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金属零部件上下料

一台3D相机巡走6工位,16种金属件上料如何跑通节拍?

在汽车与工程机械装配线上,销轴、套筒、滚子、链板这类金属小件,过去长期依赖人工从料筐里逐件拣出、摆到二次定位工装上。人工不仅要面对油膜反光、重复对位的疲劳作业,还要跟上整线节拍。

华东某装备制造车间近期落地的一套3D视觉上料系统,用“一台相机+移动模组”的方式,同时覆盖6个上料工位、16种规格工件,把这道工序交给了机器人。

产线诉求

多品种、油膜反光,精度与节拍

两头受压这条产线的来料覆盖两大类共16种金属件:棒料类包括销轴、套筒、滚子和接头销轴,外径从21mm到72mm不等;板料类包括内外链板、料斗连接板,最大外形尺寸达到245mm×180mm。

工件统一盛放在1200mm×800mm×400mm的标准料框中,有序堆叠、同框同型号、朝向一致。

现场几个细节给视觉系统出了题:工件表面带少量防锈油,金属面反光明显;料框由AGV或叉车投放,存在不超过100mm的就位偏差;抓取端采用底部带V型槽的电磁吸盘,要求视觉给出的位姿既能吸得稳,又能在放到二次定位工装时保证单边间隙不小于3mm。

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客户对视觉的硬指标:识别率不低于99.9%,棒料单件拍照加计算不超过5秒,板料不超过6秒。

迁移方案

相机“坐”上移动模组,一台覆盖多料框

项目没有采用“每个料框上方固定一台相机”的传统布局,而是把Epic Eye Laser L V2S 3D工业相机安装在横向移动模组上,随模组巡航到不同料框正上方作业。

料框到位后,控制系统先把当前工件型号下发给视觉系统,相机移动到料框上方约1500mm处拍照,一次性识别出最上层工件的抓取位姿,再通过TCP/IP把坐标发给六轴机器人;

机器人用电磁吸盘吸取工件,放到二次定位工装上,循环往复直到料框清空,相机再移动到下一个料框。空框信号回传后,由系统提示人工或AGV换框。

这一布点的好处是:多工位共用一台相机,硬件投入更精简;相机长度方向与棒料长度方向平行,一次视野即可覆盖整框工件;移动模组自身定位精度0.1mm,配合视觉对位,把料框百毫米级的就位偏差直接“消化”在软件里。

核心产品

激光振镜相机+图形化视觉软件

视觉硬件采用迁移科技Epic Eye Laser L V2S工业3D相机。该机型面向中远距离、大视野场景设计,基于蓝色激光振镜扫描结合双目视觉的成像路线,在1200mm–3000mm工作距离区间内保持稳定点云输出,对深色、反光金属件和车间环境光有较好的适应能力。

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视觉软件采用Epic Pro。软件采用图形化、流程式界面,工程师通过拖拽配置即可完成相机接入、手眼标定、抓取参数与通信联调,支持眼在手外、眼在手上两种安装方式,可对接主流工业机器人与PLC,本项目中通过TCP/IP与机器人控制器交互。

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针对16种工件,技术侧在现场导入对应工件模型、搭建识别算法图,并按工位完成调试;其余型号由客户工程师按培训后的流程自行扩展,迁移科技提供远程支持。

落地价值

把“换人难”变成“换型快”

这套系统在棒料和板料两类工件上分别实现了不高于5秒和6秒的单件视觉节拍,识别率不低于99.9%。对车间而言,直接变化体现在三处:

岗位替代:原本人工逐件分拣、对位的岗位由机器人接管,人员从重复搬取中释放;

柔性换型:16种工件共用一套视觉,型号切换由控制系统下发信号完成,无需现场重新标定;

部署精简:多工位共享相机与移动模组,相比逐工位固定布点减少了相机数量与支架工程量。

值得一提的是,方案在棒料上不区分大小头、在板料上不区分正反面,视觉只负责位姿引导,把后续姿态校正交给下游二次定位工装。这一设计让视觉算法更聚焦,也缩短了现场调试周期。

经验启示

可复制的工程经验

对正在规划装配线上料改造的制造企业,本案例有三点参考:

首先,先理清“视觉管什么、不管什么”。像本项目这样把正反、大小头识别留给下游工装,视觉只做位姿引导,能显著缩短算法调试周期。

其次,大料框、多工位场景可优先评估“移动相机”布点。当料框数量多、单框工件型号固定且朝向一致时,让相机随模组巡框,比每个框上方固定一台相机更省硬件,也便于后期增加工位。

最后,反光、带油金属件要在选型阶段就验证点云质量。蓝色激光振镜路线对这类工况有较好适应性,但仍建议在项目早期用真实工件做小视野试拍。

从销轴、套筒到链板、连接板,3D视觉正在把装配线上料从“人力密集”推向“柔性自动”。对于多品种、中小批量的金属件产线,这一思路具备可复制的工程价值。

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