埃尔森3D视觉在发动机生产制造多环节应用分享
2023年03月09日
以上这些词条近期经常出现在我们的生活中，随着国家双碳战略的持续推进，2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标越来越近。
乘用车作为燃油使用大户，电动化已是必然趋势，“新能源”、“动力电池”的热度持续攀升，但市场上传统燃油车仍将与电动车并行较长一段时间，商用车、工程机械、农机设备、航空设备、船舶、大型发电机组等设备在长时间内仍需要传统发动机提供动力，发动机制造业正朝着进一步降低油耗、提高能效、减少碳排放等高端化、高技术含量的方向优化发展。与此同时，混动方案、氢能源等新燃料方案也是电动化以外有力的动力供给解决方案，传统燃油发动机仍然大有可为。
无论是出于迎接电动化冲击还是提升自身品质的考量，自动化改造对于发动机制造商都是一个优选，只有不断提升加工质量、通过智能制造实现降本增效、提升产线柔性化程度，才能应对市场变化带来的换型、转产等风险。柔性产线的实现，3D视觉在其中将起到重要作用，已在并将在更多机器换人的生产场景中得到应用。
3D视觉在发动机柔性制造中的应用
01、3D视觉引导发动机缸体CNC上料
发动机缸体结构多样、造型复杂，为保证生产品质一般采用机床进行精密加工，在CNC上料环节采用3D视觉系统引导机器人实现胚料或半成品堆垛的拆解，使上料工位实现柔性化。
- 以上案例采用埃尔森AT-S1000-04A系列3D视觉相机，线激光方案具备良好的工件和环境适应性，体积小巧适合臂载安装；
- 用户只需投入简易托盘装载堆垛即可，无需频繁定制和切换定位工装或限位装置；
- 可以根据订单需求灵活切换不同类型、不同尺寸、不同表面特性的来料；
- 对于纯黑色缸体也可很好地识别。
02、3D视觉引导发动机缸盖加工线下料
加工好的缸盖经过输送带向后工位运送，通过3D视觉系统可实现工件的精准位姿获取和放置托盘的精定位，使下料工位部署更灵活。
- 以上案例采用埃尔森AT-S1000-04A系列3D视觉相机，线激光方案具备良好的工件和环境适应性，工位部署在窗边、光带下也不受影响；
- 视野范围内各类托盘的造型和颜色不影响识别准确性，通过3D视觉精定位，使托盘利用率达到最大，也无需对托盘放置位做工装限位；
- 双目结构更能保障精度稳定性，引导机器人抓取工件准确放置于托盘中，避免成品件放置时磕碰等损伤情况发生。
03、3D视觉引导发动机螺栓锁付
紧固件的工艺执行度对产品装配质量至关重要，尤其是大型多缸发动机，人工拧紧螺栓工作量繁重，个人经验、长时间从事重复劳作的注意力分散等会成为不可控风险。采用3D视觉系统能够实现机器人锁付的有效引导，提升装配锁紧工位的柔性程度。
- 以上案例采用埃尔森AT-S1000-06C-S型3D视觉相机，具备高精度、点云细腻的特点，满足装配工艺低容差的苛刻要求；
- 产品采用双目结构，精度输出具备较高的稳定性，确保现场不漏紧、不错紧；
- 3D视觉引导机器人携带专业拧紧枪等机构进行锁紧，避免人工干扰因素，能有效提升锁付的实施效率和装配良品率。
04、3D视觉引导发动机曲轴料框分拣上料
曲轴的造型呈螺旋状，较为复杂，定制工装困难，工件在料框中相互叠放的状态对识别也提出了挑战。采用3D视觉系统能够快速实现不同规格曲轴的上料，提高工位利用率，实现产线柔性生产。
- 以上案例采用埃尔森AT-S1000-04A系列3D视觉相机，根据用户现场部署情况采用臂载方式安装，通过臂展有效扩展视野，实现工件快速分拣上料；
- 同工位可根据订单生产安排处理多种来料，3D视觉系统可根据不同来料型号快速进行切换，也可实现新物料两小时内快速导入；
- 3D视觉系统内置完备的避障抓取策略，有效避免夹具入框抓取可能存在的框壁碰撞风险。
05、3D视觉引导发动机连杆料框无序分拣上料
连杆是发动机重要零配件，生产来料方式多为无序散乱堆放在料框中，工件较为沉重、型号多，人工分拣上料劳动强度非常大，采用3D视觉系统可以有效解放劳动力，提升劳动效率。
- 以上案例采用埃尔森AT-S1000-01C-H型3D视觉相机，能够有效获取细腻的点云数据，且成像和处理速度快，单件平均抓取节拍可达3s；
- 埃尔森为用户提供专业的离线仿真编程运行环境-LightBinPick，在此环境下，用户可通过软件导入3D相机、机器人品牌/型号、工件数模、料框等元素，通过设置环境参数模拟搭建真实的抓取场景，在项目初期阶段用户无需耗费大量人力、物力部署，即可快速进行项目的可行性评估；
- 无序分拣实施过程中，系统通过点云处理、深度学习、运动规划、多抓取位设置等多种处理方式和抓取策略的实施，实现安全生产，并满足现场对工件清框率的较高要求。
06、3D视觉引导发动机气缸套CNC上料
气缸套是发动机气缸的重要构成部件，加工环节涉及CNC加工，面对不同规格、颜色、尺寸的气缸套，3D视觉系统的引入可有效引导机器人实现自动上料，提升加工工位的柔性程度，增加换产的灵活性。
- 以上案例采用埃尔森AT-S1000-01A系列3D视觉相机，具备大视野、大景深，能够满足用户大尺寸料框的覆盖，精度依然满足用户远端工件准确抓取的要求；
- 产品采用线激光方案，具备良好的环境适应性，开放环境下的光照对定位识别无影响，用户无需增加遮光暗房等设施；
- 缸套均为不同规格的圆筒状工件，现场采用横向堆叠或纵向摆放多种方式，3D视觉系统可根据不同的摆放方式采取不同抓取策略，以保障横向工件堆垛不倒塌，纵向工件抓取时机械臂和夹具不与框壁碰撞，实现安全、高效生产。
- 3D视觉相机与机器人并行工作，除首次扫描外不占用工作节拍，上料效率得到大幅提升。
埃尔森将持续助力制造加工业产线自动化、柔性化升级，为广大自动化用户提供上下料、拆码垛、精密装配、路径规划、测量检测等工艺应用方向的工业3D视觉产品及解决方案，分享行业经验，共同为中国制造业良性发展添砖加瓦。
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图文来源 | 埃尔森智能科技
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展会预告：
· AHTE 2023
2023年7月5-8日 上海新国际博览中心
· AMTS & AHTE South China 2023
2023年10月11-13日 深圳国际会展中心（宝安新馆）
