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★梅卡曼德機器人

1 背景

從汽車發(fā)展史看，汽車工業(yè)是一國制造業(yè)綜合實力的體現(xiàn)。百余年以來，汽車行業(yè)在全球范圍內(nèi)經(jīng)歷了歐洲—美國—歐洲—日本的三次產(chǎn)業(yè)重心轉(zhuǎn)移，目前伴隨新一輪的科技和產(chǎn)業(yè)革命正在經(jīng)歷以油氣向新能源轉(zhuǎn)換的能源革命，智能電動車發(fā)展迅速。2009年中國成為全球最大的汽車產(chǎn)銷國，2021年整車產(chǎn)量占比超過30%。2012年以來，汽車制造業(yè)投資占全國制造業(yè)投資比例維持在6%左右，2021年汽車制造業(yè)投資額達1.13萬億元。

輪胎作為汽車重要的組成部分，其裝配質(zhì)量會直接影響到輪胎總成的性能。傳統(tǒng)汽車輪胎裝配線采用的是機械設(shè)備輔助人工裝配，此種裝配形式勞動強度大，裝配質(zhì)量良莠不齊，效率普遍低下。伴隨汽車主機廠車型增多及多車型混線生產(chǎn)的需求，越來越多的汽車主機廠都在努力提升總裝工藝技術(shù)水平，希望采用更先進、更柔性、更智能的裝配技術(shù)來提高產(chǎn)品質(zhì)量，以提升產(chǎn)品競爭力，滿足新興市場需求。

2 案例實施與應(yīng)用

梅卡曼德已經(jīng)幫助眾多汽車零部件工廠/主機廠實現(xiàn)了產(chǎn)線自動化、柔性化升級。在汽車主機廠輪胎裝配線，梅卡曼德AI+3D視覺+工業(yè)機器人解決方案在裝配精度、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)穩(wěn)定性、快速適應(yīng)產(chǎn)品換型等方面均有顯著優(yōu)勢，切實幫助汽車主機廠實現(xiàn)輪胎自動化、無人化裝配。截至目前，梅卡曼德全球落地案例3000+，汽車行業(yè)落地1000+。

本項目為梅卡曼德Mech-Eye PRO系列工業(yè)級3D相機助力吉利汽車工廠主機廠輪胎裝配線精準高效引導輪胎隨行裝配。該工廠采用了多車型共線生產(chǎn)的模式，現(xiàn)場存在許多不同型號的剎車盤，且同類型剎車

盤一致性較差，只能主要依靠人工進行裝配，勞動強度大，裝配質(zhì)量良莠不齊，效率普遍低下。梅卡曼德AI+3D視覺方案在該項目現(xiàn)場使用的Mech-Eye PRO系列工業(yè)級3D相機，可對剎車盤生成結(jié)構(gòu)完整、細節(jié)豐富、邊界清晰的高質(zhì)量點云數(shù)據(jù)，引導機器人完成高精度裝配。相機采用先進的高速結(jié)構(gòu)光技術(shù)，運行速度快，同時可根據(jù)客戶需求，24小時連續(xù)運行，能夠完全滿足客戶對于裝配精度與速度的要求，保證客戶項目高質(zhì)量、高效率交付。配合梅卡曼德自研智能碰撞檢測及軌跡規(guī)劃算法，可以自動選擇合適的機器人運動路徑和進入角度，提升運行穩(wěn)定性。

該項目已經(jīng)順利交付，幫助工廠實現(xiàn)了產(chǎn)線無人化、自動化、柔性化升級，滿足客戶對于高效率、高質(zhì)量、安全性與成本控制等方面的要求。

3 項目創(chuàng)新

（1）裝配精準高效，確保廠家項目交付無憂

乘用車輪胎裝配，是讓輪轂上的安裝孔對準剎車盤的螺紋孔，穿入螺釘擰緊，孔位數(shù)量一般有四孔和五孔兩種。吉利汽車工廠主機廠輪胎裝配線現(xiàn)場，需要視覺系統(tǒng)識別定位剎車盤上孔徑較小的螺紋孔，當輪轂上的五個安裝孔與剎車盤的五個螺紋孔完全對準時，引導機器人進行輪胎裝配。同時，由于該客戶訂單數(shù)量巨大，也急需進一步提升生產(chǎn)效率，確保訂單及時交付。

