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案例頻道蜂窩換熱管是化工行業和發電領域用常見的設備之一。換熱管與管板連接焊縫在換熱器中起到了對不同壓力、不同溫度的介質流體間的隔離作用，在有些情況下連接線焊縫對于換熱管還起到了“支撐作用”。但其焊縫的精度與牢固程度一直是困擾換熱管生產中的難題。而且換熱管的焊接后期還需要考慮到焊接后的熱膨脹等問題，如果因此造成焊縫不夠緊密會導致很大的經濟損失。
換熱管的焊接精度一般要求為0.015mm，完全使用人力焊接很難完全達到預定的精度，且換管作業的效率也很低，選擇機械手臂進行焊接似乎是提升精度與效率的必然。
為了滿足識別速度與精度上的雙重要求，此項目選用了兩臺工業相機。初步定位的相機要求視野296mm×220mm，精度0.1mm，引導機械手臂接近換熱管的初步識別和定位，由于相機距離目標物較遠，工業光源在此種情況下的作用有限，更需要考慮在高ISO（暗光）的情況下保留更多的圖像細節。堡盟EXG 500萬像素工業相機，其擁有2592×1944的分辨率，單獨像素點感光能力大幅領先于其他備選相機，滿足了增加更多暗部細節的要求，即便在沒有工業光源的情況下依舊可以正常識別，非常適合蜂窩換熱管進行遠距離的整體識別工作。
近距離識別時，視野變小，精度更高
精確定位的相機要求視野20mm×15mm，精度要求達到0.015mm。由于近距離識別拍攝時相機距離焊接圓孔很近，視野很小，并且有良好的工業光源照明，而且堡盟工業相機圖像的線性度表現非常優秀，所以選擇一款相對性價比更高的低分辨率相機即可，相機要跟隨機械臂對焊接工作進行實時拍攝，運動中對于幀率要求比較高，權衡之后客戶選擇了堡盟TXG系列130萬像素工業相機，該款相機的芯片具有優越的感光性能，而130萬像素的分辨率完全可以滿足焊點的高清拍攝的要求。最關鍵的還是它所擁有的高幀率的特點，該相機在全分辨率下拍攝時幀率為32FPS，大幅減少圖像抖動與模糊，最短4us的曝光時間可以迅速抓拍動態圖像。
除了上述特點以外兩臺相機共同的優點還囊括了，用于遠距離數據傳輸的GigE千兆以太網接口，讓兩臺相機圖像數據交互更加迅捷，而工業M8螺紋接口與平均37萬小時MTBF的牢固設計更是大幅提高了堡盟相機實際使用中的耐用性。
此外，軟件端設計了兩個相機數據交互來指揮六軸機械手臂進行動作。
堡盟TXG工業相機以小孔圓心定位對周邊的管壁進行識別
機器人在蜂窩換熱管的兩端分別建立坐標系，相機在兩個坐標系中分別標定，機器人在觸發相機之前給視覺軟件發送拍照位置信號， 視覺軟件獲取到圖像后調用不同的標定數據計算圓孔中心在機械手相應坐標系中的位置，然后通過TCP/IP協議發送給機器人，機器人獲取到位置信息后以固定半徑進行焊接。
實際工作時的狀態
現在采用堡盟工業相機控制的機械臂激光焊接在不同型號的蜂窩換熱管的焊接生產切換時僅僅點擊一下參數就可以搞定，工廠完全可以放棄以前笨重的焊接固定夾具了，這不僅讓工人的工作變得更加簡單，也使得工廠生產效率和精度都得到了大幅提升。
摘自《自動化博覽》2016年4月刊
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號