工業(yè)機器人——未來工業(yè)測量解決方案

第四次工業(yè)革命正在進行中。隨著制造業(yè)自動化生產(chǎn)操作的發(fā)展，為了提高生產(chǎn)工藝的靈活性和效率，工業(yè)機器人的使用數(shù)量發(fā)生了爆發(fā)性增長。

據(jù)估計，工業(yè)機器人的數(shù)量將從2016年底的180萬增加到2020年的300萬，年均增長率為14%。2016年以來，最大的工業(yè)機器人安裝基地在中國。到2020年，中國工業(yè)機器人數(shù)量將達到近100萬個，預(yù)計在亞洲所有地區(qū)的機器人數(shù)量將達到190萬個，幾乎相當(dāng)于2016年全球工業(yè)機器人的數(shù)量。

美國機器人協(xié)會對美國機器人的數(shù)量進行了密切監(jiān)測。據(jù)報道，2017年前9個月，北美地區(qū)的機器人數(shù)量為25936臺，價值約為1.496億美元，為有史以來最高水平，比2016年增長了18%。

隨著制造工業(yè)的興起，機器人自動化部分檢驗和質(zhì)量控制如何?

在自動化的柔性制造世界中，無論是在制造過程中，還是在裝配過程中，零件質(zhì)量都必須成為制造過程中更重要的組成部分。

6軸工業(yè)機器人是為提供可重復(fù)的過程操作而開發(fā)的，它們的性能非常好。然而，如果要為上游或下游的可操作數(shù)據(jù)提供完全可追溯的結(jié)果，機器人測量解決方案需要精確和可重復(fù)性。

大約20年前，第一批工業(yè)機器人在汽車裝配線上冒險使用單激光掃描器安裝傳感器，這些傳感器能夠測量一些具有關(guān)鍵特性的部件。這些早期的技術(shù)實現(xiàn)采用了比較測量技術(shù)來提供過程控制監(jiān)控。

如今，傳感器技術(shù)已經(jīng)從最初的單激光掃描器轉(zhuǎn)向了許多進入市場的新技術(shù)，能夠在短時間內(nèi)對完整的部件進行數(shù)字化掃描，提供完整的幾何知識。大多數(shù)新一代智能傳感器解決方案都太過笨重，無法由傳統(tǒng)的CMM攜帶，而且需要更多的靈活性，因為這是光學(xué)測量傳感器的一個更大的問題。

數(shù)字工廠的制造測量應(yīng)該能夠確定所有制造的錯誤，并立即與流程進行溝通，以提供實時修正，以替代傳統(tǒng)的“尾門測量”過程(通常使用CMM)，這將增加額外的成本，并有可能在識別出錯誤之前銷毀整批零件。最終檢驗仍將是某些行業(yè)的一項監(jiān)管要求，但由于在生產(chǎn)過程中應(yīng)用的測量和控制，部分一致性應(yīng)該是高的。

如果機器人坐標(biāo)測量機(RCMM)能夠進入生產(chǎn)過程，并且提供CMM數(shù)據(jù)(絕對精度)，機器人的測量精度必須大大提高。6軸機器人從來沒有為測量應(yīng)用設(shè)計過，隨著目前市場的發(fā)展，機器人應(yīng)用在測量工作仍然是一個小眾應(yīng)用領(lǐng)域，機器人行業(yè)沒有多大興趣開發(fā)一個真正的測量機器人。ABB在2017年初收購了西班牙測量公司NUB3D，這是測量機器人發(fā)展的的的第一個跡象。

傳統(tǒng)的CMM提供了出色的重復(fù)性和準(zhǔn)確性，而今天的機器人為一些測量應(yīng)用提供了足夠的重復(fù)性和非常有限的準(zhǔn)確性。與機械臂不同的是，CMM框架被故意設(shè)計的僵硬，這增加了機器人的測量問題。此外，在過去的幾年中，對正交CMM的熱行為進行了深入的研究，并通過各種熱補償解決方案來適應(yīng)在生產(chǎn)層上的CMM安裝。機械臂的熱膨脹對機器人的測量應(yīng)用來說變得越來越重要了。



用測量方法提高機器人的準(zhǔn)確性

目前，6軸工業(yè)機器人采用了各種校準(zhǔn)方法，來改進或消除機器人在自動化測量解決方案中產(chǎn)生的誤差。6軸移動臂CMM (PCMM)在提供精確的生產(chǎn)測量方面已經(jīng)取得了巨大的進展，并且已經(jīng)被證明是激光掃描傳感器的載體，雖然其不如傳統(tǒng)的CMM精確。

鑒于目前正應(yīng)用于測量應(yīng)用的機器人數(shù)量，機器人在自動化測量過程中扮演著越來越重要的角色，自動化測量技術(shù)正在快速發(fā)展，在未來的幾年里，我們將見證新一代機器人測量解決方案的出現(xiàn)。