視覺檢測系統(tǒng)在開卷線中的運(yùn)用

童純，顧鴻順

（江蘇亞威機(jī)床股份有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225000）

1 開卷自動(dòng)化產(chǎn)線配置案列

開卷線配置壓力機(jī)、雙頭沖壓中心是一次創(chuàng)新式的嘗試。如圖1 所示，該方案由開卷機(jī)、壓力機(jī)、校平機(jī)、雙頭沖壓中心、剪板機(jī)多個(gè)部分組成，鋼卷首先由送料機(jī)構(gòu)送至壓力機(jī)，由其進(jìn)行第一輪加工，然后由校平機(jī)進(jìn)行校平，校平之后再由送料機(jī)構(gòu)送入雙頭沖壓中心進(jìn)行第二輪加工，沖壓結(jié)束后送入剪板機(jī)剪切為成品。其中壓力機(jī)一般用于沖壓密集排孔，效率較高，雙頭沖壓中心可以沖碎邊角，修整板材邊緣等。

圖1 產(chǎn)線概覽圖

該生產(chǎn)線可以應(yīng)用于幕墻、門板、電梯等多種傳統(tǒng)行業(yè)，具有一定的市場前景，其亮點(diǎn)在于將原材料的加工和產(chǎn)品生產(chǎn)結(jié)合在一起，省去了原材料加工完成后的打包搬運(yùn)環(huán)節(jié)，并且還可以搭配折彎機(jī)器人、折邊機(jī)等，組成一整套的自動(dòng)化智能生產(chǎn)線，更有效的利用廠房空間，節(jié)省人力資源。

2 產(chǎn)品精度問題產(chǎn)生的原因和解決方案

2.1 精度超差問題及原因

開卷線送料機(jī)構(gòu)的送料原理是由氣缸控制壓料輥緊緊壓住卷料，然后由電機(jī)帶動(dòng)壓料輥轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)卷料轉(zhuǎn)動(dòng)。由于生產(chǎn)線增加了壓力機(jī)和雙頭沖壓中心兩道工序，長度可以達(dá)到20m，需要2 個(gè)以上的活套坑緩存板材，一個(gè)送料電機(jī)無法滿足需求，所以配置了兩臺(tái)送料電機(jī)，一臺(tái)給壓力機(jī)送料，一臺(tái)給雙頭沖壓中心送料。送料過程分為兩部分之后雖然滿足了送料需求，但是由于采用夾緊式送料結(jié)構(gòu)，無法安裝類似沖床定位銷的固定標(biāo)示點(diǎn)，送料軸1 和送料軸2 的原點(diǎn)就難以精確校準(zhǔn)使其重合，這就產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，壓機(jī)的工件坐標(biāo)系原點(diǎn)、雙頭沖壓中心的工件坐標(biāo)系原點(diǎn)、剪板機(jī)的剪切原點(diǎn)，三者也無法精確校準(zhǔn)，成品工件的孔到邊精度就難以保障。

如圖2 所示，成品工件要求孔到邊30mm,由于坐標(biāo)系原點(diǎn)誤差，剪切位置可能距一側(cè)孔35mm，距另一側(cè)孔25mm。這里為更加直觀展現(xiàn)問題，尺寸誤差有所夸大，實(shí)際經(jīng)過初步校準(zhǔn)誤差在1mm 左右。如何解決誤差過大問題，成為本方案難點(diǎn)。

圖2 誤差展示圖

2.2 視覺檢測系統(tǒng)方案介紹

視覺檢測系統(tǒng)可以有效的解決這個(gè)問題，可以通過相機(jī)拍照，識(shí)別壓力機(jī)的孔位到相機(jī)基準(zhǔn)線之間的距離，如果這個(gè)距離與客戶編程軟件設(shè)定的距離存在誤差，可以通過PLC 程序計(jì)算出誤差值，再控制軸運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償這個(gè)誤差，這樣就能修正成品工件的沖壓精度，而相機(jī)基準(zhǔn)線是固定的，距離剪板機(jī)的長度也是固定的，將這個(gè)固定值輸入加工程序，送料軸前進(jìn)該固定值，剪切一刀，此時(shí)送料軸的位置就可以作為剪切機(jī)構(gòu)的初始位置。

如圖3 所示為相機(jī)抓取基準(zhǔn)點(diǎn)的畫面，本文選擇的是沖孔的中心作為基準(zhǔn)點(diǎn)，然后測算出基準(zhǔn)點(diǎn)到基準(zhǔn)線的距離d,通過Profinet 通訊，將數(shù)據(jù)傳輸給PLC 處理。本方案采用的是歐姆龍視覺檢測系統(tǒng)，下文會(huì)介紹該系統(tǒng)的使用方法。

