康耐視視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)（上海）有限公司

一汽-大眾長(zhǎng)春發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)器工廠（EA211發(fā)動(dòng)機(jī)工廠）于2016年全面建成和投產(chǎn)后，進(jìn)一步強(qiáng)化了一汽-大眾動(dòng)力總成供應(yīng)鏈。EA211發(fā)動(dòng)機(jī)工廠擁有高精度的加工中心、世界一流的生產(chǎn)線和智能化工藝，采用大眾康采恩生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，主要制造基于德國(guó)大眾最新MQB平臺(tái)的EA211系列發(fā)動(dòng)機(jī)，并且預(yù)留生產(chǎn)1.4LMPI、1.2L TSI、1.0L TSI及混合動(dòng)力機(jī)型的能力。

人工上料方式影響生產(chǎn)節(jié)拍，引發(fā)質(zhì)量隱患

發(fā)動(dòng)機(jī)作為汽車(chē)的心臟，其質(zhì)量與性能的好壞，決定了汽車(chē)運(yùn)行的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、平穩(wěn)性和環(huán)保性。而發(fā)動(dòng)機(jī)的制造水平，在很大程度上取決于其零部件的加工質(zhì)量。缸體和缸蓋是發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件，它們的質(zhì)量直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。

在EA211發(fā)動(dòng)機(jī)工廠的缸體和缸蓋上料工序中，有五個(gè)工位是人工上料的方式來(lái)進(jìn)行工件的轉(zhuǎn)移。但是，在生產(chǎn)過(guò)程中，這種人工方式遇到了棘手問(wèn)題。

由于上料工位是人工手動(dòng)操作，因此工作速度慢，嚴(yán)重影響生產(chǎn)節(jié)拍。另外，因?yàn)椴僮鞴げ荒芡耆凑詹僮魇謨?cè)操作，會(huì)造成缸體、缸蓋的定位孔和加工孔不同程度的磨損，以及缸體在精加工托盤(pán)上的位置發(fā)生變化。這樣就導(dǎo)致在后續(xù)的自動(dòng)裝配工序時(shí)，機(jī)器人會(huì)碰到缸體內(nèi)表面，出現(xiàn)凹痕和劃傷，使缸體整體密封性變差。而定位孔和加工孔的磨損將導(dǎo)致后續(xù)的攻絲螺紋不完整，在安裝螺絲時(shí)會(huì)受力甚至傾斜，造成缸體直接報(bào)廢的嚴(yán)重后果。

為提升生產(chǎn)效率，消除質(zhì)量隱患，EA211發(fā)動(dòng)機(jī)工廠決定進(jìn)行技術(shù)改造，引入先進(jìn)的視覺(jué)技術(shù)，引導(dǎo)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)對(duì)缸體的快速精確抓取。

EA211發(fā)動(dòng)機(jī)工廠對(duì)視覺(jué)方案有明確的訴求：視覺(jué)系統(tǒng)精度在0.3mm，需要克服現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境光照的不利影響；抓取夾具設(shè)計(jì)的是三面六個(gè)定位銷，視覺(jué)系統(tǒng)要能滿足三個(gè)方向的角度要求。由于車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)MESS系統(tǒng)的原因，只能用一個(gè)程序抓取多種不同型號(hào)的缸體和缸蓋，它們的特征點(diǎn)不完全一樣，尺寸有偏差，而且工件注塑也會(huì)有誤差，因此視覺(jué)系統(tǒng)要能實(shí)現(xiàn)用一個(gè)程序引導(dǎo)機(jī)器人快速精準(zhǔn)抓取多種型號(hào)的工件。

另外，對(duì)選擇解決方案提供商，EA211發(fā)動(dòng)機(jī)工廠也有自己的考慮?！皬氖乱曈X(jué)檢測(cè)行業(yè)要滿10年，技術(shù)服務(wù)人員應(yīng)是工廠本地人員，后續(xù)技術(shù)服務(wù)要能和我們的技術(shù)人員緊密配合?！惫S生產(chǎn)負(fù)責(zé)人強(qiáng)調(diào)，“另外，在大眾公司應(yīng)該有5個(gè)以上視覺(jué)檢測(cè)方面的部署項(xiàng)目。”

高性價(jià)比的康耐視3D視覺(jué)技術(shù)，引導(dǎo)機(jī)器人精準(zhǔn)抓取

在此之前，康耐視已經(jīng)在一汽-大眾多個(gè)車(chē)間擁有眾多成功應(yīng)用，如總裝車(chē)間引導(dǎo)機(jī)器人抓取車(chē)輛備胎、涂裝車(chē)間檢測(cè)車(chē)輛落位滑鞘到位、發(fā)動(dòng)機(jī)廠變速器錯(cuò)漏裝及齒輪型號(hào)檢測(cè)、新能源車(chē)間利用A5000引導(dǎo)機(jī)器人抓取電池模組外殼等。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況、設(shè)備特點(diǎn)和檢測(cè)需求，康耐視向EA211發(fā)動(dòng)機(jī)工廠推薦了VisionPro?視覺(jué)軟件3D版。因?yàn)闊o(wú)論是執(zhí)行一次輪廓測(cè)量還是掃描整個(gè)三維表面，該軟件都能提供最強(qiáng)大和穩(wěn)定的三維機(jī)器視覺(jué)工具，實(shí)現(xiàn)超越二維機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的高精度表面特征測(cè)量。高分辨率3D圖像配備業(yè)界領(lǐng)先的康耐視3D視覺(jué)工具，可為裝配驗(yàn)證、在線測(cè)量和機(jī)器人引導(dǎo)等應(yīng)用提供可靠、準(zhǔn)確的解決方案。

