汽車行業(yè)沖壓生產(chǎn)過程中，需要對板料進行對中才能實現(xiàn)自動化上料，而行業(yè)中解決方案大多為重力對中、機械對中和視覺對中，重力對中和機械對中系統(tǒng)響應(yīng)速度慢、部件易磨損，且不能滿足高速沖壓線；而視覺對中具有響應(yīng)速度快、系統(tǒng)穩(wěn)定性強、維護工作量小、板料形狀適用性強，且可以滿足高速自動化生產(chǎn)線。

隨著人們生活水平的提高和科技的不斷進步，汽車生產(chǎn)技術(shù)日趨成熟，為了響應(yīng)市場需求，滿足人們對汽車高質(zhì)量、高性能的需求，汽車制造業(yè)中高速沖壓生產(chǎn)線應(yīng)用日趨廣泛。適應(yīng)于高速沖壓線，視覺對中系統(tǒng)為其提供了不可或缺的技術(shù)保障，本文就著重對高速沖壓生產(chǎn)線中視覺對中系統(tǒng)技術(shù)進行闡述，分析日常生產(chǎn)運行過程中的常見問題和處理措施?，F(xiàn)場布局

本生產(chǎn)線設(shè)計節(jié)拍為15spm，整線由拆垛系統(tǒng)、清洗涂油系統(tǒng)、視覺對中系統(tǒng)、板料及沖壓件傳輸機器人、t壓力機、t壓力機、三臺t壓力機、出料傳輸系統(tǒng)、自動裝箱系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。圖1所示為拆垛對中布局圖，線首部分由拆垛系統(tǒng)1、拆垛系統(tǒng)2、拆垛機器人1、拆垛機器人2、進料皮帶機、清洗機、涂油機及視覺對中系統(tǒng)組成。

拆垛對中布局圖視覺對中系統(tǒng)

系統(tǒng)組成

視覺對中系統(tǒng)由視覺皮帶機、上料皮帶機、上料機器人1(含控制系統(tǒng))、上料機器人2(含控制系統(tǒng))、網(wǎng)絡(luò)交換機、工控機、視覺相機1、視覺相機2、視覺照明系統(tǒng)、整線主控plc及其他控制單元組成。視覺相機、工控機、上料機器人和主控plc通過預(yù)設(shè)的profinet通訊網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)的傳輸。

工控機中預(yù)裝了視覺軟件，通過工控機網(wǎng)卡將2臺視覺相機聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，視覺機器人1控制系統(tǒng)選配了profinet通訊卡，從而通過網(wǎng)絡(luò)交換機將工控機中視覺相機、工控機、機器人控制系統(tǒng)集成在了同一個profinet網(wǎng)絡(luò)中，機器人控制系統(tǒng)通過profinet網(wǎng)絡(luò)與主控plc實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和交互。

系統(tǒng)工藝流程

調(diào)試運行：新零件上線調(diào)試時，首先在各單元設(shè)定對應(yīng)的零件編碼和零件名稱，然后啟動拆垛系統(tǒng)并設(shè)定拆垛機器人運行軌跡，拆垛機器人搬運一張板料放置于進料皮帶機，手動搬運板料至視覺皮帶上，根據(jù)板料特征制作視覺模板，然后將視覺系統(tǒng)切換至離線狀態(tài)并手動拍照，拍照完成后手動運行視覺皮帶機和上料皮帶機，將板料運送至上料皮帶；依據(jù)拍照數(shù)據(jù)設(shè)定上料機器人beforepick點、pick點、afterpick點位置，根據(jù)板料在模具中的狀態(tài)設(shè)定上料機器人beforedrop點、drop點、afterdrop點位置，逆序運行設(shè)定waitload點、outload點、waitunload點、outunload點位置并保存機器人軌跡；將機器人運行至等待位，視覺切換至在線狀態(tài)，準(zhǔn)備自動生產(chǎn)。

自動運行：按下整線循環(huán)啟動按鈕，拆垛工位機器人開始進行拆垛并運送板料至送料皮帶和清洗機、涂油機，經(jīng)清洗涂油后將板料運送至對中皮帶，對中皮帶檢測皮帶機有料并停止運行，主控plc根據(jù)預(yù)設(shè)的程序發(fā)送預(yù)啟動皮帶機指令并由此指令觸發(fā)視覺相機拍照，視覺相機拍照完成后，工控機將計算板料位置數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)板料模板的數(shù)據(jù)進行比對、計算；同時主控plc控制對中皮帶將板料運送至上料皮帶和上料機器人工位，上料機器人根據(jù)工控機傳送的板料位置數(shù)據(jù)進行計算，然后上料機器人修正pick位置、抓料，上料機器人運送板料至t壓力機，上料機器人投放板料后返回等待位置。整個系統(tǒng)進入下一循環(huán)。

