機(jī)器人掃描儀執(zhí)行自動化裝配檢查測試

據(jù)汽車制造網(wǎng)獲悉，總部位于美國華盛頓州的Dynacraft估算是PACCAR中型和重型卡車零部件的多元化全球制造商。40多年來，Dynacraft一直為該公司的卡車制造部門和PACCAR零部件部門提供高質(zhì)量的組件，子組件和專業(yè)服務(wù)。

 

挑戰(zhàn)

 

Dynacraft生產(chǎn)質(zhì)量工程師Mario Caudillo解釋說：“我們目前正在生產(chǎn)的2017新型排放系統(tǒng)的其中一項(xiàng)要求是我們的供應(yīng)商質(zhì)量小組要求對排放組件進(jìn)行100％的檢查。到目前為止，我們正在執(zhí)行一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)抽樣計(jì)劃，因此從樣本計(jì)劃到百分之百的檢驗(yàn)都是一個相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。”

 

盡管Dynacraft每天通過其生產(chǎn)線運(yùn)行超過200個裝配，但一個手動測量臂和一些技術(shù)人員足以跟上樣品測試。然而，Dynacraft質(zhì)量團(tuán)隊(duì)確定他們絕對沒有辦法用他們現(xiàn)有的流程進(jìn)行100％的檢查。因此，他們需要一個自動化的解決方案來滿足客戶的期望。

 

在與Dynacraft合作之前，Caudillo曾在一家主要的原始設(shè)備制造商（OEM）工作過，他有一些可以幫助解決困境的設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)。需要找到合適的公司，讓合適的人能夠推動項(xiàng)目的進(jìn)程。

 

“我已經(jīng)和一些公司談?wù)撨^這個項(xiàng)目，由于他們最終的技術(shù)限制，他們無法提供我們所要求的，” Caudillo說。“當(dāng)我接觸Variation Reduction Solutions，Inc.（VRSI）并開始與Evan Asher和Mike Kleemann交談時，他們提出了正確的解決方案，能夠啟動這個項(xiàng)目并將其從底層移至應(yīng)用程序。”

 

VRSI

 

VRSI擁有一批經(jīng)驗(yàn)豐富的專家團(tuán)隊(duì)，自1998年以來，VRSI一直致力于為客戶提供最先進(jìn)的視覺，計(jì)量，工業(yè)機(jī)器人指導(dǎo)和自動化檢測集成解決方案。

 

VRSI項(xiàng)目工程師Evan Asher說：“我們團(tuán)隊(duì)所做的大部分工作至少是半定制的。每個項(xiàng)目都是專門針對客戶的應(yīng)用和需求進(jìn)行修改的。我們有一些與其他項(xiàng)目類似的項(xiàng)目，但不可避免地每個客戶都有稍微不同的流程，但需求略有不同。根據(jù)問題是什么，我們?yōu)榇硕ㄖ平鉀Q方案。”

 

Dynacraft的理想解決方案必須符合尺寸規(guī)格，使其能夠適應(yīng)車間的在線工作單元，完全自動化，并且能夠測量具有50到60個變化的6英尺長罐，并需要在65秒內(nèi)完成。

 

“當(dāng)一個項(xiàng)目需要將計(jì)量與工廠自動化相結(jié)合時，通常會有一個重要的系統(tǒng)工程組件，” VRSI總工程師兼航空航天組經(jīng)理Mike Kleemann解釋說。“我們從需求開始，然后向后工作，以確定需要結(jié)合使用以獲得最佳解決方案的測量，自動化，控制和集成元素的組合。”

 

VRSI采用的一個系統(tǒng)組件是FANUC機(jī)器人手臂以及FARO Technologies鈷陣列成像儀。

 

Asher說：“我們與FARO合作的部分原因是因?yàn)樗麄兪且粋€非?？煽康墓?yīng)商。有了Cobalt，我們發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)確性和視野都適合這個應(yīng)用。它可以即插即用，將其插入計(jì)算機(jī)，可以立即開始滾動，因此證明它相對無縫的。”

 

選擇掃描儀時，同一組件上的表面光潔度變化也是一個考慮因素。

 

“發(fā)射組件的表面有多個金屬表面，” Asher解釋說。“ 有些是光亮的，有些是無光澤的，有些是中間的，更像是黑色的無光澤金屬。此外，Cobalt必須測量表面的角度（由于空間限制）會導(dǎo)致差異。所以，我們所做的是，我們?yōu)槊總€位置調(diào)用了不同的曝光設(shè)置。有時一個曝光設(shè)置是足夠的，有時我們需要多個曝光設(shè)置。為了有效捕捉某些特征，我們實(shí)際拍攝了三種不同的曝光，以實(shí)現(xiàn)正確的測量。”

 

鈷的高動態(tài)范圍及其測量光澤表面的能力使其成為在線工廠測量解決方案的自然選擇。

 

適應(yīng)制造流程

 

“我們的首要任務(wù)是根據(jù)印刷品的幾何尺寸和公差方案（GD＆T）獲得基準(zhǔn)方案，” Caudillo解釋道。“由于它們放置在組件中的位置，因此組裝中的基準(zhǔn)點(diǎn)的位置很難獲得。這是VRSI能夠在Cobalt系統(tǒng)和機(jī)器人上做得很好的東西。”

 

在設(shè)計(jì)百分之百的檢測系統(tǒng)時，管理生產(chǎn)空間需求是一個不小的挑戰(zhàn)。

 

