基于工業(yè)機器人的攝像頭自動化組裝測試生產(chǎn)線設(shè)計

廖碧文

摘? 要：由于工業(yè)4.0科技革命的興起，很多企業(yè)開始積極引進工業(yè)智能機器人，因而越來越多高頻、智能的工業(yè)自動生產(chǎn)線得到廣泛應(yīng)用。在此科技背景下，文章主要運用理論結(jié)合實踐的研究手法，以攝像頭自動化組裝測試生產(chǎn)線為研究對象，介紹了自動化組裝測試生產(chǎn)線的設(shè)計流程。通過對市場現(xiàn)有手工生產(chǎn)線的自動化升級改造、優(yōu)化和模塊化設(shè)計，使生產(chǎn)線更加符合市場個性化和多樣化的需求，提高企業(yè)生產(chǎn)車間的自動化水平和生產(chǎn)效率，達到提升生產(chǎn)效益的目的。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機器人;攝像頭;自動化生產(chǎn)線

中圖分類號：TP242 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2020）15-0022-02

Abstract： Due to the rise of the scientific and technological revolution of Industrial 4.0， many enterprises begin to actively introduce industrial intelligent robots， so more and more high-frequency and intelligent industrial automatic production lines are widely used. Under this scientific and technological background， this paper mainly uses the research technique of combining theory with practice， takes the camera automatic assembly and test production line as the research object， and introduces the design process of the automatic assembly and test production line. Through the automatic upgrading， optimization and modular design of the existing manual production line in the market， it is supposed to make the production line more in line with the personalized and diversified needs of the market， improve the automation level and production efficiency of the production workshop of the enterprise，and achieve the purpose of improving production efficiency.

Keywords： industrial robot; camera; automatic production line

目前，工業(yè)生產(chǎn)線自動化已經(jīng)成為當下企業(yè)發(fā)展的趨勢。工業(yè)機器人逐漸在柔性生產(chǎn)和自動生產(chǎn)領(lǐng)域中的傳統(tǒng)行業(yè)升級改造、取代人工和從事繁重的工作等方面扮演著重要角色，能提高生產(chǎn)效率并節(jié)約生產(chǎn)成本。目前，大多數(shù)的攝像頭生產(chǎn)組裝為人工作業(yè)，不僅需要大量的人力，而且產(chǎn)品的生產(chǎn)效率與質(zhì)量得不到嚴格的控制，從而導(dǎo)致企業(yè)在市場競爭中處于不利地位，所以進行攝像頭組裝測試生產(chǎn)線自動化改造設(shè)計，提高生產(chǎn)車間的自動化水平刻不容緩。因此，某企業(yè)為了提高攝像頭零件組裝測試的生產(chǎn)效率，提出基于機器人在攝像頭組裝測試過程的自動生產(chǎn)線設(shè)計需求。經(jīng)過設(shè)計改造，很大程度上提高了企業(yè)的自動化水平和生產(chǎn)加工精度，獲得較好的經(jīng)濟效益。

1 攝像頭組裝測試生產(chǎn)線整體布局

攝像頭有SVS和RVC兩種，主要由尾線、固定螺絲、支架、后蓋、PCBA1（SVS&RVC）、PCBA2（RVC）、鏡頭模組、裝飾蓋等組成。基于智能工業(yè)機器人的攝像頭組裝測試生產(chǎn)線采用模塊化設(shè)計，不僅易于維護，也可根據(jù)生產(chǎn)需要方便地增加或移除相應(yīng)的設(shè)備，是高性價比的柔性生產(chǎn)線。線體由滾子鏈輸送線、機械手、ICT在線測試儀、全自動在線在板燒錄測試平臺、激光分板站、AA設(shè)備、激光焊接工站、氣密性測試站和功能測試設(shè)備等組成，可完成攝像頭的一系列組裝和測試工序，獲得合格的成品。此外，所有的機構(gòu)都緊湊地安裝在鋁型材框架內(nèi)，不僅外形美觀，而且一定程度上減少了占地面積，方便產(chǎn)線的布局。整體布局如圖1所示。

