汽車有限公司（以下簡稱一汽-大眾）于1991年2月6日成立，是由中國第一汽車股份有限公司、德國大眾汽車股份公司、奧迪汽車股份公司和大眾汽車（中國）投資有限公司合資經(jīng)營的大型乘用車生產(chǎn)企業(yè)，是我國第一個(gè)按經(jīng)濟(jì)規(guī)模起步建設(shè)的現(xiàn)代化乘用車生產(chǎn)企業(yè)。

目前，一汽-大眾產(chǎn)能布局已覆蓋東北長春、西南成都、華南佛山、華東青島以及華北天津，擁有轎車一廠、轎車二廠、轎車三廠、轎車四廠、轎車五廠、轎車六廠、動力總成事業(yè)部以及沖壓中心八大專業(yè)生產(chǎn)廠。一汽-大眾一直堅(jiān)持綠色發(fā)展，致力于“goTOzero”戰(zhàn)略目標(biāo)，通過構(gòu)建全新NEV生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電動產(chǎn)品戰(zhàn)略升級，迎接電動時(shí)代的新機(jī)遇。

機(jī)器人抓取電池殼體不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響生產(chǎn)進(jìn)度

一汽-大眾新能源電池車間位于一汽-大眾長春工廠，用于電池殼體與電池包的裝配，新能源電池生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)了高度自動化生產(chǎn)。其中，電池殼自動上料工位采用機(jī)器人來實(shí)現(xiàn)電池殼體的自動抓取。電池殼裝載在來料小車上，每個(gè)小車裝四層電池殼體，機(jī)器人抓取電池殼體，然后放到托盤工裝，進(jìn)行下一步的生產(chǎn)準(zhǔn)備。

但是在生產(chǎn)過程中，該工位遇到了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)：電池殼來料小車沒有精定位，小車上的電池殼每層定位也不是很精確，而且會有高度差，這些問題導(dǎo)致機(jī)器人在抓取電池殼時(shí)，機(jī)器人夾抓會與電池殼發(fā)生碰撞，導(dǎo)致抓取不穩(wěn)定；問題嚴(yán)重的時(shí)候，機(jī)器人放料時(shí)甚至不能完全將電池殼放在托盤工裝上，而托盤對電池殼定位要求很高。

“這嚴(yán)重了影響生產(chǎn)節(jié)拍，導(dǎo)致生產(chǎn)停臺，現(xiàn)場經(jīng)常需要電氣人員去處理這些故障，浪費(fèi)人力物力！”電池車間的維修工程師表示，“車間領(lǐng)導(dǎo)高度重視，要求我們一定要盡快想辦法解決機(jī)器人抓取不穩(wěn)定問題。

經(jīng)過走訪調(diào)研，維修工程師了解到一汽-大眾長春發(fā)動機(jī)車間應(yīng)用了3D視覺技術(shù)，來引導(dǎo)機(jī)器人抓取缸體和缸蓋，而且成都大眾發(fā)動機(jī)車間也應(yīng)用了同樣的技術(shù)。據(jù)兩個(gè)車間的現(xiàn)場負(fù)責(zé)人一致反饋，3D視覺引導(dǎo)機(jī)器人抓取很穩(wěn)定，效果非常成功。于是，電池車間的維修工程師和電氣工程師共同探討研究之后，決定增加3D視覺引導(dǎo)來解決機(jī)器人抓取不穩(wěn)定的問題。

找到康耐視3D-A5060面陣掃描相機(jī)，難題迎刃而解

技術(shù)方向確定后，工程師們就開始尋找合適的3D視覺廠家。業(yè)內(nèi)能提供3D視覺技術(shù)方案的廠家有很多，到底哪一家能符合要求呢？除了技術(shù)穩(wěn)定性和價(jià)格之外，“我們還主要考慮在大眾公司有沒有3D視覺引導(dǎo)的成熟案例，要求3D視覺引導(dǎo)精度在0.2mm以內(nèi)，”該電池車間的維修工程師指出，“大多數(shù)視覺廠家3D產(chǎn)品只能給出工具坐標(biāo)，不能給出Base坐標(biāo)，而康耐視公司既能給出機(jī)器人Base坐標(biāo)也能給出工具坐標(biāo)。”

