航空行业对质量,工艺可靠性和可追溯性提出了最高要求.同时,压力不断增加,以自动化以前手动完成的复杂制造步骤.这正是来自AKEOPLUS的基于机器人的自动化解决方案的出现:法国公司开发了一种机器人细胞,可自动化将两组件密封剂应用到油漆的大金属部件上.使用MVTec HALCON 机器视觉软件,该系统检测到部件的位置,计算必要的纠正,从而使密封剂的精确应用能够在一个大工作区域内达到 ±0.2 mm.
在航空制造业中,即使是最小的偏差也决定了组件的质量.自然,这也适用于密封剂应用于复杂几何学的过程.密封剂珠必须是完整的,均的,并定位在正确的地方.空隙,不一致或不均的珠可以损害涂胶与点胶函数.直到现在,这种过程无法自动化.实施是过于苛刻的,因为组件的尺寸不同,并存在许多变体.
然而,一家航空行业的公司希望自动化此前使用手动的工艺. 具体来说,这涉及到将原料和两组件密封剂应用于装饰成青铜或不钢的轴承,这些轴承安装在漆成的金属部件中. 这种环境对员工来说是不愉快的,尤其是因为使用的材料具有强烈的气味,处理某些物质可能对他们的健康有害.
该公司成立于2006年,总部位于法国日内瓦和利昂之间.AKEOPLUS专门从事机器人技术,并开发出结合机器人系统,视觉传感器,复杂算法和人工智能的定制解决方案. "这项应用程序不仅仅是让机器人遵循一条路径.我们不得不自动化一个以前由员工的经验和关怀形成的过程.机器人细胞必须处理不同组件和应用领域,检测轴承的实际位置,并可复制地应用密封剂",AKEOPLUS的Maxime Motisi解释说.
由于机器视觉,可管理的大型工作面积
在自动化之前,该过程是手动进行的.操作员首先必须准备一批密封剂.从那时起,只有短暂的时间窗口:大约两小时后,材料硬化了,无法再使用.该过程是物理和技术上要求的,同时也是时间关键的.此外,首先必须用刷子应用一个隐形的原料到所有指定区域.这个步骤是劳动密集的,根据操作员而异.
自动化目标明确确定.整个过程必须尽可能自动化:从提供液体和扫描组件到应用原料和密封剂.同时,该系统是监测材料流量,检测泡或不规则,从而防止密封剂珠的缺陷.由于该过程自主运行,员工可以从这个活动中转移,这不是从健康角度来看理想的.自动化还旨在使该过程更加坚强,以防质量波动.
"灵活性对于客户来说尤为重要.系统需要能够处理许多不同的组件.因此几何结构和配置有着显著的差异.机器人的工作空间大约为2000mm x2000mm x2000mm.挑战是让机器人能够可靠地检测这个大型工作空间内的相关区域,并根据部件的实际位置调整其运动",Adrien Queyroi解释说.
纯机械解决方案不是一个选择.位置偏差太大.此外,最终客户希望尽可能减少零件的处理.机械探测将意味着额外的工艺步骤,更多与组件的接触,并可能更长的循环时间.因此,AKEOPLUS很清楚:该应用只能通过机器视觉实现.AKEOPLUS选择了MVTec HALCON,机器视觉的标准软件,作为中心组件.
整个工作流程是自动化的
该过程由设置阶段开始.在这个阶段中,安装了工具和密封剂的喷嘴等消耗品.配备了3D profilometer,它扫描了部件的预定义区域.这些区域包括整个材料路径和所有线路的正确填充和准备使用.该组件随后被移动到工作区域.一个定位器大致对部件进行排列,并将部件移动到机器人的前面的目标位置附近.机器人然后开始扫描阶段.配备了3D profilometer,它扫描了部件的预定义区域.这些区域包括铜轴承,后面将涂料和密封剂涂料.获取的3D数据构成了确定轴承的实际位置和调整程序的基础.扫描过程结束后,机器人根据这个规定的步骤进行变化,并根据该规定的步骤进行变化.然后,机器人采用一个更快的方法来调整密封剂的厚度.
密封剂被应用后,该组件被完全处理,可以从细胞中移除.当机器人"等待"下一个组件时,它移动到冲位置.在那里,密封剂从混合系统中冲,这样材料不会在混合器中聚合.
