汽車業(yè)的多樣化零件是由機(jī)器式炼团、機(jī)械視覺系統(tǒng)询崇、PLC 及網(wǎng)絡(luò)控制來處理的荔鸵。

　　GKN Sinter Metals 生產(chǎn)設(shè)備位于美國印第安納州Salem除踱，采用燒結(jié)程序制造傳動零件與電源操控組件弟头，以供應(yīng)主要汽車制造商及其供貨商。在2001年兑燥，該公司將其產(chǎn)品線自動化亮瓷，可生產(chǎn)六倍大小的變速箱離合器板，以供貨商用汽車如卡車與校車等使用降瞳。在此產(chǎn)品線中的機(jī)器手臂與整合式的視覺系統(tǒng)使其得以運(yùn)轉(zhuǎn)額外的零件嘱支，例如用于傳動的機(jī)械式二極管設(shè)備，所有操縱不需手動轉(zhuǎn)換挣饥。

　　Salem 廠電子工程主管 Gale Wiseman 表示：“機(jī)器手臂的彈性在適應(yīng)多種零件方面是非常重要的除师。這是一個連續(xù)的生產(chǎn)線，但我們可以利用批次類條件啟動多種類型的零件扔枫⊙淳郏”接著表示：“我們也許需要 30,000 左右的零件才能符合每個月的生產(chǎn)需求，但是我們可以一次執(zhí)行 5000 至 8000 組零件的批次作業(yè)短荐，以達(dá)到我們客戶的要求的時效倚舀。更換印模機(jī)上的印模只花兩小時不到的時間。自動產(chǎn)線的更換僅涉及選擇不同的執(zhí)行方案忍宋〗眩”

　　在燒結(jié)過程中，粉狀金屬零件將于高壓縮印模機(jī)中形成近似網(wǎng)狀的形狀移良，然后以熔爐烘焙挖榜，并產(chǎn)出最后的汽車零件。在 GKN 設(shè)備中辰稽，每6 至8 組中有一套小型的印模機(jī)是由 Cincinnati 有限公司自動彈射出新形成的粉狀金屬零件挣傻，由其印模至 Shuttleworth 低壓累積輸送帶。當(dāng)刷子作業(yè)移除各種損壞的粉狀物，零件將被傳送到 Ohaus CQ10R31 秤重站棵欧，在這個地方檢查該零件是否達(dá)到已知重量遭屑。

　　輸送帶與秤重作業(yè)是由 Allen-Bradley SLC/504 PLC （可程序化邏輯控制器） 所控制的，此控制器也會同時配合壓力运荸、機(jī)器手臂剂撑、視覺系統(tǒng)及其它自動化組件運(yùn)作。每個零件直徑大約為9 至10 英吋根适，重量大約為3 至4 磅。Wiseman 表示：“我們百分之百地檢查零件的重量铅乡，并將結(jié)果傳回印模機(jī)继谚，這可實(shí)時調(diào)整整個工作流程。無法通過重量測試的零件會被送到拒收支線阵幸』模”

　　在肉眼觀察下，輸送帶上的零件看起來都朝向相同的方向前進(jìn)挚赊。然而诡壁，定位仍有稍許不同，位置的準(zhǔn)確度對后續(xù)的流程非常重要荠割。Wiseman 表示：“這就是視覺系統(tǒng)存在與否的差異了妹卿。”

　　零件定位

　　零件通過重量檢查蔑鹦，然后到達(dá) U 形站夺克，這時會遇到一個連接至 PLC 的相機(jī)鏡頭。PLC 會通知 Motoman UP20 機(jī)器手臂與黑白的 Cognex In-Sight 2000視覺系統(tǒng)該零件已經(jīng)出現(xiàn)嚎朽，并準(zhǔn)備檢起零件铺纽，最后將其加載輸送帶中，傳送至熔爐中哟忍。視覺系統(tǒng)擁有一組1/3英吋的 CCD 與一組 8.5 mm C-mount 鏡頭诫瑞，可以提供約 12 英吋的視野范圍，以容納零件大小及輸送帶上的位置偏離融确。

　　Cognex In-Sight 2000 視覺系統(tǒng)計(jì)算零件x-y中心點(diǎn)間的角度喘玄，以及零件最明顯特征的中心點(diǎn)，以決定零件從零點(diǎn)開始的旋轉(zhuǎn)程度崭守。Motoman UP20 機(jī)器手臂采用此信息計(jì)算其接近路徑與檢取位置零勃。高頻熒光燈源讓原來的 60-Hz周遭光線閃動情形降到最小，并提供更一致的持續(xù)光源浙辫。