另外，在一汽-大眾長春發(fā)動機(jī)車間和成都大眾發(fā)動機(jī)車間成功應(yīng)用的3D視覺技術(shù)，都是由康耐視公司提供。而且，近幾年長春發(fā)動機(jī)車間和傳動器車間也應(yīng)用了大量的康耐視的視覺產(chǎn)品，檢測穩(wěn)定而且供應(yīng)商能夠隨時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場跟蹤和服務(wù)，這得到了一汽-大眾各車間現(xiàn)場工程師們的一致認(rèn)可。

“經(jīng)過綜合考量，能夠滿足條件、合乎需求的視覺廠商只有康耐視公司。”電池車間的技術(shù)負(fù)責(zé)人表示。

于是，技術(shù)負(fù)責(zé)人聯(lián)系上了康耐視公司，向他們詳細(xì)介紹了車間的現(xiàn)場環(huán)境和需求之后，康耐視就派代理商上門與車間的工程師們進(jìn)行溝通，并推薦了康耐視的3D-A5060面陣掃描相機(jī)（以下簡稱3D-A5060）來解決技術(shù)挑戰(zhàn)。

“我們了解到3D-A5060是專為捕獲高分辨率3D圖像設(shè)計(jì)的面陣掃描3D相機(jī)，它能以高達(dá)200毫秒的全視野提供3D點(diǎn)云圖像，提供更高的吞吐量和更短的周期時(shí)間，再配上業(yè)界領(lǐng)先的康耐視3D視覺工具，3D-A5060能夠解決從裝配驗(yàn)證到在線測量和機(jī)器人引導(dǎo)的各種應(yīng)用問題。”在聽取完康耐視技術(shù)人員的講解后，電池車間的工程師興奮地表示，“如此強(qiáng)大性能的產(chǎn)品，到底在實(shí)際測試中會有怎樣的表現(xiàn)呢？我們充滿了期待！”

 Designer運(yùn)行畫面

在生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)際測試中，首先用3D-A5060面陣掃描相機(jī)與機(jī)器人進(jìn)行了手眼標(biāo)定。配備3D-A5060的機(jī)器人在不同姿態(tài)下，圍繞相機(jī)的3D標(biāo)定塊運(yùn)行出6個(gè)不同位置，記錄下每個(gè)Pose點(diǎn)的圖像和機(jī)器人Pose點(diǎn)坐標(biāo)，再通過3D HandEyeFiledCalibrator工具生成一個(gè)標(biāo)定文件。然后在VisionPro編程軟件里加載3DPatMax工具，訓(xùn)練電池殼3D模型。加載標(biāo)定文件后，再輸入機(jī)械手拍照位置坐標(biāo)。這樣，3D-A5060便能直接將電池殼位置坐標(biāo)發(fā)送給機(jī)器人，而且3D相機(jī)發(fā)送的坐標(biāo)和機(jī)器人實(shí)際坐標(biāo)完全一致。

Designer運(yùn)行3D檢測畫面

3DPatMax 訓(xùn)練模型畫面

經(jīng)過兩天時(shí)間的驗(yàn)證，車間工程師驚訝地發(fā)現(xiàn)，3D-A5060的手眼標(biāo)定過程和3D PatMax模型提取訓(xùn)練的操作流程很簡單，運(yùn)行穩(wěn)定，而且檢測精度也非常高。

工程師們制造了各種問題場景，來測試機(jī)器人抓取效果，如將電池殼來料小車位置放偏、電池殼傾斜擺放、改變每層電池殼高度等。面對各種問題，機(jī)器人都能夠根據(jù)3D-A5060處理后的數(shù)據(jù)，穩(wěn)定抓取電池殼且精準(zhǔn)放到線體托盤工裝上。

