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视觉引导的机器人如何实现连接器的自动装配
2016-02-01 10:15

用于航空航天领域的电子连接器装配是一项非常复杂的操作,过去这项装配任务都是由手工完成。在装配过程中,需要训练有素的操作人员将许多金属针脚和塑料绝缘密封插头插入到各种尺寸和形状的电子连接器中,以确保它们能够满足航空航天工业的严格标准。

传统的人工装配需要大量的手工操作,不仅费时费力、成本高昂,并且很容易出错。为了减轻这项装配任务中的手工操作,降低成本,提高可靠性,美国一家航天连接器制造商委托FANUC 机器人系统集成商—Durabotics公司为其开发了一套基于视觉的机器人单元,用于实现连接器装配过程的自动化。

客户要求的装配过程及其繁复,需要装配多种型号及尺寸的连接器。具体来讲,机器人要能识别超过60种不同型号的连接器,每种型号的连接器则需要装配大约100个3-6种不同的金属针脚和插头。

面对如此繁复的工作,就让我们先通过一段视频,来看一看机器人究竟如何化繁为简顺利完成任务的?


首先,装有6个连接器的托盘被运送到机器人装配单元中。每个托盘包含有不同类型和尺寸的连接器,托盘的侧面带有条形码,通过扫描条形码,系统可自动识别当前托盘中连接器的类型和尺寸,以及确定需要装配到该连接器上的针脚和插头组合。


机器人选用的是FANUC LR Mate 200iD/7L万能机器人的长臂型号,可达半径达到了911MM,手腕部可搬运质量为7KG。LR Mate 200iD采用了高刚性手臂和尖端的伺服控制技术,在高速动作时不易振动并可实现高速平滑的运动性能。另外,该款机器人的大小和人手臂相近,所以可以被安装在狭小的空间来进行使用。

机器人搭载的末端执行器集成有三个主要部分:首先,为了捕捉零件的图像,在末端执行器上装有FANUC iRvision视觉系统并包含一台相机和环形照明灯。其次,一个工具快换装置,为位于临近工具架上的四个定制双端工具提供了一个真空电气和机械连接。最后,一个通用夹持器来装载和卸载托盘上所有种类的连接器。


当系统扫描完条码并识别连接器类型后,机器人对第一个连接器进行拍照并通过数据库比对来确认此连接器是否为正确的连接器。随后,机器人抓取连接器并放置到V形钳装配站中,连接器在该处被夹紧。机器人臂端上的相机再次捕获连接器的图像来确定夹具内连接器的位置和朝向,并准备将金属针脚和插头装配到连接器中。



接着,机器人选择合适的末端执行器,从三个被照明供料振动台中的一个拾取金属针脚和插头。根据需要,系统还可以另外增加三个振动台。供料振动台通过振动将零件分开,这一过程使机器人视觉系统能够识别每个单独的零件。


在每个零件的拾取过程中,机器人搬运零件经过一个矫直工具,以确保零件以正确的朝向处于末端执行器上。然后,每个零件被送到另一台相机下来捕获零件的图像,并确认其为正确的待插入针脚和插头。接着,机器人就将零件插入到连接器中直至其被完全安装。机器人继续装配连接器,直至所有的零件都装配完毕。一旦任务完成,机器人再将成品连接器放置到最初拾取连接器的托盘中的相同位置。当托盘中的所有连接器都装配完毕后,该托盘便被传送带运走,下一个托盘将进入该工位重复上述所有装配过程。

由于该系统的模块化性质,其可以很容易地调整,通过增加更多的供料振动台来适应更多不同种类的金属针脚和插头装配任务。通过对视觉系统进行少量修改,例如在供料振动台上方增加相机,也能在需要的时候提高系统的吞吐速度。