【Mech-Mind】3D視覺應用案例剖析-螺絲鎖附

以某大型工程機械企業裝載機製造基地為例，該企業引入了梅卡曼德3D視覺，用於對裝載機車架兩側翼板上的螺栓進行高精度定位，引導桁架機器人進行螺栓擰緊，完成裝載機驅動橋和車架精準裝配。通過這一創新，該企業裝配線生產質量及效率得到雙重提升，實現自動化、柔性化生產。

客戶方案動機

客戶出於以下原因，計劃通過3D視覺和桁架機器人來完成螺栓擰緊，以連接裝載機驅動橋和車架側翼。

• 提升效率：單個車架涉及十餘個螺栓，人工擰緊效率有限，3D視覺+桁架機器人能夠快速準確地完成螺栓擰緊。
• 提升精確性：螺栓與螺母從兩端對頂擰緊，3D視覺可對螺栓中心點高精度定位，避免由於螺栓未正確擰緊而導致的裝配不穩定或故障。
• 提升一致性：3D視覺引導桁架機器人更具精準性和穩定性，以一致的力度和擰緊扭矩完成螺栓連接。消除了人為因素的影響，確保每個螺栓都被均勻、正確地擰緊。
• 提高運用彈性：示教法需對來料車架用治具進行固定，工裝設計及維護成本高，無法適應產品換型生產。

解決方案

3D視覺系統構成：Mech-Eye PRO M工業級3D相機、Mech-Vision機器視覺軟體。
3D視覺系統功能：對當前到位車架及螺栓進行識別定位。
3D相機安裝方式：臂載式安裝。
通訊方式：3D視覺系統與PLC通過Snap7進行通訊和數據交互。

工作流程：

• 螺栓車架上處於預擰緊狀態，車架由AGV運輸到位。
• PLC系統收到信號，告知3D視覺系統車架型號及對應螺栓型號，觸發3D相機拍照。 3D視覺系統識別定位車架位置，並發送給PLC系統，PLC系統根據車架位置計算真實相機拍照點。
• 桁架機器人攜帶3D相機移動到車架一側指定拍照點，3D相機拍照，視覺系統獲取車架一側螺栓的位姿信息，引導機器人完成螺栓擰緊。而後完成另一側螺栓擰緊。
• 兩側螺栓均完成擰緊後，上報完成信號，開始下一工作循環。

方案優勢

定位精度高，大幅提升擰緊質量

• 對螺栓中心點高精度定位，保證擰緊槍上下軸對準，以施加完整擰緊扭矩。實現了螺栓與螺母的精準對頂擰緊，雙向傳遞壓力至旋合螺紋，保證擰緊穩定可靠。
• 智能映射算法，無需一拍一定位。一次拍照即可實現對單側冀板全部螺栓的高精度定位，引導機器人按序完成擰緊。擰緊效率大幅提高。
• 車架到位誤差較大，相機拍照點需根據車架位置調整，保證相機視野完整覆蓋待擰緊螺栓。 3D視覺系統可通過局部特徵定位來料車架，以此計算不同來料對應相機拍照點。
• 現場採用了高精度結構光3D相機Mech-Eye PRO M，該相機採用了先進的光學器件，可滿足現場毫米級定位精度要求。能夠對現場存在較強環境光干擾的情況下，對錶面反光、帶有划痕、油污的螺栓生成邊緣清晰、細節完整的高質量點雲。

高性能3D視覺系統，實現智能化彈性生產

• 現場為多機型共線生產模式，來料車架有數十種，每種車架螺栓型號、位置、數量皆不相同。 3D視覺系統可提前預設匹配模板，以適應各類裝載機，並支持新增產品快速導入。
• 通過眾多實際應用積累了豐富的標定經驗，在現場複雜工況下，可快速完成3D相機與桁架機器人標定。
• 自主開發標準通訊接口，支援3D視覺系統與使用TCP/IP、Snap7等主流通訊協議的機器人進行通訊。客戶無需進行通訊程序開發，即可滿足實際現場通訊需求。
• 現場為緊湊型流水線佈局，通過3D視覺對車架、螺栓定位，避免桁架與工件及其他設備發生碰撞，空間利用率更高。

連續穩定作業，保證產能需求

• 通過3D視覺引導桁架機器人完成重複性擰緊作業，可根據生產計劃24小時連續作業，精度、節拍、工藝執行均滿足生產需求。
• 梅卡曼德3D視覺軟體性能強大、易用性強、工業設備擴展性好。合作夥伴可快速將3D視覺系統與桁架機器人、擰緊槍等設備集成部署，助力終端客戶穩定生產。