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淄博市臨淄銀河高技術(shù)開發(fā)有限公司（以下簡稱臨淄銀河公司）主要致力于電力電子模塊、大功率電源裝置和電力電子基礎(chǔ)材料的研發(fā)和生產(chǎn)，主要產(chǎn)品有各種型號規(guī)格的晶閘管智能控制模塊、恒流恒壓控制模塊、智能電機(jī)控制模塊、雙閉環(huán)直流調(diào)速模塊、MTC、MTX、MTG、MDC、MDS、MDQ、SSR（固態(tài)繼電器）、IPM、IGBT、DBC陶瓷覆銅板、大功率LED陶瓷散熱基片等。
過去，臨淄銀河公司在生產(chǎn)DBC陶瓷覆銅板時(shí)，是由人工把陶瓷覆銅板放置在鐵網(wǎng)輸送線上，流入高溫加熱設(shè)備，之后流出。“這個(gè)時(shí)候工件有一定溫度，在高溫加熱設(shè)備的出口處，由人工來抓取，之后放置在臨近工位的物料盒中。”臨淄銀河公司的生產(chǎn)工程師介紹說，“每個(gè)陶瓷板之間再人工放置一張白色隔層紙，結(jié)束后再返回加熱設(shè)備出口處，等待下一個(gè)工件。”
這樣的生產(chǎn)方式導(dǎo)致生產(chǎn)效率很慢，要耗用2~3個(gè)人不間斷生產(chǎn)。再加上工件本身有一定溫度，人工操作時(shí)需要戴上特制手套，因此工件放置在物料盒中也不是很整齊。在陶瓷板分割工序，還要增加一個(gè)人對物料盒中的眾多陶瓷板進(jìn)行整理。
于是，臨淄銀河公司決定進(jìn)行設(shè)備改造，提升生產(chǎn)自動(dòng)化，引入機(jī)器人完成自動(dòng)抓取。項(xiàng)目由北京自動(dòng)化研究所總包造，選用南京埃斯頓自動(dòng)化股份有限公司（以下簡稱埃斯頓）的機(jī)器人。
但是，埃斯頓的工程師有點(diǎn)擔(dān)憂，“我們之前用過其它品牌的視覺系統(tǒng)，效果不太好，相機(jī)與機(jī)器人之間不能直接通訊，因此對于這個(gè)項(xiàng)目，我們也比較擔(dān)心，怕兩者之間通訊存在問題。”
另外，生產(chǎn)現(xiàn)場對視覺檢測有著特殊要求，這對視覺系統(tǒng)提出了一些挑戰(zhàn)。
比如，工件為陶瓷覆銅板，工件中間較大區(qū)域?yàn)辄S色銅材質(zhì)，四周有1-3mm寬度的陶瓷白邊。工件放置在鐵網(wǎng)鏈條上且在工件左右兩個(gè)短邊各放置2個(gè)陶瓷塊，避免陶瓷覆銅板與鏈條直接接觸。工件之間有一定間距，鏈條一直在勻速運(yùn)動(dòng)，工件流入經(jīng)高溫融合設(shè)備后，銅與陶瓷之間鍵合，在高溫加熱設(shè)備的出口處一段距離，視覺進(jìn)行定位引導(dǎo)檢測。
“鐵網(wǎng)鏈條長時(shí)間加熱后，會(huì)變形，很不平整，有高有低，工件放置在4個(gè)小陶瓷塊上，經(jīng)加熱后，會(huì)從陶瓷塊上滑落，另外陶瓷板兩端也會(huì)適當(dāng)翹起，這樣陶瓷板的姿態(tài)任意，位置偏移、傾斜、旋轉(zhuǎn)等問題都會(huì)存在。”埃斯頓的工程師指出。
本項(xiàng)目最大的挑戰(zhàn)就是陶瓷板存在高低、傾斜差異，鐵網(wǎng)鏈條處于一直運(yùn)動(dòng)中，加上鏈條本身有高有低，陶瓷板到位后光電提供觸發(fā)信號不是很準(zhǔn)確，也就無法準(zhǔn)確觸發(fā)相機(jī)拍照，相機(jī)的觸發(fā)方式相比于以往有時(shí)改變。
“陶瓷覆銅板大小有一定差異，有的工件四周白邊寬2mm，有的1mm，有的長度會(huì)長些，有的寬度會(huì)寬些。覆銅的顏色也有深有淺，有的黃銅，有的紫銅。”埃斯頓的工程師指出，“生產(chǎn)時(shí)，順序不固定，如上一塊覆銅板大點(diǎn)，下一塊就會(huì)小點(diǎn)，因此就要求視覺予以兼容。
此外，由于陶瓷板一直在運(yùn)動(dòng)，因此就要求相機(jī)運(yùn)動(dòng)中檢測，機(jī)器人也在運(yùn)動(dòng)中抓取。現(xiàn)場機(jī)器人的運(yùn)行行程有限，無法觸及到相機(jī)檢測位置。相機(jī)檢測工位與機(jī)器人抓取位置之間有一定距離，線體運(yùn)動(dòng)方向需要補(bǔ)償一定的距離值。
面對這些檢測難題，上海貝特威自動(dòng)化科技有限公司作為埃斯頓的合作伙伴，向其推薦了康耐視公司的視覺檢測解決方案。在測試中，康耐視的視覺方案大放異彩，讓臨淄銀河公司的生產(chǎn)人員和埃斯頓的工程師刮目相看。
“配合相機(jī)調(diào)試時(shí)，工件來料隨意放置，相機(jī)依然可以準(zhǔn)確檢測出工件的中心位置，引導(dǎo)機(jī)器人正確抓取，” 埃斯頓的工程師說道，“原來康耐視相機(jī)與機(jī)器人KEBA系統(tǒng)可以直接通訊，這樣接收相機(jī)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)就方便多了，”機(jī)器人工程師藺力說道。”