2 攝像頭組裝測試生產(chǎn)線工藝分析

對于攝像頭組裝測試加工工藝性分析，是至關(guān)重要的技術(shù)準備。在規(guī)劃設(shè)計自動化組裝測試生產(chǎn)線之前，設(shè)計人員對攝像頭產(chǎn)品的加工精度和加工質(zhì)量等進行詳細的工藝分析，確定詳細的工藝流程圖、組裝檢測方法。如工件在各工序之間流轉(zhuǎn)時需要的翻轉(zhuǎn)、搬運等中間工位，零件流轉(zhuǎn)過程中所需的輸送平面、輸送方式，導(dǎo)向定位、信號檢測及機械手抓取工件時的定位、夾緊、松開、檢測等，這些工藝參數(shù)的確定，為整個自動化組裝測試生產(chǎn)線起到關(guān)鍵的作用。

經(jīng)過多次分析，最終確定該攝像頭組裝檢測工藝流程：PCBA拼板上料→PCBA自動進料到ICT進行測試→PCBA拼板自動上料進行燒錄（NG品自動回收）→自動翻轉(zhuǎn)180°→自動上料PCBA到分板載具（載具自動回流）→激光分板→PCBA自動下料擺盤（Tray盤自動上料）→PCBA2與后殼人工上料自動組裝→激光自動焊接前后蓋半成品→人工上下料進行氣密性和功能性測試→人工裝好尾線上料到轉(zhuǎn)盤自動完成裝飾蓋、支架組裝及測試→人工下料。

3 總體設(shè)計

攝像頭組裝測試自動化生產(chǎn)線是根據(jù)其工藝要求合理布局的。通過結(jié)合客戶工廠的占地面積、工件的組裝工藝、中間過程的儲料、專用設(shè)備的功能、機械手的承載、PCBA安全保護措施、工件的定位方式、物流輸送方式等多種條件考慮，最終確定了功能最優(yōu)、成本最低、占地面積較少的符合組裝測試工藝的自動化組裝測試攝像頭生產(chǎn)線。主要包括如下相關(guān)部分：

（1）上料設(shè)備：PCBA人工彈夾上料、自動送料。本部分工作系統(tǒng)主要由上料送板機構(gòu)、掃碼槍、推料氣缸、架體、PCBA入料機構(gòu)等組成。設(shè)備上具有工件定位、輸送導(dǎo)向、工件停止、到位檢測等機構(gòu)，主要工況流程：人工用上料小車將來料彈夾手動上料到自動傳輸線體，啟動程序自動入料到彈夾升降位（彈夾上料數(shù)量可按客戶需求進行制作）;拉料氣缸拉入PCBA，由程序自動分配PCBA1或PCBA2產(chǎn)品到移位翻轉(zhuǎn)機構(gòu);PCBA由移位機構(gòu)自動送到掃碼位識別綁定產(chǎn)品，并上傳到MES系統(tǒng)，然后進行相應(yīng)得ICT自動測試。為保證工件傳輸準確可靠，方便工序追蹤，人工上料和自動上料前都需掃碼綁定產(chǎn)品，治具流入每個工位時需經(jīng)RFID讀取識別。

（2）機器人系統(tǒng)：機器人系統(tǒng)是組裝檢測自動化生產(chǎn)線的重要組成部分，是運行速度快、定位精度高、回轉(zhuǎn)自由度多的智能化設(shè)備，是工件在各加工設(shè)備間流轉(zhuǎn)的主要執(zhí)行機構(gòu)。在攝像頭組裝檢測生產(chǎn)線中，傳輸線體自動送料，分板治具經(jīng)擋停機構(gòu)自動精確定位后，機械手自動抓取PCBA拼板到分板載具。Tray盤橫移機構(gòu)自動抓取空Tray盤到擺盤工位，經(jīng)激光切割后，機械手自動擺盤PCBA到Tray盤，自動取分板廢料到廢料桶，載滿PCBA的Tray托盤和分板載具自動流向下一工位，升降臺下降接駁空載具，如此循環(huán)往復(fù)。

