文/劉自龍，李峰，方芳·奇瑞汽車(chē)股份有限公司

圖像掃描對(duì)中技術(shù)在沖壓自動(dòng)化線的應(yīng)用

文/劉自龍，李峰，方芳·奇瑞汽車(chē)股份有限公司

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

本公司結(jié)合現(xiàn)有的自動(dòng)化沖壓線對(duì)中技術(shù)使用情況，對(duì)比拍打?qū)χ屑夹g(shù)和圖像掃描對(duì)中技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，在新的沖壓車(chē)間引進(jìn)了帶有先進(jìn)圖像掃描對(duì)中技術(shù)的高速?zèng)_壓生產(chǎn)線。

圖像掃描對(duì)中系統(tǒng)的組成

實(shí)現(xiàn)掃描對(duì)中功能的圖像自動(dòng)掃描對(duì)中系統(tǒng)，由傳送皮帶機(jī)、掃描儀照相機(jī)、對(duì)中臺(tái)和對(duì)應(yīng)的控制系統(tǒng)組成。傳送皮帶機(jī)負(fù)責(zé)將清洗涂油后的板料，經(jīng)過(guò)掃描儀照相機(jī)傳輸?shù)綄?duì)中臺(tái)進(jìn)行對(duì)中。掃描儀用于獲取當(dāng)前板料的位置圖片，該圖片用于與創(chuàng)建的圖片進(jìn)行對(duì)比。通過(guò)比較結(jié)果，可以確定板料在三個(gè)軸方向上的偏差，第一個(gè)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(duì)中臺(tái)負(fù)責(zé)板料的對(duì)中和是否是雙板料的檢測(cè)，以保證機(jī)械手抓取板料上料時(shí)位置的準(zhǔn)確性。

圖像掃描對(duì)中系統(tǒng)的工作原理

板料經(jīng)過(guò)皮帶機(jī)被傳送過(guò)掃描儀照相機(jī)，當(dāng)板料邊緣經(jīng)過(guò)掃描儀照相機(jī)時(shí)，開(kāi)始對(duì)該板料進(jìn)行掃描照相，通過(guò)在照片上搜索工件（或者工件的邊緣或輪廓），系統(tǒng)對(duì)關(guān)鍵位置進(jìn)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(lái)的照片進(jìn)行分析，計(jì)算出在皮帶機(jī)上的實(shí)際位置。

圖1 掃描與對(duì)中示意圖

圖2 圖像掃描對(duì)中系統(tǒng)的工作原理

控制器把該位置與示教時(shí)的板料位置進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比完成后將得出的結(jié)果送至伺服控制器，控制對(duì)中臺(tái)的對(duì)中電機(jī)進(jìn)行動(dòng)作，修正送來(lái)的板料與示教的板料位置偏差。通過(guò)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(huì)有過(guò)多點(diǎn)需要分析。如果參數(shù)值設(shè)置得太大，示教圖片相對(duì)應(yīng)點(diǎn)的數(shù)學(xué)計(jì)算過(guò)程就會(huì)非常復(fù)雜耗時(shí)，因?yàn)閽呙璧墓ぜc用于示教設(shè)置的工件總是會(huì)有一定差別，所以不可能將所有的點(diǎn)都與示教圖片中的點(diǎn)對(duì)上。為對(duì)應(yīng)點(diǎn)的數(shù)學(xué)計(jì)算過(guò)程設(shè)置一定的公差，可以提高配對(duì)效率。

圖像掃描對(duì)中系統(tǒng)的工作流程

圖像掃描對(duì)中系統(tǒng)的工作流程可以分為板料圖像掃描和對(duì)中臺(tái)進(jìn)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(guò)掃描儀和板料在對(duì)中臺(tái)上的過(guò)程，具體情況如圖3、4、5所示。

對(duì)中臺(tái)進(jìn)行定位

對(duì)中臺(tái)分為四層，分別來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的對(duì)中定位功能。每層的動(dòng)作均由伺服電機(jī)來(lái)完成，控制精度高。對(duì)中臺(tái)的對(duì)中分為兩種情況：?jiǎn)瘟掀碗p料片，每種情況的動(dòng)作不一樣，由控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)，具體情況見(jiàn)圖6。

⑴單料片，見(jiàn)圖7。單板料在對(duì)中臺(tái)上進(jìn)行對(duì)中定位時(shí)，第一層實(shí)現(xiàn)板料運(yùn)動(dòng)方向的前后位置定位；第二層實(shí)現(xiàn)與板料運(yùn)動(dòng)方向垂直方向的位置定位；第四層實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)方向的位置定位。

⑵雙料片，見(jiàn)圖8。雙板料實(shí)現(xiàn)對(duì)中定位時(shí)，第一層分為兩部分，各自單獨(dú)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)兩張板料運(yùn)動(dòng)方向的前后位置定位；第三層分為兩部分，各自單獨(dú)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)與板料運(yùn)動(dòng)方向垂直方向的位置定位；第二層分為兩部分，各自單獨(dú)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)方向的位置定位。

圖像掃描對(duì)中系統(tǒng)與拍打?qū)χ邢到y(tǒng)的對(duì)比

圖3 板料在掃描儀前

圖4 板料經(jīng)過(guò)掃描儀

圖5 板料在對(duì)中臺(tái)上

圖6 對(duì)中臺(tái)進(jìn)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(duì)中技術(shù)，圖像掃描對(duì)中技術(shù)對(duì)比于拍打?qū)χ屑夹g(shù)，具有很多的優(yōu)勢(shì)：圖像掃描對(duì)中系統(tǒng)不需要拍打，因此沒(méi)有編碼器，節(jié)省了編碼器和拍打機(jī)構(gòu)的絲桿傳動(dòng)等的投資；圖像掃描對(duì)中系統(tǒng)示教簡(jiǎn)單，只需要把板料反方向運(yùn)行，對(duì)板料進(jìn)行圖像掃描，即可實(shí)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(shí)需要調(diào)整拍打器的位置，需要很長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)示教調(diào)試；圖像掃描對(duì)中不需要拍打，因此不會(huì)因?yàn)榕拇蚱髋拇蚨斐砂辶系淖冃危粓D像掃描對(duì)中系統(tǒng)各個(gè)方向的對(duì)中同步進(jìn)行，對(duì)中速度更快，更適合于高速的自動(dòng)化生產(chǎn)線；圖像掃描對(duì)中系統(tǒng)相比于拍打?qū)χ邢到y(tǒng)，對(duì)中的范圍更大，允許的板料位置偏差更大，對(duì)線頭料垛的要求更低，更方便操作；圖像掃描對(duì)中系統(tǒng)的對(duì)中臺(tái)采用伺服控制系統(tǒng)，對(duì)中的精度更高。

圖像掃描對(duì)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(xiàng)目和最近兩年上的沖壓項(xiàng)目，都應(yīng)用了此項(xiàng)技術(shù)。在使用的過(guò)程中，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，沒(méi)有出現(xiàn)大的問(wèn)題，對(duì)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(lái)越多的應(yīng)用到此項(xiàng)技術(shù)。隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)生產(chǎn)效率和生產(chǎn)精度的要求越來(lái)越高，因此具有更大優(yōu)勢(shì)的圖像掃描對(duì)中技術(shù)在沖壓生產(chǎn)線的對(duì)中系統(tǒng)中會(huì)應(yīng)用的越來(lái)越多。