn)需求，最終決定采用銅線(xiàn)+紫銅管的組合方式作為新的地線(xiàn)材料。這一改進(jìn)不僅顯著降低了內(nèi)阻，減少了誤報(bào)情況的發(fā)生，還提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

依托高創(chuàng)高性能視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制器解決方案，美的空調(diào)成功構(gòu)建了“空調(diào)內(nèi)機(jī)自動(dòng)安檢”工站，并于2024年1月正式投產(chǎn)。該工站通過(guò)視覺(jué)實(shí)時(shí)引導(dǎo)系統(tǒng)，確保安檢儀探針迅速且精確地插入內(nèi)機(jī)接線(xiàn)端子，同時(shí)攻克核心難點(diǎn)，支持產(chǎn)線(xiàn)不同型號(hào)空調(diào)的混線(xiàn)自動(dòng)安檢。而最終的實(shí)際運(yùn)行結(jié)果也讓美的、高創(chuàng)團(tuán)隊(duì)驚喜連連：

結(jié)果顯示，該工站能夠在傳送帶150mm/s峰值速度下實(shí)現(xiàn)1.5mm以?xún)?nèi)的跟蹤定位誤差和不到7s的產(chǎn)線(xiàn)安檢節(jié)拍，對(duì)準(zhǔn)成功率達(dá)到99.9%以上，控制響應(yīng)時(shí)間僅需1ms，視覺(jué)運(yùn)控交互時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)不到100us，實(shí)現(xiàn)100%不漏檢。

“相比于9-10秒的平均人工檢測(cè)用時(shí)，自動(dòng)安檢工站能夠?qū)z測(cè)用時(shí)降低三分之一，不僅大幅提升了檢測(cè)效率，還有效降低了生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)了降本增效的目標(biāo)。”鐘柱威對(duì)高創(chuàng)傳動(dòng)這一自動(dòng)化改造項(xiàng)目給予了充分認(rèn)可。“高創(chuàng)傳動(dòng)團(tuán)隊(duì)在項(xiàng)目過(guò)程中展現(xiàn)出的專(zhuān)業(yè)能力和創(chuàng)新精神令人印象深刻，其自動(dòng)化解決方案不僅性能優(yōu)異，而且充分根據(jù)美的空調(diào)的實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，既保障了產(chǎn)品的安全性和高品質(zhì)，還大幅提升了產(chǎn)線(xiàn)效率。”

據(jù)悉，高創(chuàng)高性能視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制器獲得了16項(xiàng)專(zhuān)利成果，其中包括2項(xiàng)重點(diǎn)發(fā)明專(zhuān)利、13項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利與1項(xiàng)外觀專(zhuān)利。談到高創(chuàng)高性能視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制器的未來(lái)應(yīng)用前景，肖強(qiáng)充滿(mǎn)信心：“高創(chuàng)傳動(dòng)將以此次成功實(shí)踐為契機(jī)，不斷將這一先進(jìn)技術(shù)延伸到鋰電行業(yè)的視覺(jué)引導(dǎo)定位、動(dòng)態(tài)擰螺絲、家電安全檢測(cè)以及動(dòng)態(tài)視覺(jué)檢測(cè)等廣泛操作場(chǎng)景中。”

相信憑借“高速度、高精度、高性能、高柔性”的直驅(qū)/旋轉(zhuǎn)伺服一體化控制優(yōu)勢(shì)，高創(chuàng)傳動(dòng)聚焦視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備精準(zhǔn)定位、激光精準(zhǔn)切割、固晶機(jī)精益制造、六軸機(jī)器人精準(zhǔn)控制等不同需求，為行業(yè)持續(xù)帶來(lái)領(lǐng)先的技術(shù)與定制化解決方案，助力客戶(hù)實(shí)現(xiàn)高水平生產(chǎn)與工業(yè)自動(dòng)化的高質(zhì)量轉(zhuǎn)型。