圖3 相機(jī)基準(zhǔn)圖

3 歐姆龍視覺檢測系統(tǒng)應(yīng)用

3.1 歐姆龍相機(jī)與西門子Profinet 通訊

歐姆龍相機(jī)與西門子PLC 采用的是Profinet 通訊，在測試中，本文嘗試過歐姆龍相機(jī)與西門子1200和STEP7 的通訊設(shè)置，均能夠正常傳輸數(shù)據(jù)。通訊設(shè)置分為兩步，分別要在歐姆龍相機(jī)端、西門子PLC 端進(jìn)行。

3.1.1 相機(jī)參數(shù)設(shè)置

相機(jī)端需要設(shè)置相機(jī)的IP 地址以及通訊方式，遠(yuǎn)程操作選項(xiàng)需要勾選為“有”，輸出數(shù)據(jù)長度要與組態(tài)一致，都選擇byte64，用戶區(qū)域設(shè)置要與組態(tài)選擇一致，默認(rèn)選擇有。注意IP 地址要與PLC 設(shè)置在同一個(gè)網(wǎng)段中，否則無法正常通訊，如圖4 所示為通訊設(shè)置。

圖4 設(shè)置IP 地址以及通訊方式

3.1.2 博圖軟件設(shè)置

西門子PLC 端首先要導(dǎo)入相機(jī)GSD 文件，完成設(shè)備組態(tài)，注意設(shè)備網(wǎng)絡(luò)地址設(shè)一定要與相機(jī)參數(shù)中設(shè)置的地址一致，注意設(shè)備IP 設(shè)置，拖入輸入輸出子模塊，注意與相機(jī)設(shè)置中數(shù)據(jù)長度一致，組態(tài)I/O 周期也需要修改，若使用默認(rèn)值可能會(huì)出現(xiàn)通訊故障，最后下載組態(tài)，分配設(shè)備名稱。如圖5 所示組態(tài)IO 周期需要修改。

圖5 組態(tài)I/O 周期修改

3.2 相機(jī)控制程序

相機(jī)和PLC 通訊有固定的地址，可以根據(jù)需要設(shè)定地址，如圖6 所示為指令對(duì)照表。

圖6 指令對(duì)照表

如圖7 所示為PLC 編程實(shí)例。

圖7 PLC 程序

送料機(jī)構(gòu)送料到位后，PLC 發(fā)送拍照指令，相機(jī)拍攝照片，判斷拍照結(jié)果是否正常，正常的話發(fā)送信號(hào)給PLC，PLC 將相機(jī)此時(shí)測算出的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、加工，計(jì)算出位置誤差，在送料時(shí)，通過R 參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償。

示例如下：

G01 X2=1000+R200

R200 為PLC 寫入的最終補(bǔ)償值。

4 視覺檢測校正結(jié)果展示

如圖8 所示為加工的零件圖片，送料到達(dá)相機(jī)拍照范圍，相機(jī)會(huì)拍攝照片，測算出自身基準(zhǔn)線到兩側(cè)孔的距離。

圖8 加工零件圖

此時(shí)相機(jī)基準(zhǔn)線到兩側(cè)孔距分別為35mm 和25mm，這組數(shù)據(jù)將傳輸給PLC，PLC 計(jì)算出需要補(bǔ)償?shù)恼`差值，誤差計(jì)算公式（35-25）/2=5mm，PLC 將該值寫入到R 參數(shù)R200，加工程序執(zhí)行到G01 X2=1000+R200，就會(huì)在定位1000 的基礎(chǔ)上多移動(dòng)R200=5mm的距離，這樣相機(jī)基準(zhǔn)線到兩側(cè)孔的間距就均為30mm。

如圖9 所示為誤差補(bǔ)償結(jié)束后的相機(jī)基準(zhǔn)線到兩側(cè)孔的間距，相機(jī)基準(zhǔn)線到兩側(cè)孔的間距均等，符合產(chǎn)品要求。補(bǔ)償執(zhí)行結(jié)束后，下一步是剪板機(jī)剪切板材。

圖9 誤差補(bǔ)償示意圖

如圖10 所示，相機(jī)基準(zhǔn)線為綠色線條，距離剪板機(jī)580mm，只要控制送料軸送料580mm 即可準(zhǔn)確剪切，分開零件1 和零件2，確?？椎竭吘壍拈g距均為30mm，滿足產(chǎn)品精度要求。

圖10 剪切示意圖

以上是視覺檢測系統(tǒng)的校正流程，在實(shí)際生產(chǎn)中，批量加工產(chǎn)品，就需要不斷的送料、拍照、補(bǔ)償、剪切循環(huán)往復(fù)。

5 結(jié)語

本文介紹了視覺檢測系統(tǒng)在加工精度校正方面的應(yīng)用，視覺檢測系統(tǒng)可以精確的測量出標(biāo)定物到基準(zhǔn)線之間的距離，例如本文采用的歐姆龍視覺檢測系統(tǒng)，實(shí)際應(yīng)用檢測誤差在0.05mm 左右，精度高、測量速度快，測算出的數(shù)值，經(jīng)過PLC 的處理，可以通過多種方式進(jìn)行位置補(bǔ)償，大大提高了開卷自動(dòng)化產(chǎn)線的加工精度。