測試結(jié)果讓車間工程師們很滿意，也得到了車間領(lǐng)導(dǎo)的肯定，于是電池車間就決定引入3D-A5060來解決徹底解決生產(chǎn)隱患。

檢測效果超預(yù)期，生產(chǎn)效率顯著提升

在設(shè)備到貨后，雙方便進(jìn)行安裝和調(diào)試。由于機(jī)器人是VASS6標(biāo)準(zhǔn)，與工業(yè)視覺的交互信號是固定的通訊標(biāo)準(zhǔn)TCP /IP總線通訊方式。于是車間工程師就把標(biāo)準(zhǔn)模板XML文件提供康耐視，請他們按照這個(gè)模板編寫數(shù)據(jù)交互通訊。

一開始通訊連接沒有問題，機(jī)器人很快就連接到了3D-A5060。但是，當(dāng)機(jī)器人給視覺發(fā)送第一條命令時(shí)，機(jī)器人就報(bào)錯(cuò)，反復(fù)測試的結(jié)果也都是報(bào)錯(cuò)，這究竟是怎么回事？

“我們和康耐視技術(shù)工程師不斷分析，發(fā)現(xiàn)報(bào)錯(cuò)原因出在TCP通訊服務(wù)器解析上面，讓品牌各異的機(jī)器人與視覺實(shí)現(xiàn)解析是比較費(fèi)功夫的，也很繁瑣。”車間工程師為康耐視的服務(wù)精神點(diǎn)贊，“經(jīng)過康耐視技術(shù)工程師的耐心研究，加班加點(diǎn)，最終順利解析出機(jī)器人發(fā)出的每個(gè)請求，并能依次進(jìn)行回復(fù)。”

在引導(dǎo)檢測程序調(diào)試穩(wěn)定后，車間便開始試生產(chǎn)。“實(shí)際運(yùn)行效果比測試時(shí)還要好，3D-A5060的檢測精度達(dá)到了0.1mm，而我們當(dāng)時(shí)要求的精度是0.2mm之內(nèi)就行。”看到試運(yùn)行結(jié)果，車間工程師又一次被3D-A5060的出色性能所折服。

目前，新能源電池殼抓取工位在安裝3D-A5060之后，機(jī)器人抓取很穩(wěn)定，再也沒有出現(xiàn)因?yàn)樽ト〔环€(wěn)定而報(bào)警，導(dǎo)致生產(chǎn)線停臺的問題。

3D-A5060對電池殼拍照

機(jī)器人根據(jù)3D引導(dǎo)坐標(biāo)穩(wěn)定抓起電池殼

車間現(xiàn)場不再要求物流人員將來料小車精準(zhǔn)的安裝到指定位置，工作人員也不需要來檢查小車對殼體定位裝置是否精確，電氣工程師也不用到現(xiàn)場來處理機(jī)器人故障，操作人員可以放心的將機(jī)器人運(yùn)行速度放到最高。

“3D-A5060解決了最棘手的機(jī)器人抓取電池殼不穩(wěn)定難題，產(chǎn)品檢測的穩(wěn)定性和檢測精度能夠完全滿足或者超出了預(yù)期，康耐視代理商的反應(yīng)速度和現(xiàn)場服務(wù)得到了我們所有工作人員的高度認(rèn)可。”電池車間負(fù)責(zé)人賈工指出，“此次項(xiàng)目的成功，為公司節(jié)約了大量的人力和物力，大大提高了生產(chǎn)效率，得到了公司領(lǐng)導(dǎo)的高度贊揚(yáng)和肯定。本次與康耐視的合作非常愉快，也讓我們對康耐視的產(chǎn)品和服務(wù)有了更深刻的認(rèn)識，以后再有視覺檢測需求，我們首先會考慮康耐視！”