圖像掃描對中技術(shù)在沖壓自動化線的應(yīng)用

文/劉自龍，李峰，方芳·奇瑞汽車股份有限公司

圖像掃描對中技術(shù)在沖壓自動化線的應(yīng)用

文/劉自龍，李峰，方芳·奇瑞汽車股份有限公司

隨著技術(shù)的不斷進步，生產(chǎn)線的自動化程度越來越高，更多的機器取代了人工在生產(chǎn)過程中的操作。在汽車車身的沖壓生產(chǎn)中，板料對中是自動化生產(chǎn)的前提條件，采用圖像掃描對中技術(shù)對比以往的拍打?qū)χ屑夹g(shù)，對中精度更高，速度更快，而且設(shè)備的使用成本也進一步降低，因此該技術(shù)將會在自動化沖壓生產(chǎn)線中應(yīng)用越來越多。目前，許多汽車廠家出于經(jīng)濟、效率和投資中各方面的考慮，正在越來越多地使用圖像掃描對中技術(shù)。

本公司結(jié)合現(xiàn)有的自動化沖壓線對中技術(shù)使用情況，對比拍打?qū)χ屑夹g(shù)和圖像掃描對中技術(shù)的優(yōu)缺點，在新的沖壓車間引進了帶有先進圖像掃描對中技術(shù)的高速沖壓生產(chǎn)線。

圖像掃描對中系統(tǒng)的組成

實現(xiàn)掃描對中功能的圖像自動掃描對中系統(tǒng)，由傳送皮帶機、掃描儀照相機、對中臺和對應(yīng)的控制系統(tǒng)組成。傳送皮帶機負責將清洗涂油后的板料，經(jīng)過掃描儀照相機傳輸?shù)綄χ信_進行對中。掃描儀用于獲取當前板料的位置圖片，該圖片用于與創(chuàng)建的圖片進行對比。通過比較結(jié)果，可以確定板料在三個軸方向上的偏差，第一個是工件傳送方向Y，然后是工件傳送的交叉方向X和工件的傾斜角度方向C。對中臺負責板料的對中和是否是雙板料的檢測，以保證機械手抓取板料上料時位置的準確性。

圖像掃描對中系統(tǒng)的工作原理

板料經(jīng)過皮帶機被傳送過掃描儀照相機，當板料邊緣經(jīng)過掃描儀照相機時，開始對該板料進行掃描照相，通過在照片上搜索工件（或者工件的邊緣或輪廓），系統(tǒng)對關(guān)鍵位置進行分析，以確定工件的幾何形狀，并把其取到的照片發(fā)送至掃描儀控制器中，控制器把傳來的照片進行分析，計算出在皮帶機上的實際位置。

圖1 掃描與對中示意圖

圖2 圖像掃描對中系統(tǒng)的工作原理

控制器把該位置與示教時的板料位置進行對比，對比完成后將得出的結(jié)果送至伺服控制器，控制對中臺的對中電機進行動作，修正送來的板料與示教的板料位置偏差。通過設(shè)置最小邊緣，可以判斷邊緣的偏差是由于工件上的輕微彎曲還是由于工件的邊緣而產(chǎn)生。如果此參數(shù)設(shè)置得太小，工件邊緣就會有過多點需要分析。如果參數(shù)值設(shè)置得太大，示教圖片相對應(yīng)點的數(shù)學計算過程就會非常復(fù)雜耗時，因為掃描的工件與用于示教設(shè)置的工件總是會有一定差別，所以不可能將所有的點都與示教圖片中的點對上。為對應(yīng)點的數(shù)學計算過程設(shè)置一定的公差，可以提高配對效率。

圖像掃描對中系統(tǒng)的工作流程

圖像掃描對中系統(tǒng)的工作流程可以分為板料圖像掃描和對中臺進行定位兩部分。

板料圖像掃描

板料圖像掃描包括板料在掃描儀前、板料經(jīng)過掃描儀和板料在對中臺上的過程，具體情況如圖3、4、5所示。

對中臺進行定位

對中臺分為四層，分別來實現(xiàn)不同的對中定位功能。每層的動作均由伺服電機來完成，控制精度高。對中臺的對中分為兩種情況：單料片和雙料片，每種情況的動作不一樣，由控制器來實現(xiàn)，具體情況見圖6。

⑴單料片，見圖7。單板料在對中臺上進行對中定位時，第一層實現(xiàn)板料運動方向的前后位置定位；第二層實現(xiàn)與板料運動方向垂直方向的位置定位；第四層實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)方向的位置定位。

⑵雙料片，見圖8。雙板料實現(xiàn)對中定位時，第一層分為兩部分，各自單獨動作，實現(xiàn)兩張板料運動方向的前后位置定位；第三層分為兩部分，各自單獨動作，實現(xiàn)與板料運動方向垂直方向的位置定位；第二層分為兩部分，各自單獨動作，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)方向的位置定位。

圖像掃描對中系統(tǒng)與拍打?qū)χ邢到y(tǒng)的對比

圖3 板料在掃描儀前

圖4 板料經(jīng)過掃描儀

圖5 板料在對中臺上

圖6 對中臺進行定位

圖7 單料片定位

圖8 雙料片定位

作為一種新型的對中技術(shù)，圖像掃描對中技術(shù)對比于拍打?qū)χ屑夹g(shù)，具有很多的優(yōu)勢：圖像掃描對中系統(tǒng)不需要拍打，因此沒有編碼器，節(jié)省了編碼器和拍打機構(gòu)的絲桿傳動等的投資；圖像掃描對中系統(tǒng)示教簡單，只需要把板料反方向運行，對板料進行圖像掃描，即可實現(xiàn)示教，而傳統(tǒng)的拍打?qū)χ邢到y(tǒng)需要選擇拍打器，同時需要調(diào)整拍打器的位置，需要很長的時間來示教調(diào)試；圖像掃描對中不需要拍打，因此不會因為拍打器拍打而造成板料的變形；圖像掃描對中系統(tǒng)各個方向的對中同步進行，對中速度更快，更適合于高速的自動化生產(chǎn)線；圖像掃描對中系統(tǒng)相比于拍打?qū)χ邢到y(tǒng)，對中的范圍更大，允許的板料位置偏差更大，對線頭料垛的要求更低，更方便操作；圖像掃描對中系統(tǒng)的對中臺采用伺服控制系統(tǒng)，對中的精度更高。

圖像掃描對中技術(shù)在沖壓行業(yè)的應(yīng)用及發(fā)展前景

公司新規(guī)劃的項目和最近兩年上的沖壓項目，都應(yīng)用了此項技術(shù)。在使用的過程中，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)大的問題，對生產(chǎn)效率的快速提升發(fā)揮了積極的作用，同行業(yè)的其他廠家也越來越多的應(yīng)用到此項技術(shù)。隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷進步，對生產(chǎn)效率和生產(chǎn)精度的要求越來越高，因此具有更大優(yōu)勢的圖像掃描對中技術(shù)在沖壓生產(chǎn)線的對中系統(tǒng)中會應(yīng)用的越來越多。