事實(shí)證明，康耐視強(qiáng)大的PatMax工具可以輕松應(yīng)對陶瓷板的查找，即使陶瓷板覆銅區(qū)域顏色有一定差異，甚至陶瓷板本身大小有一定的變化，PatMax工具依然可以準(zhǔn)確定位；先使用Patmax查找陶瓷板進(jìn)行初定位，之后在陶瓷板四周使用Findline工具，四個(gè)Findline找到的邊向工件中心進(jìn)行偏移，交點(diǎn)即為工件的中心點(diǎn)。以某一邊的角度變化來反映陶瓷板的旋轉(zhuǎn)角度。這樣，對于工件因高低不平發(fā)生的傾斜，視覺查找計(jì)算的中心點(diǎn)也依然是工件的正中心點(diǎn)。
通過應(yīng)用康耐視卓越不凡的In-Sight視覺系統(tǒng)，臨淄銀河公司的視覺引導(dǎo)檢測流程和機(jī)器人抓取流程得到了優(yōu)化，具體如下。
視覺引導(dǎo)檢測流程：鐵網(wǎng)鏈條一直運(yùn)動(dòng)，人工放置陶瓷板，流入高溫加熱設(shè)備，隔一段時(shí)間后流出加熱設(shè)備，距離出口一段距離，安裝相機(jī)，對陶瓷板進(jìn)行定位引導(dǎo)檢測；相機(jī)編輯并加載檢測程序，觸發(fā)方式設(shè)置為連續(xù)觸發(fā)，機(jī)器人通過IO線控制相機(jī)的聯(lián)機(jī)、脫機(jī)狀態(tài)；設(shè)備生產(chǎn)時(shí)，機(jī)器人發(fā)送聯(lián)機(jī)信號，相機(jī)不停的拍照檢測；陶瓷板隨鐵網(wǎng)鏈條向前運(yùn)動(dòng)，慢慢的陶瓷板進(jìn)入相機(jī)視野，從陶瓷板很少一部分進(jìn)入相機(jī)FOV，到整個(gè)陶瓷板進(jìn)入到相機(jī)FOV中，在每次拍照中，相機(jī)通過PatMax工具來查找陶瓷板，通過PatMax初定位查找陶瓷板四個(gè)白邊（Findline），之后將四個(gè)通過計(jì)算向內(nèi)偏移，交點(diǎn)即為陶瓷板的中心點(diǎn)，最后判別交點(diǎn)坐標(biāo)是不是在事先設(shè)定好的相機(jī)FOV中心處區(qū)域（主要考慮交點(diǎn)坐標(biāo)Y值是不是在FOV中間區(qū)域）；若Y值滿足設(shè)定的合格區(qū)域，相機(jī)發(fā)送對應(yīng)的X、Y、Angle三個(gè)值給到機(jī)器人；若檢測不合格，相機(jī)會(huì)發(fā)送事先約定好的三個(gè)固定值；機(jī)器人收到數(shù)據(jù)后，發(fā)送相機(jī)脫機(jī)信號，繼而相機(jī)停止拍照；機(jī)器人調(diào)整姿態(tài)抓取工件，最后將工件放置到夾具中；工件之間存在一定距離，可以滿足在下一個(gè)工件到位時(shí)，機(jī)器人已經(jīng)回到抓取等待位，并且發(fā)送相機(jī)聯(lián)機(jī)信號。
機(jī)器人抓取流程如下：機(jī)器人接收相機(jī)發(fā)送的X、Y、Angle值，并按編碼器進(jìn)行相應(yīng)距離補(bǔ)償；調(diào)整姿態(tài)抓取工件，抓取工件后發(fā)送相機(jī)脫機(jī)信號；運(yùn)動(dòng)陶瓷板放置在夾具上時(shí)，調(diào)整位置，順利放置到夾具中；從臨近碼紙工位（紙張碼垛）吸一張白紙?jiān)俜胖锰沾砂迳希蛔詈蠓祷氐阶ト〉却唬l(fā)送相機(jī)聯(lián)機(jī)信號，等待下次抓取。
現(xiàn)在，臨淄銀河公司的DBC陶瓷覆銅板應(yīng)用In-Sight視覺系統(tǒng)和機(jī)器人之后，不但節(jié)省了3~4位生產(chǎn)工人，提高了生產(chǎn)速度，而且可以同時(shí)兼容多種工件生產(chǎn)。即使工件溫度有點(diǎn)高時(shí)，也可以直接抓取放置到物料盒中。
“視覺技術(shù)配合機(jī)器人的使用，提高了生產(chǎn)自動(dòng)化水平和生產(chǎn)效率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約了公司人資成本，”臨淄銀河公司的生產(chǎn)工程師最后總結(jié)，“現(xiàn)在，抓取合格率可達(dá)99.8%以上，對于變化比較大的不合格陶瓷板，也能提示機(jī)器人抓取放至廢料盒中，”朱利最后總結(jié)道，“對于后面的陶瓷板分割工位，我們也會(huì)考慮增加視覺產(chǎn)品進(jìn)行測量”。
In Sight 7200-11相機(jī)固定安裝，兩個(gè)條光側(cè)打，陶瓷板視覺引導(dǎo)檢測，之后將X、Y、Angle值發(fā)送給機(jī)器人
機(jī)器人抓取工件時(shí)狀態(tài)圖，兩個(gè)吸盤
In sight軟件程序界面-自定義視圖，按客戶要求，顯示主要信息
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