（3）專用設(shè)備：本生產(chǎn)線可完成全自動在線拼板燒錄測試。全自動在線拼板燒錄測試平臺主要由行程可調(diào)氣缸、工業(yè)相機掃描模組、可快速更換治具針床、可快速更換燒錄平臺、FR系列燒錄器、測試儀表、NG產(chǎn)品分撿模組幾部分組成。本系統(tǒng)設(shè)計有別于傳統(tǒng)自動化測試設(shè)備，使用行程可調(diào)氣缸驅(qū)動可快速更換治具針床移動定位的方式，實現(xiàn)對PCBA的準確對針，確保不會因針床下壓過頭而損壞PCBA板。系統(tǒng)可全自動接駁SMT線，具有自動條碼掃描、自動N連板測試、自動N連板燒錄、自動不良標示、自動分撿不良品、自動收料等功能。

（4）組裝測試設(shè)備：人工上料到轉(zhuǎn)盤，自動完成裝飾蓋、支架組裝及尾線與Camera半成自動組裝及測試。本部分工程系統(tǒng)主要由凸輪分割器、掃碼槍、激光刻印機、六軸機械手、三軸機構(gòu)、螺絲槍、伺服壓機、開短路測試儀等組成。主要工藝流程：人工上下料→裝飾蓋壓入壓機→裝飾蓋檢測→支架上料→支架自動組裝→支架自動鎖螺絲→激光刻印→取料翻轉(zhuǎn)及檢測→尾線自動組裝→尾線壓入及測試（以保證工件完好無損、準確可靠的輸出）→人工下料，如此循環(huán)。

（5）功能測試設(shè)備：設(shè)備可通過人工上下料實現(xiàn)攝像頭功能自動化測試，主要由凸輪分割器、掃碼槍、氣缸、積分球、魚眼箱、平行光管組、電氣測試儀等組成。主要工藝流程：人工掃碼并把產(chǎn)品放進夾具→產(chǎn)品進行魚眼測試→產(chǎn)品進行色彩測試→產(chǎn)品進行MTF測試→產(chǎn)品進行電氣測試→產(chǎn)品進行預(yù)留測試→人工將產(chǎn)品取出并放入新產(chǎn)品，如此循環(huán)。

其中，魚眼測試系統(tǒng)由魚眼箱、光柵尺、氣缸、升降伺服等組成;MTF50測試系統(tǒng)由平行光管組、升降伺服、光柵尺等組成;色彩測試系統(tǒng)由升降模組和積分球組成。轉(zhuǎn)盤治具到位后，在伺服機構(gòu)的驅(qū)動下自動調(diào)焦和調(diào)整物距，并拍照上傳電腦，經(jīng)軟件算法分析分別完成魚眼、MTF/COLOUR和塵點/色彩測試。

電氣測試系統(tǒng)主要由電氣測試儀和控制軟件組成。轉(zhuǎn)盤治具到位，通過軟件控制完成電氣測試。

（6）線路布置及走向：它是指生產(chǎn)線中相關(guān)設(shè)備的動力線路、控制線路布置形式及相關(guān)走向。為方便走線和布線美觀，將線纜走線分成機臺鋁型材框架內(nèi)部和外部兩種走線方式。對于內(nèi)部的線纜，通過將機臺電控柜設(shè)置在下機架后半部，并在機臺大板上設(shè)置走線孔和線槽，讓線纜沿著線槽穿過走線孔直接接在電控柜的方式，使線纜長度最短，既節(jié)約成本，又顯得緊湊和美觀;對于外部的線纜，可沿流水線方向?qū)⑵涔潭ㄔ谳斔途€的鋁型材機架上，再接到總控柜，由于鋁型材有標準的成套安裝配件，不需自制，所以此方式不僅便于現(xiàn)場施工，線路布置也牢固、可靠、經(jīng)濟和美觀，而且還防干涉、防磕碰。

4 結(jié)束語

經(jīng)過測試驗證，基于工業(yè)機器人的攝像頭組裝測試生產(chǎn)線系統(tǒng)可以完成對攝像頭的組裝與測試等工藝過程。本系統(tǒng)自動化水平程度較高，定位精度好、通用性強，有效改善了目前手工PCBA測試及產(chǎn)能低下的現(xiàn)狀，如果將其投入生產(chǎn)，可減少人員勞動強度，降低運營成本，具有廣闊市場前景。

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