Asher說：“我們必須測量的四個特征中有兩個是非常狹窄的區(qū)域。為了測量所有的特征，Cobalt必須處于非常特定的角度。在傳感器的視野與機(jī)器人的關(guān)節(jié)之間，我們能夠找到合適的位置來獲得這些特征。”

 

最大限度地提高混合生產(chǎn)線的系統(tǒng)靈活性

 

這個項(xiàng)目最難的部分之一是試圖確定捕獲這些組件進(jìn)口和出口位置的所有不同變化的最佳方法。這些變化都具有獨(dú)特的入口和出口位置，就入口和出口端口的位置的x和y配置而言。

 

“Cobalt傳感器真的給了我們很大的靈活性，” Asher說。“ 由于Cobalt傳感器視場的體積，我們所測量的所有部件盡管位置稍有不同，但都適合該視場的體積。盡管我們正在處理不同的部件，但從Cobalt的角度來看，我們只能使用一個機(jī)器人Cobalt位置來測量該位置上的20多種不同配置，而不是擁有20個不同的機(jī)器人位置。”

 

換句話說，該系統(tǒng)可以用六個機(jī)器人位置而不是數(shù)百個獲得50到60個變化的數(shù)據(jù)。這種功能節(jié)省了時間，精力以及他們必須編寫的例程數(shù)量，以及需要運(yùn)行多少例程才能捕獲所有必需的數(shù)據(jù)。

 

在每個機(jī)器人位置，Cobalt收集數(shù)據(jù)并創(chuàng)建點(diǎn)云。相關(guān)的點(diǎn)云必須“拼接”在一起，形成每個排放組件的完整數(shù)據(jù)集。為了準(zhǔn)確地將這些點(diǎn)云縫合在一起，Cobalt位置在初始設(shè)置過程中進(jìn)行了記錄。這是通過使用FARO Vantage激光跟蹤儀完成的。

 

“機(jī)器人校準(zhǔn)通常意味著您可以使用激光跟蹤器數(shù)據(jù)通過更新其運(yùn)動學(xué)模型來提高機(jī)器人的體積精度，” Kleemann解釋說。“我們在這里沒有這樣做，因?yàn)橛猩倭侩x散職位。Vantage激光跟蹤儀用于初始記錄機(jī)器人位置。然后，檢查系統(tǒng)依靠機(jī)器人的可重復(fù)性來保持這些位置前進(jìn)。對于這個應(yīng)用程序來說，這是一個有效和高效的方法。”

 

“從Cobalt的角度來看，它只是測量四個任意點(diǎn)云。然后，我們使用FARO Vantage激光跟蹤儀在任何部件進(jìn)入電池前記錄這些位置，“ Asher說。“通過這種方式，你可以將它們組合在一起，以精確描繪零件。”

 

“毫無疑問，如果沒有最初的激光跟蹤器注冊，這個應(yīng)用將無法正常工作，”他說。“這是這個過程的一個重要的要求。”

 

自動化情況

 

Dynacraft工廠運(yùn)行26條生產(chǎn)線。其中24個幾乎全部是手動的，另外一個是半自動的 - 一個操作員和一個機(jī)器人。然后是新的QC線。

 

“這實(shí)際上是我們設(shè)施自動化程度最高的第一個項(xiàng)目，”Caudillo說。“我們的設(shè)施是勞動密集型的，所以當(dāng)我們處理這個項(xiàng)目時，我們希望從一個手動的，勞動密集型的過程轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨茸詣踊倪^程。”

 

“這個系統(tǒng)是自給自足的，” Caudillo說。“ 根本沒有運(yùn)營商參與。系統(tǒng)將確定零件是好還是壞，是合格還是不合格，然后它會將該信息發(fā)送到生產(chǎn)線末端，以告訴我們的操作員是否裝箱，無論是好的還是壞的部件。如果這是一個很好的部分，它將繼續(xù)通過打包過程。如果這是一個不好的部分，VRSI系統(tǒng)會手動將該組件重新路由到返工站，在返工站進(jìn)行返工，然后手動重新測量以驗(yàn)證它是否正確; 那么它會回到包裝外面發(fā)貨給我們的客戶。”

 

最小化節(jié)拍時間

 

也許該項(xiàng)目的最大優(yōu)先事項(xiàng)是滿足節(jié)拍或周期時間要求。

 

Caudillo說：“65秒的生產(chǎn)線/生產(chǎn)周期必須生產(chǎn)出能夠滿足我們客戶需求的零件。這65秒將允許我們每天建立大約240到250個組件。高于65秒的任何事物意味著生產(chǎn)線不符合客戶的要求。”

 

產(chǎn)品進(jìn)料和測量程序的高效自動化是開發(fā)能夠滿足生產(chǎn)周期時間的系統(tǒng)的重要因素。節(jié)省時間的另一個關(guān)鍵因素是Cobalt的機(jī)上處理，其中點(diǎn)云是在Cobalt內(nèi)部計(jì)算的。

 

Asher說：“Cobalt的板載處理使應(yīng)用程序如此無縫。一旦你掌握了Cobalt的位置和尺寸，這個點(diǎn)云就會在大約三到四秒內(nèi)產(chǎn)生?？焖龠@一點(diǎn)非常重要，因?yàn)檫@會讓機(jī)器人有更多的時間移動。機(jī)器人不需要高速移動，因?yàn)镃obalt的速度讓我們有了一定的靈活性。”