　　Motoman 工程師選擇 Phoenix Imaging Model 2010 高頻熒光燈源类菊，讓原來的 60-Hz周遭光線閃動情形降到最小，并提供更一致的持續(xù)光源郊檐。為了在啟動生產(chǎn)前校驗(yàn)系統(tǒng)玩捉，工程師會使用自訂的夾具指導(dǎo)視訊系統(tǒng)相對于零點(diǎn) （原點(diǎn)） 的 x-y 方向跃唧。這個夾具同時定義了每毫米的像素?cái)?shù)，這得根據(jù)視野的范圍而定词宴。

　　在生產(chǎn)過程中令怎，機(jī)器手臂將不會移動，直到視覺系統(tǒng)確認(rèn)所見零件符合標(biāo)準(zhǔn)為止蹈垢，然后PLC將指示生產(chǎn)線繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)慷吊。Cognex 影像處理函式庫中的 PatFind 零件定位工具，指示零件出現(xiàn)與否以及所有零件重要特征的位置曹抬。視覺系統(tǒng)將找出數(shù)組特征溉瓶，例如該零件特有的特定輪齒。在每次檢取時谤民，視覺系統(tǒng)都會計(jì)算“最佳的”特征堰酿，以利推斷零件的流向。視覺系統(tǒng)會選擇需要機(jī)器手臂進(jìn)行最少角度校正動作的特征张足。

　　In-Sight 2000 視覺系統(tǒng)采用內(nèi)建于 Cognex 函式庫的環(huán)繞式尋找邊緣工具触创，找出零件的中心點(diǎn)。這個點(diǎn)會轉(zhuǎn)成機(jī)器手臂所使用的x-y坐標(biāo)为牍。PatFind 工具同時會找到「最佳」零件特征的中心點(diǎn)哼绑。視覺系統(tǒng)會計(jì)算零件 x-y 中心點(diǎn)間的角度，以及零件最佳特征的中心點(diǎn)碉咆，以決定零件從原點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度凌那，這個判斷會在校驗(yàn)階段完成。x-y 坐標(biāo)與角度方向會由視覺系統(tǒng)送出嫌盲，透過 CDN366 DeviceNet 接口模塊董记，經(jīng)由 DeviceNet 網(wǎng)絡(luò)，傳送至機(jī)器手臂控制器中的 Motoman JARCR-XFB01B DeviceNet 網(wǎng)絡(luò)卡赐赁。

　　在燒結(jié)過程中檀塌，近似網(wǎng)狀的零件從右方進(jìn)入輸送帶，并于 U 形視覺站中進(jìn)行處理雕踊。由Cognex In-Sight 2000 視覺系統(tǒng)指引前河，Motoman UP20 機(jī)器手臂采用自訂電磁機(jī)器手臂終端工具，輕輕地由內(nèi)送輸送帶上的 U 形站檢取該零件挺候，將其加載自訂的鉆床站上的巢中框嫁，或?qū)⑵涠逊胖猛馑洼斔蛶系奶毡P上。

　　機(jī)器手臂會利用來自視覺系統(tǒng)的信息即钞，計(jì)算其接近路徑與檢取位置形炬。也會進(jìn)行所有檢取位置的運(yùn)算，然后將零件放置在自訂鉆床巢上的已知固定位置。機(jī)器手臂會精確地將多層堆棧中不需要鉆床的其它種類零件放置于加載站的個別陶盤中亏吝。

　　視覺系統(tǒng)不會直接與 PLC 進(jìn)行通訊岭埠。反之，機(jī)器手臂會與 PLC 聯(lián)系蔚鸥，而其它自動化設(shè)備則使用機(jī)器手臂控制器中的 MARIO （Motoman Allen-Bradley Remote I/O） 卡惜论。Allen-Bradley 的Flex I/O 模塊可用于整個輸送帶與鉆床系統(tǒng)，位于 PLC 的Panelview OIT 可用于視覺系統(tǒng)與設(shè)定控制止喷。第二組Allen-Bradley SLC/504 PLC 將控制鉆床作業(yè)馆类、對外輸送帶及運(yùn)輸作業(yè)。這兩組 PLC 都將透過以太網(wǎng)絡(luò)與廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)通訊弹谁。

　　一旦視覺系統(tǒng)算法決定零件的精確方向后蹦掐，機(jī)器手臂就會旋轉(zhuǎn)兩個末端效應(yīng)器 （end effector） 的其中一邊，這可由 Motoman 自訂僵闯，以讓機(jī)器手臂可以檢取下一階段作業(yè)所需精確流向中的零件。Wiseman 表示：“機(jī)器手臂末端效應(yīng)器是相同的藤滥，并可使用三點(diǎn)電磁檢取點(diǎn)鳖粟。我們不想使用夾爪作業(yè)，因?yàn)檫@可能會施加壓力拙绊，造成零件斷裂或缺口向图。”

