機(jī)器人掃描儀執(zhí)行自動(dòng)化裝配檢查測(cè)試

據(jù)汽車制造網(wǎng)獲悉，總部位于美國(guó)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(lái)，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(shuō)：“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(duì)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(gè)相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。”

 

盡管Dynacraft每天通過(guò)其生產(chǎn)線運(yùn)行超過(guò)200個(gè)裝配，但一個(gè)手動(dòng)測(cè)量臂和一些技術(shù)人員足以跟上樣品測(cè)試。然而，Dynacraft質(zhì)量團(tuán)隊(duì)確定他們絕對(duì)沒(méi)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(gè)自動(dòng)化的解決方案來(lái)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(guò)，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(dòng)項(xiàng)目的進(jìn)程。

 

“我已經(jīng)和一些公司談?wù)撨^(guò)這個(gè)項(xiàng)目，由于他們最終的技術(shù)限制，他們無(wú)法提供我們所要求的，” Caudillo說(shuō)。“當(dāng)我接觸Variation Reduction Solutions，Inc.（VRSI）并開始與Evan Asher和Mike Kleemann交談時(shí)，他們提出了正確的解決方案，能夠啟動(dòng)這個(gè)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(lái)，VRSI一直致力于為客戶提供最先進(jìn)的視覺(jué)，計(jì)量，工業(yè)機(jī)器人指導(dǎo)和自動(dòng)化檢測(cè)集成解決方案。

 

VRSI項(xiàng)目工程師Evan Asher說(shuō)：“我們團(tuán)隊(duì)所做的大部分工作至少是半定制的。每個(gè)項(xiàng)目都是專門針對(duì)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(gè)客戶都有稍微不同的流程，但需求略有不同。根據(jù)問(wèn)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(dòng)化，并且能夠測(cè)量具有50到60個(gè)變化的6英尺長(zhǎng)罐，并需要在65秒內(nèi)完成。

 

“當(dāng)一個(gè)項(xiàng)目需要將計(jì)量與工廠自動(dòng)化相結(jié)合時(shí)，通常會(huì)有一個(gè)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(shuō)。“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(cè)量，自動(dòng)化，控制和集成元素的組合。”

 

VRSI采用的一個(gè)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(shuō)：“我們與FARO合作的部分原因是因?yàn)樗麄兪且粋€(gè)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(gè)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(dòng)，因此證明它相對(duì)無(wú)縫的。”

 

選擇掃描儀時(shí)，同一組件上的表面光潔度變化也是一個(gè)考慮因素。

 

“發(fā)射組件的表面有多個(gè)金屬表面，” Asher解釋說(shuō)。“ 有些是光亮的，有些是無(wú)光澤的，有些是中間的，更像是黑色的無(wú)光澤金屬。此外，Cobalt必須測(cè)量表面的角度（由于空間限制）會(huì)導(dǎo)致差異。所以，我們所做的是，我們?yōu)槊總€(gè)位置調(diào)用了不同的曝光設(shè)置。有時(shí)一個(gè)曝光設(shè)置是足夠的，有時(shí)我們需要多個(gè)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(cè)量。”

 

鈷的高動(dòng)態(tài)范圍及其測(cè)量光澤表面的能力使其成為在線工廠測(cè)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(cè)系統(tǒng)時(shí)，管理生產(chǎn)空間需求是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。

 

Asher說(shuō)：“我們必須測(cè)量的四個(gè)特征中有兩個(gè)是非常狹窄的區(qū)域。為了測(cè)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(lái)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(gè)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(shuō)。“ 由于Cobalt傳感器視場(chǎng)的體積，我們所測(cè)量的所有部件盡管位置稍有不同，但都適合該視場(chǎng)的體積。盡管我們正在處理不同的部件，但從Cobalt的角度來(lái)看，我們只能使用一個(gè)機(jī)器人Cobalt位置來(lái)測(cè)量該位置上的20多種不同配置，而不是擁有20個(gè)不同的機(jī)器人位置。”

 

換句話說(shuō)，該系統(tǒng)可以用六個(gè)機(jī)器人位置而不是數(shù)百個(gè)獲得50到60個(gè)變化的數(shù)據(jù)。這種功能節(jié)省了時(shí)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(gè)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(gè)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(guò)程中進(jìn)行了記錄。這是通過(guò)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(guò)更新其運(yùn)動(dòng)學(xué)模型來(lái)提高機(jī)器人的體積精度，” Kleemann解釋說(shuō)。“我們?cè)谶@里沒(méi)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(lái)保持這些位置前進(jìn)。對(duì)于這個(gè)應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)有效和高效的方法。”

 

“從Cobalt的角度來(lái)看，它只是測(cè)量四個(gè)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(shuō)。“通過(guò)這種方式，你可以將它們組合在一起，以精確描繪零件。”

 

“毫無(wú)疑問(wèn)，如果沒(méi)有最初的激光跟蹤器注冊(cè)，這個(gè)應(yīng)用將無(wú)法正常工作，”他說(shuō)。“這是這個(gè)過(guò)程的一個(gè)重要的要求。”

 

自動(dòng)化情況

 

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

 

“這實(shí)際上是我們?cè)O(shè)施自動(dòng)化程度最高的第一個(gè)項(xiàng)目，”Caudillo說(shuō)。“我們的設(shè)施是勞動(dòng)密集型的，所以當(dāng)我們處理這個(gè)項(xiàng)目時(shí)，我們希望從一個(gè)手動(dòng)的，勞動(dòng)密集型的過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨茸詣?dòng)化的過(guò)程。”

 

“這個(gè)系統(tǒng)是自給自足的，” Caudillo說(shuō)。“ 根本沒(méi)有運(yùn)營(yíng)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(huì)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(wú)論是好的還是壞的部件。如果這是一個(gè)很好的部分，它將繼續(xù)通過(guò)打包過(guò)程。如果這是一個(gè)不好的部分，VRSI系統(tǒng)會(huì)手動(dòng)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(dòng)重新測(cè)量以驗(yàn)證它是否正確; 那么它會(huì)回到包裝外面發(fā)貨給我們的客戶。”

 

最小化節(jié)拍時(shí)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(shí)間要求。

 

Caudillo說(shuō)：“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(gè)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(cè)量程序的高效自動(dòng)化是開發(fā)能夠滿足生產(chǎn)周期時(shí)間的系統(tǒng)的重要因素。節(jié)省時(shí)間的另一個(gè)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(shuō)：“Cobalt的板載處理使應(yīng)用程序如此無(wú)縫。一旦你掌握了Cobalt的位置和尺寸，這個(gè)點(diǎn)云就會(huì)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(huì)讓機(jī)器人有更多的時(shí)間移動(dòng)。機(jī)器人不需要高速移動(dòng)，因?yàn)镃obalt的速度讓我們有了一定的靈活性。”