王誼

摘 要：隨著科技發(fā)展迅速，工業(yè)機器人在各行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。文章根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)中電機裝配工藝的需求，設(shè)計了一條基于工業(yè)機器人的自動裝配生產(chǎn)線，包括ABB機器人、立體倉庫、工業(yè)相機、裝配模塊及RFID模塊等。工業(yè)機器人通過I/O板控制上料單元推送法蘭，PLC控制系統(tǒng)通過工業(yè)以太網(wǎng)或硬件接口與工業(yè)相機、裝配模塊進行通信。機器人將待裝配工件抓取至相機處進行檢測，符合裝配條件時進行裝配。實踐表明該系統(tǒng)能夠滿足生產(chǎn)裝配要求，有效提高生產(chǎn)效益。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機器人;機器視覺;裝配生產(chǎn)線;PLC控制

0? ? 引言

近年來，隨著“中國制造2025”發(fā)展戰(zhàn)略的逐步推進，生產(chǎn)制造行業(yè)逐漸使用工業(yè)機器人代替人類進行產(chǎn)品的加工和裝配，有效解決人工分揀裝配效率低、生產(chǎn)強度大、裝配效率低等缺點[1-2]。同時，機器人分揀和裝配可以靈活的根據(jù)生產(chǎn)要求進行調(diào)整以滿足生產(chǎn)工藝要求，對柔性化生產(chǎn)具有重要的意義。

在裝備制造行業(yè)中，裝配零部件多元化，目標零件顏色、形狀、角度多樣化，導致生產(chǎn)線智能化和柔性化程度較低。隨著機器視覺技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)機器人結(jié)合機器視覺技術(shù)，可有效提高工件的檢測率、識別的準確度，從而提高產(chǎn)品裝配的合格率[3-6]?，F(xiàn)有關(guān)于工業(yè)機器人裝配的生產(chǎn)線，僅用機器人作為貨物的碼放、搬運等功能，工業(yè)機器人的利用率低。本文針對電機關(guān)節(jié)部件裝配技術(shù)，設(shè)計了一套集立體倉庫、視覺識別、RFID讀寫、工件裝配于一體的工業(yè)機器人自動裝配生產(chǎn)線。通過實際生產(chǎn)測試，該系統(tǒng)能夠滿足生產(chǎn)工藝要求。

1? ? 裝配生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)設(shè)計

機器人裝配生產(chǎn)線可實現(xiàn)關(guān)節(jié)底座和法蘭的上料、輸送、檢測、裝配和入庫過程，主要由一臺六自由度ABB工業(yè)機器人、快換裝置、視覺模塊、立體倉庫、上料輸送單元、安裝模塊及PLC主控系統(tǒng)等組成，如圖1所示。一個關(guān)節(jié)部件的裝配主要包括倉庫取放料、上料單元推料輸送、相機拍照識別顏色及形狀、RFID讀取與寫入、變位機旋轉(zhuǎn)及零件裝配等環(huán)節(jié)。

2? ? PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

該裝配生產(chǎn)線的主控系統(tǒng)選用西門子S7-1200。PLC控制程序包括復位程序、視覺通信程序、變位機控制程序、機器人通信程序、RFID數(shù)據(jù)讀寫程序等功能模塊程序。程序運行前進行復位，復位完成后，主程序調(diào)用運行程序，機器人依次從抓取關(guān)節(jié)底座和輸出法蘭，分別通過相機識別檢測，將符合條件的關(guān)節(jié)底座與法蘭在裝配模塊進行安裝，安裝完成后返回立體倉庫。

PLC控制系統(tǒng)通過以太網(wǎng)與立體倉庫、工業(yè)相機、裝配模塊及HMI觸摸屏實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，變位機模塊及RFID檢測模塊分別通過RS485接口、RS232接口與PLC主控系統(tǒng)相連。

3? ? 機器人裝配系統(tǒng)

工業(yè)機器人需要抓取底座和吸取法蘭，為了提高生產(chǎn)效率，給機器人配備快換裝置。快換裝置一端安裝在機器人法蘭盤，另一端分別安裝在弧口手爪和吸盤工具上，既確保夾具所需要的氣壓，也保證了夾具信號的反饋[7]。該生產(chǎn)線中使用了4組氣流通道和12組信號通道的快換裝置，如圖2所示。

機器人程序包括復位程序、通信程序、工具抓取程序、工件識別及裝配程序。機器人與PLC需要信息交互，機器人通過對PLC發(fā)送控制字指令，觸發(fā)變位機旋轉(zhuǎn)、RFID檢測模塊讀寫等功能（見表1）。同時，PLC向機器人反饋相應(yīng)的拍照信息，機器人通過判斷反饋信息對所抓取工件進行固定、裝配或返庫。

4 結(jié)語

本文根據(jù)關(guān)節(jié)部件的實際裝配生產(chǎn)環(huán)境，將機器人裝配與視覺檢測結(jié)合，搭建一個基于機器視覺的機器人裝配生產(chǎn)線，詳細分析了工藝生產(chǎn)流程、PLC控制程序流程及機器人編程流程與方法。經(jīng)過調(diào)試和試生產(chǎn)，該生產(chǎn)線運行穩(wěn)定，裝配合格率滿足工藝要求，生產(chǎn)情況良好，更好地提高機器人自動裝配生產(chǎn)線的柔性化程度。

[參考文獻]

[1]張卓群，曹洪滔.“中國制造 2025”背景下的遼寧智能裝備制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展[J].沈陽大學學報（社會科學版），2018（2）：129-132.

[2]穆馨.中國制造2025對工業(yè)機器人發(fā)展的促進[J].內(nèi)燃機與配件，2017（11）：112-114.

[3]胥磊.機器視覺技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].設(shè)備管理與維修，2016（1）：1-3.

[4]孫英飛，羅愛華.我國工業(yè)機器人發(fā)展研究[J].科學技術(shù)與工程，2012（12）：2912-2918.

[5]李方園，呂林鋒.基于視覺引導的機器人沖壓上下料解決方案[J].自動化博覽，2020（5）：54-57.

[6]雍洋洋，張廣才，高新浩，等.基于機器視覺的機器人裝配工作站系統(tǒng)設(shè)計與研究[J].機械制造與自動化，2018（5）：184-186.

[7]文清平.基于工業(yè)機器人上下料的多工位機加工生產(chǎn)線設(shè)計[J].機床與液壓，2020（17）：49-52.

（編輯 姚 鑫）