應用案例 | 基于三維視覺的汽車零件自動化擰緊解決方案
發(fā)布時間：2023-12-01 11:47:39 作者：顯揚科技
Part.1 引言
隨著人們生活水平的提高,，汽車作為理想的代步工具，逐漸成為人們生活中不可或缺的一部分,。汽車的廣泛應用，大大增加了汽車制造業(yè)的負荷,。因此,，如何提高生產(chǎn)效率和汽車性能，成為汽車制造業(yè)的首要關注話題,。
Part.2 整車性能的關鍵：零件擰緊
裝配一輛汽車由大約2萬個零件組成,，其中鐵制零件占絕大多數(shù)。在汽車生產(chǎn)過程中,，很多零部件需要進行擰緊操作,，如螺絲、螺母等,。作為汽車制造的核心環(huán)節(jié)之一,，正確的擰緊操作對于汽車的安全性和可靠性至關重要。
汽車生產(chǎn)過程中,，涉及諸多螺栓的擰緊裝配要求,，大多數(shù)涉及到汽車的行駛安全，合理準確的裝配對整車性能至關重要,。
Part.3 傳統(tǒng)擰緊操作的缺陷
傳統(tǒng)的擰緊操作通常依賴于人工操作,，耗時耗力。盡管螺絲刀的發(fā)明增加了人工擰緊的效率,，但長期以來,，人工操作仍然存在扭力精度低、無擰錯判斷,、容易漏擰等問題,，對整車性能造成了很大的影響。
Part.4 基于三維視覺的汽車零件自動化擰緊解決方案
采用柔性機器人完成自動化擰緊操作,，并基于三維視覺檢測技術進行質(zhì)量與狀態(tài)檢測,，可以提高擰緊操作的準確性和效率。在汽車裝配過程中,，由工程師設定各項程序,，該自動化系統(tǒng)能夠滿足車底盤、車門,、座椅,、輪胎等部件的安裝需求。
Part.5 三維視覺的特點
1.高精度：汽車零件擰緊工作為要求極嚴格的低容差裝配,，綜合定位精度一般在±0.5mm左右,，對視覺、機器人均提出了較高精度要求,。
本項目中使用的顯揚科技3D相機,，通過最優(yōu)基線比設計及高品質(zhì)元器件選材,，結(jié)合算法優(yōu)化，近距離裝配掃描時相機自身精度可達±0.03mm,，能夠滿足嚴苛的精度挑戰(zhàn),。
2.高速度：三維機器視覺系統(tǒng)能夠快速處理大量的圖像數(shù)據(jù)，并實時分析和提取關鍵信息,，因此可以實現(xiàn)高速度的擰緊操作,，提高生產(chǎn)效率。
3.自適應性：三維機器視覺系統(tǒng)可以根據(jù)不同零部件的形狀,、尺寸和姿態(tài)進行自適應調(diào)整,，適應不同的擰緊任務，提高系統(tǒng)的靈活性和適應性,。
4.可靠性：機器人替代人工作業(yè)可以消除人工缺少經(jīng)驗和疲勞、失誤等不穩(wěn)定因素,，3D視覺通過精準掃描,，引導機器人準確實施擰緊工藝。
本項目中使用的顯揚科技3D視覺具備穩(wěn)定的結(jié)構設計,，經(jīng)過數(shù)千套產(chǎn)品的市場交付驗證,，能夠有效降低溫度、環(huán)境變化對精度的影響,，實現(xiàn)裝配工藝的一致性,。
Part.6 項目流程
1.零件定位：使用3D視覺系統(tǒng)對待擰緊的零件進行定位。通過獲取零件的三維坐標和姿態(tài)信息,，確定零件的位置和角度,。
2.圖像處理與特征提取：對采集到的零件圖像進行算法處理和分析,，提取關鍵特征,，如零件的邊緣、幾何形狀等,。這些特征可以用于后續(xù)的擰緊操作,。
3.擰緊結(jié)果檢測：通過3D視覺系統(tǒng)對擰緊后的零件進行檢測和驗證?？梢允褂?D視覺系統(tǒng)重新采集零件的圖像,，與預設的模型進行比對，判斷擰緊結(jié)果是否符合要求,。如果存在擰緊問題,，可以及時進行故障排除和調(diào)整。
4.數(shù)據(jù)分析和記錄：對擰緊過程中的數(shù)據(jù)進行分析和記錄,?？梢杂涗洈Q緊力矩,、角度、擰緊時間等信息,，用于質(zhì)量控制和生產(chǎn)追溯,。
5.異常處理：如果在擰緊過程中檢測到異常情況，如零件位置偏移,、擰緊力矩異常等,，系統(tǒng)可以及時發(fā)出警報或停止擰緊操作。
Part.7 通訊協(xié)議
Part.8 基于三維視覺的汽車零件自動化擰緊優(yōu)勢
1.更準確的位置和角度測量：傳統(tǒng)的2D視覺系統(tǒng)只能提供平面上的信息,，而基于3D視覺的系統(tǒng)可以獲取更準確的零件位置和角度信息,。這樣可以確保零件在正確的位置進行擰緊，避免誤差和不良擰緊,。
2.多角度檢測：基于3D視覺的系統(tǒng)可以從不同角度獲取零件的圖像,，從而可以對零件進行多角度的檢測。這有助于發(fā)現(xiàn)隱藏在某個角度無法觀察到的問題,，提高檢測的全面性和準確性,。
3.自適應擰緊力矩控制：基于3D視覺的系統(tǒng)可以實時測量零件的形狀和表面特征，從而可以根據(jù)零件的特性自適應地調(diào)整擰緊力矩,。這樣可以確保擰緊力矩在合適的范圍內(nèi),，避免過緊或過松的情況。
4.異常檢測和故障排除：基于3D視覺的系統(tǒng)可以通過比對實際零件的形狀和預設的模型進行比對,，從而可以檢測出異常的零件或擰緊問題,，并及時進行故障排除。這有助于提高生產(chǎn)線的穩(wěn)定性和可靠性,。
5.數(shù)據(jù)分析和追溯：基于3D視覺的系統(tǒng)可以記錄和分析擰緊過程中的數(shù)據(jù),，包括擰緊力矩、角度等信息,。這些數(shù)據(jù)可以用于質(zhì)量控制和追溯,，幫助企業(yè)分析和改進生產(chǎn)過程，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率,。
顯揚科技由香港中文大學博士團隊創(chuàng)建,，主要研究并產(chǎn)業(yè)化高速高清三維機器視覺系統(tǒng)，以及智能工業(yè)機器人系統(tǒng),。其研發(fā)的三維機器視覺設備精度能達亞微米級,，三維數(shù)據(jù)采集幀率高達310幀，此外還具有高精度,、大景深,、高穩(wěn)定性的優(yōu)勢，可實現(xiàn)高效率機器人引導,，以及工業(yè)檢測與測量,。顯揚科技的產(chǎn)品主要應用在對采集速度要求較高的快速工業(yè)產(chǎn)線,、物流樞紐以及對測量精度要求高的精密制造、軍工航天,、半導體產(chǎn)業(yè)等,。