在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，確定工作范圍之后，機(jī)器人配合視覺(jué)進(jìn)行相機(jī)標(biāo)定，完成檢測(cè)程序，一切就緒后開(kāi)始測(cè)試。結(jié)果令人驚嘆：在缸體位置度、高度發(fā)生變化時(shí)，經(jīng)過(guò)視覺(jué)檢測(cè)后給出的修正坐標(biāo)，可以精準(zhǔn)地引導(dǎo)機(jī)器人找到定位孔，完全達(dá)到工廠要求。

生產(chǎn)效率大幅提高，良品率增至99.4%

在實(shí)際運(yùn)行中，康耐視反復(fù)雕琢其解決方案，不斷優(yōu)化方案細(xì)節(jié)。

（1）相機(jī)選型 由于機(jī)器人在拍攝位置可以靜止不動(dòng)1s左右，所以未選用500萬(wàn)像素的全局快門(mén)工業(yè)相機(jī)，而是選擇了卷簾快門(mén)1000萬(wàn)像素相機(jī)，光源由原來(lái)的2根藍(lán)色條形光源增加至4根。

（2）夾具 更改夾具，增加1個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)用來(lái)輔助角度矯正并且去掉1個(gè)定位銷。

（3）多種型號(hào)工件測(cè)量 康耐視請(qǐng)工廠提供“零誤差”工件（就是三坐標(biāo)測(cè)量后基本接近生產(chǎn)圖樣尺寸的工件），分別測(cè)試四種型號(hào)的缸體和四種型號(hào)的缸蓋，尋找特征規(guī)律，找到幾種型號(hào)通用的特征點(diǎn)。

（4）光線問(wèn)題 在相機(jī)和光源整體結(jié)構(gòu)外增加遮光板，既可以屏蔽外界光又可以保證條光的聚集性。

目前，EA211發(fā)動(dòng)機(jī)工廠在車(chē)間已經(jīng)成功部署了康耐視3D視覺(jué)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人高精度快速抓取發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋，極大提高了生產(chǎn)效率（見(jiàn)圖1）。另外，工廠將節(jié)約下來(lái)的5個(gè)工位共計(jì)10位工人，投入到了其他工位。原有工位和新加工位創(chuàng)造的價(jià)值已經(jīng)達(dá)到原有的兩倍之多，整體的生產(chǎn)成本大幅度下降。

圖1 缸體引導(dǎo)

“實(shí)際視覺(jué)精度超過(guò)預(yù)期，降低了對(duì)角度的要求，而且穩(wěn)定的光環(huán)境保證了檢測(cè)效果，現(xiàn)在，四種型號(hào)工件可以通用一個(gè)程序引導(dǎo)機(jī)器人抓取，非常方便車(chē)間的生產(chǎn)?！惫S生產(chǎn)負(fù)責(zé)人高興地說(shuō)道，“而且引導(dǎo)效果穩(wěn)定，自動(dòng)化上料速度遠(yuǎn)超人工上料，缸體磨損基本不再出現(xiàn)，工件良品率從96%提升至99.4%左右?！?/p>

結(jié)語(yǔ)

視覺(jué)檢查在替代傳統(tǒng)人工檢查的時(shí)候，出于對(duì)新技術(shù)的陌生感，人們往往會(huì)對(duì)其可靠性存在疑慮。

現(xiàn)在，EA211發(fā)動(dòng)機(jī)工廠的視覺(jué)引導(dǎo)機(jī)器人抓取工件項(xiàng)目，已經(jīng)成為全廠的經(jīng)典學(xué)習(xí)案例，也順利實(shí)現(xiàn)了車(chē)間提倡的口號(hào)——“開(kāi)源節(jié)流合理化建設(shè)，把問(wèn)題點(diǎn)消除，把不可能實(shí)現(xiàn)！”

“與康耐視合作是比較明智的選擇，最打動(dòng)我的是康耐視技術(shù)團(tuán)隊(duì)的專業(yè)性、項(xiàng)目的整體把控能力和對(duì)細(xì)節(jié)的注重。我們沒(méi)有想到的一些項(xiàng)目細(xì)節(jié)和問(wèn)題，他們都能全面考慮和配合，并提供可行性建議?！盓A211發(fā)動(dòng)機(jī)工廠負(fù)責(zé)人對(duì)康耐視的技術(shù)水準(zhǔn)和服務(wù)質(zhì)量高度點(diǎn)贊，“和專業(yè)團(tuán)隊(duì)合作，可以精準(zhǔn)、輕松地完成項(xiàng)目。本次技改完美解決了車(chē)間面臨的技術(shù)難題，未來(lái)有機(jī)會(huì)我們會(huì)期待和康耐視的再次攜手合作！”