（2）相機穩(wěn)定性靈活性并存，適配隨行裝配場景

裝配位置剎車盤反光，環(huán)境干擾大，且生產(chǎn)線不可停止，為隨行裝配場景。梅卡曼德Mech-Eye PRO S高精度結(jié)構(gòu)光工業(yè)3D相機，可對表面反光的剎車盤生成結(jié)構(gòu)完整、細節(jié)豐富、邊界清晰的高質(zhì)量點云數(shù)據(jù)，顯著減少對大型遮光設(shè)施的需求，結(jié)合先進的視覺算法，可準確識別孔徑較小且結(jié)構(gòu)復雜的螺紋孔，引導機器人完成高精度裝配，對于實現(xiàn)高精度、高穩(wěn)定性的裝配工藝提供了保障。車架由移載機構(gòu)承載勻速前進，機器人搭載3D相機需要與車架保持嚴格的相對靜止才能觸發(fā)3D相機拍照，這就對系統(tǒng)的靈活性提出了一定的要求。相機體積緊湊，重量輕，適合安裝于機械臂末端使用，靈活程度高，可更好應(yīng)對輪胎隨行裝配問題。

（3）靈活可靠應(yīng)對現(xiàn)場情況，滿足工廠實際需求

輪胎裝配線現(xiàn)場乘用車車身到位之后，剎車盤本身相對車身可能會存在角度偏差，傳統(tǒng)機器人很難自動裝配。梅卡曼德自研Mech-Viz機器人智能編程環(huán)境，可通過算法進行碰撞檢測及軌跡規(guī)劃，自動選擇合適的機器人運動路徑和進入角度，有效應(yīng)對角度偏差及現(xiàn)場空間緊湊的問題，保證機器人抓取穩(wěn)定性、安全性，提升實際生產(chǎn)效率。此外，梅卡曼德3D視覺系統(tǒng)適用于轎車、客車、貨車、重卡等眾多車型，支持新增車型的快速導入，實現(xiàn)快速換型生產(chǎn)，無需復雜的硬件設(shè)備改造。

4 效益分析

梅卡曼德AI+3D視覺+工業(yè)機器人解決方案在裝配精度、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)穩(wěn)定性、快速適應(yīng)產(chǎn)品換型等方面均有顯著優(yōu)勢。該輪胎自動裝配解決方案可使總裝車間底盤裝配線每班減少4名裝配人員。可以滿足車間60JPH隨行裝配需求；不會造成生產(chǎn)線停線，并可跟隨生產(chǎn)節(jié)拍變化而變化。該解決方案擰緊扭矩合格率能達到99.9%，并可以通過可視化數(shù)據(jù)監(jiān)控。與此同時，現(xiàn)場與車間MES系統(tǒng)對接，對車型進行識別，具有防錯報警功能。從綜合成本角度分析，回報期較短，質(zhì)量、柔性、智能化等方面均有明顯提升。

5 結(jié)語

從企業(yè)角度看，梅卡曼德AI+3D視覺方案幫助汽車主機廠對其輪胎裝配線進行自動化升級和柔性化改造，切實解決傳統(tǒng)輪胎裝配方式中存在的問題，滿足眾多車企對于高效率、高質(zhì)量、安全性與成本控制等方面的要求。從行業(yè)角度看，雖然目前中國已成為世界首屈一指的汽車制造業(yè)大國，但仍存在“大而不強”的問題。梅卡曼德已在汽車行業(yè)落地1000+案例，并將繼續(xù)幫助更多的汽車廠商充分利用3D成像、圖像處理、深度學習、運動規(guī)劃、幾何分析等關(guān)鍵技術(shù)，推動行業(yè)從“制造”邁向“智造”，加速新一代信息技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)融合，加大創(chuàng)新，打造新的生產(chǎn)方式、生產(chǎn)技術(shù)。從國家角度看，智能制造是我國實現(xiàn)中國制造2025國家戰(zhàn)略的重要方向，也是實現(xiàn)中國制造2025國家戰(zhàn)略的重要抓手，汽車行業(yè)的自動化、智能化發(fā)展，有助于企業(yè)在實踐中加強核心技術(shù)攻關(guān)，深化推廣應(yīng)用，為國家經(jīng)濟社會發(fā)展注入新的動能。

摘自《自動化博覽》2022年11月刊