視覺模板

新零件上線時，在整線控制系統(tǒng)中設(shè)定對應(yīng)的零件編碼，相應(yīng)的在工控機中設(shè)定對應(yīng)的零件編碼，手動從拆垛工位運送一張板料至對中皮帶機，使用預(yù)裝在工控機中的視覺軟件切換相機為手動模式，觸發(fā)視覺相機拍照，在軟件制作視覺模板：設(shè)定視覺特征—設(shè)定搜索范圍—設(shè)定特征得分下限—設(shè)定旋轉(zhuǎn)許可角度—特征training—查驗特征—保存模板—切換相機為自動模式—運送板料至上料工位—設(shè)定上料機器人pick和drop軌跡。關(guān)于視覺模板特征，設(shè)定過多的特征或許會影響數(shù)據(jù)傳輸速度，導(dǎo)致故障率提升；而設(shè)定的太少則不能準(zhǔn)確識別板料位置；一般單件設(shè)定1～2個特征，雙件設(shè)定2～4個特征，且每個零件至少1個特征。

信號交互

整線主控plc與上料機器人1、上料機器人2、視覺相機、工控機之間通過profinet通訊進行信號交互，主要信號為皮帶機預(yù)啟動、觸發(fā)相機拍照、相機拍照完成、手動拍照、板料坐標(biāo)x、y和轉(zhuǎn)角deg。

主控plc與機器人1/2

機器人與工控機

板料位置數(shù)據(jù)

控制原理

整線具備生產(chǎn)條件后，在整線主控臺進行整線啟動，整線所有機器人運行至等待工位，拆垛工位機器人將板料從拆垛臺搬運至送料皮帶，經(jīng)清洗機清洗和涂油機涂油后，板料到達(dá)對中皮帶，對中皮帶板料傳感器檢測到有料后發(fā)信號給主控plc，主控plc運行對中皮帶停止控制程序，該控制程序按照預(yù)設(shè)的公式進行計算并停止皮帶運行，然后運行皮帶停穩(wěn)濾波程序；此時主控plc觸發(fā)對中皮帶預(yù)啟動指令，并且觸發(fā)視覺相機拍照(圖4)，視覺相機拍照完成后發(fā)送triggerdone指令給機器人控制系統(tǒng)，同時工控機計算板料位置數(shù)據(jù)并傳送給上料機器人控制系統(tǒng)，對中皮帶和上料皮帶以對中皮帶機為基準(zhǔn)同時啟動并且運行定長mm，此時板料已經(jīng)運送至上料皮帶，上料機器人也已經(jīng)運行到了上料皮帶上方，上料機器人控制系統(tǒng)計算接收到的板料位置數(shù)據(jù)和修正pick位置軌跡進行板料抓取，上料機器人按照預(yù)先設(shè)定的運行軌跡將板料準(zhǔn)確的放入首臺壓力機的模腔內(nèi)，整個系統(tǒng)進入下一個循環(huán)。

觸發(fā)視覺相機拍照plc程序常見問題及處理措施

在生產(chǎn)過程中，系統(tǒng)的可靠運行無疑是每一位設(shè)備運營管理者最期望的，根據(jù)經(jīng)驗總結(jié)了以下常見問題及處理措施(表4)。在生產(chǎn)現(xiàn)場出現(xiàn)最多的就是找不到視覺特征、板料照片反光和視覺得分低，一般需要進行如下處理：調(diào)整板料在托盤位置/調(diào)整拆垛機器人投放板料位置/檢查調(diào)整皮帶機、減少涂油機噴油量/適當(dāng)調(diào)大清洗機擠干輥壓力、清理皮帶機底板/清理皮帶/增大板料與皮帶機底板間色差/優(yōu)化視覺特征位置；除此之外，要按照維護保養(yǎng)計劃定期對通訊線纜、線纜接頭、皮帶機傳動裝置、視覺燈具進行檢查和維護保養(yǎng)。

常見問題及處理措施結(jié)束語

隨著視覺系統(tǒng)應(yīng)用的普及和技術(shù)的不斷完善，相信視覺對中系統(tǒng)在汽車以及家電等行業(yè)沖壓自動化生產(chǎn)中使用越來越廣泛，其產(chǎn)品應(yīng)用方案也日趨成熟、穩(wěn)定，視覺系統(tǒng)精度、性能也會逐步得到提升，為高速沖壓自動化提供強有力的技術(shù)保障。



——來源：《鍛造與沖壓》年第21期