特别挑战:在三维空间中的机器视觉
实施是要求性的,因为多种技术必须精确地协作.其中包括一个六轴机器人,一个3D配置仪,一个激光叉子用于重新定位工具,一个涂胶与点胶系统用于原始和两个组件密封剂,一个扫描工具用于应用原始,喷嘴用于应用密封剂,一个组件定位器,过程监测传感器,以及一个有集成算法的控制系统.
"每个组件都有自己的精度限制.机器人,激光叉,3D profilometer,手眼校准和算法都将自己的宽容量引入整个系统.因此,一个任务是控制和结合这些影响,以便最终实现 ±0.2mm的总体准确性来定位密封剂珠",Adrien Queyroi解释说.关键挑战是定位组件并确定其位置在密封空间中.为了做到这一点,必须确定每个轴承的六个自由度.然而,这些轴承在形状和尺寸上不同.同时,密封剂应用的所需精度非常高.因此,机器视觉A可以将最小的准确性引入整个过程中.在XQZMAAAE的应用中,客户的大型轴承和使用的整个组件被允许并仅在XQMAAAE的实际位置中进行应用.虽然这些轴承的定位偏差都不够大,但在XQMAAAE的实际位置中,这些偏差也不能完全适合XQMAAAE的实际位置.
"因此,关键挑战是从可变组件中获得精确的机器人路径.这正是3D机器视觉证明其实力的地方.它抵消了制造,装配和操作员的影响,首先使机器人辅助的过程成为可能",莫蒂西说.
哈尔康作为核心软件组件
AKEOPLUS用于机器视觉的MVTecHALCON.标准机器视觉软件在应用中执行几个核心任务.它处理3D配置仪提供的数据,支持将X,Y和Z图像转换为点云,结合2D和3D操作员,并使用CAD数据和3D对象模型.
"MVTec HALCON为使用3D数据的机器人辅助应用提供了许多至关重要的功能.这些功能包括强大的3D方法,3D对象模型,2D和3D处理的结合,以及能够高效地将复杂的机器视觉逻辑集成到工业流程中.特别是在高精度要求的应用中,这种结合是决定性的优势",MVTec产品经理Jan Gärtner解释说.
对于AKEOPLUS来说,功能范围并不是唯一的决定因素.开发速度和集成也发挥了重要作用. 工作流程完全是使用HALCON图书馆和MVTec集成开发环境HDevelop开发的. 脚本随后通过HDevEngine通过AKEOPLUS框架无地称为"AkeoSpine".这消除了过渡到生产运营的额外专用工程工作.
另一个优势在于操作员指导.在教导新轴承或新子程序时,最终用户遵循指导的工作流程.这个导师是使用HALCON的GUI,窗口和绘图功能实现的.它引导操作员通过表面模型的配置和所需参数一步一步.在线处理过程中,配置的子程序被调用以根据实际的3D扫描来找到实际轴承.最后,HALCON的硬件独立性也是AKEOPLUS的标准,因为每个机器人细胞必须适应特定的客户环境.广泛的文档,示例,教程和解决方案指导也促进了开发.
"对于我们来说,视觉工程师能够非常自主地工作是很重要的.通过HDevelop,HALCON图书馆和可视化选项,我们可以开发,测试,调试和将应用程序集成到整个过程中.这减少了接口并加速了实现",马克西姆·莫蒂西说.
结果:均的珠子和技术展示
机器人电池自2026年春季开始运行.在启动后不久,它已经给客户留下了深刻的印象.应用的密封剂珠子均,薄薄和一致.因此,该系统实现了其核心目标之一:它使一个苛刻的手动工艺更可复制,同时降低了员工的负担.
对于客户来说,该细胞不仅仅是单一的自动化解决方案.它是一个技术展示.它证明,即使在航空制造业的复杂工艺中,在机器人,涂胶与点胶技术和机器视觉技术正确合作时,即使在手工制造中已经被塑造过的复杂工艺也可以自动化.
马克西梅·莫提西说:"今天仍有很多手工工艺的工艺,将在未来几年内被自动化.机器视觉,人工智能和机器人技术的结合将使得高度适应,智能和自主系统成为可能.
关于MVTec软件 GmbH
MVTec是机器视觉标准软件的领先制造商.MVTec产品用于各种行业,如半导体和电子制造,电池生产,农业和食品,以及物流.它们可用于表面检查,光学质量控制,机器人指导,识别,测量,分类等应用.通过提供3D视觉,深度学习和嵌入式视觉等现代技术,MVTec的软件还可为工业物联网也称为工业4.0提供新的自动化解决方案.