　　小型零件在此處仍非常易脆哟俩，因?yàn)檫@些零件是在烤箱中加熱而黏附粉狀粒子的碉讯。為了在不造成缺口或斷裂的情況下檢取小型零件，機(jī)器手臂必須在激勵三個電磁體之前褐琼，移動零件上方大約1/16英吋范圍內(nèi)其中一端的反應(yīng)器订淑。為了放下零件，機(jī)器手臂再次于零件巢或陶盤約1/16英吋的范圍內(nèi)移動涤瘸，然后倒轉(zhuǎn)電磁體極性搁排。倒轉(zhuǎn)極性提供些許能量，可排動零件延砾，使其平穩(wěn)地著地占窥，而不是關(guān)閉磁鐵能量，這可能造成零件不平穩(wěn)地著地段辈。這同時也有助于避免因建立磁場造成粉狀物的松動唆海。

　　為了避免零件缺口或斷裂，機(jī)器手臂移動末端效應(yīng)器至約1/16英吋內(nèi)憾宅，然后啟動末端效應(yīng)器的電磁體赞季。為了放開零件，機(jī)器手臂再次移至落點(diǎn)的 1/16 英吋內(nèi)，然后倒轉(zhuǎn)電磁極性碟摆，讓零件平穩(wěn)降下晃财。

　　取決于零件類型，機(jī)器手臂將零件加載自訂的鉆床巢中典蜕，或精確地將個別零件堆棧于對外輸送帶的多層陶盤上断盛。處理需要鉆床處理的零件時，機(jī)器手臂會利用兩個末端效應(yīng)器的其中一邊愉舔，由內(nèi)送輸送帶上的U形站檢取零件钢猛，然后，旋轉(zhuǎn)并移至 Sugino SN3 鉆床上的鉆床巢轩缤。

　　此時命迈，機(jī)器手臂利用另一個末端效應(yīng)器檢取完成鉆床處理的零件，旋轉(zhuǎn)并將新的零件放置于第一個鉆床巢中火的，并通知第二組 Allen-Bradley PLC 啟動鉆床機(jī)器的工作周期壶愤。最后，末端效應(yīng)器會旋轉(zhuǎn)馏鹤，而機(jī)器手臂會將鉆床處理后的零件由第二邊堆棧至陶盤上涮饱。

　　在通過熔爐時，零件必須完美地對齊并決定平置于陶盤中牵蠢。在進(jìn)入熔爐前常择，當(dāng)工作流程要求將數(shù)組零件以相同流向堆棧時，這個動作將額外重要仓疯。一旦達(dá)到陶盤上所要求的堆棧高度時笆赤，第二組 PLC 將送出腳位停止訊號給輸送帶，以放開負(fù)載零件的陶盤魂欺。陶盤將送到熔爐前方粮唯，烘烤至90&#deg；然后輸送到下一站虏绑。硬式工具設(shè)備堆起陶盤堆棧徽捶，以便放入熔爐中。彈起的鏈輸送帶會將一列負(fù)載零件的陶盤送至輸送帶虫甲。熔爐傳送帶會以零件指定的速度移動通過熔爐淡箱，而在此燒結(jié)這些零件。

　　在完成燒結(jié)工作之后辩块， Motoman UP130 機(jī)器手臂將配有自訂夾爪可卸載烤箱上的組件蛔六，進(jìn)行浸泡處理，以便防銹废亭、潤滑国章，然后依照零件指定的配置具钥，堆棧于金屬籃中。在此死循環(huán)式系統(tǒng)中液兽，可回收陶盤骂删，重復(fù)用于Shuttleworth無摩擦輸送帶的負(fù)載作業(yè)。

　　Cognex 公司簡介

　　Cognex 設(shè)計(jì)四啰、開發(fā)宁玫、制造及銷售機(jī)械視覺系統(tǒng)，也就是能“看”的計(jì)算機(jī)柑晒。Cognex 是全球工業(yè)級機(jī)械視覺的領(lǐng)導(dǎo)廠商欧瘪，機(jī)械視覺系統(tǒng)的出貨量超過 250,000 套，公司自1981年成立以來匙赞，累積獲利已達(dá)美金十八億元佛掖。Cognex 的模塊化視覺系統(tǒng)部門 （總部位于美國麻省 Natick），專門研究機(jī)械視覺系統(tǒng)在自動化制程上的使用季距，以其能提供給不同行業(yè)別專屬的視覺工具虚蹋，確保客戶生產(chǎn)的質(zhì)量蒿蛆。Cognex 的表面檢查系統(tǒng)部門 （總部位于加州 Alameda）抄娜，專門研究機(jī)械視覺系統(tǒng)在連續(xù)式生產(chǎn)的物品的表面檢查，如金屬俏堆、紙張和塑料。除了位于麻省的 Natick 公司總部外烟内，Cognex 公司在北美篡呆、日本、歐洲及東南亞各地也設(shè)有分公司面旋。Cognex 歐洲區(qū)總部位于 Rueil- Malmaison摇龟，就在巴黎市郊。

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