一汽-大眾長春發(fā)動機傳動器工廠（EA211發(fā)動機工廠）位于吉林省長春市，該工廠 于2016年全面建成和投產(chǎn)后，進一步強化了一汽大眾動力總成供應鏈。EA211發(fā)動機工廠擁有高精度的加工中心、世界一流的生產(chǎn)線和智能化工藝，采用大眾康采恩生產(chǎn)標準，主要制造基于德國大眾最新MQB平臺的EA211系列發(fā)動機，并且預留生產(chǎn)1.4L MPI、1.2L TSI、1.0L TSI及混合動力機型的能力。
人工上料方式影響生產(chǎn)節(jié)拍，引發(fā)質(zhì)量隱患
發(fā)動機作為汽車的心臟，其質(zhì)量與性能的好壞，決定了汽車運行的動力性、經(jīng)濟性、平穩(wěn)性和環(huán)保性。而發(fā)動機的制造水平，在很大程度上取決于其零部件的加工質(zhì)量。缸體和缸蓋是發(fā)動機的關鍵部件，它們的質(zhì)量直接影響發(fā)動機的性能。
在EA211發(fā)動機工廠的缸體和缸蓋上料工序中，有5個生產(chǎn)工位是人工上料的方式來進行工件的轉(zhuǎn)移。 但是，在生產(chǎn)過程中，這種人工方式遇到了棘手問題。
"由于上料工位是人工手動操作，因此工作速度慢，嚴重影響生產(chǎn)節(jié)拍。"EA211發(fā)動機工廠生產(chǎn)工程 師指出，"另外，因為操作工不能完全按照操作手冊操作，會造成缸體、缸蓋的定位孔和加工孔不同程度的 磨損，以及缸體在精加工托盤上的位置發(fā)生變化。這樣就導致在后續(xù)的自動裝配工序時，機器人會碰到缸 體內(nèi)表面，出現(xiàn)凹痕和劃傷，使缸體整體密封性變差。而定位孔和加工孔的磨損將導致后續(xù)的攻絲螺紋不 完整，在安裝螺絲時會受力甚至傾斜，造成缸體直接報廢的嚴重后果。"
為提升生產(chǎn)效率，消除質(zhì)量隱患，EA211發(fā)動機工廠決定進行技術改造，引入先進的視覺技術，引導機器人實現(xiàn)對缸體的快速精確抓取。
EA211發(fā)動機工廠對視覺方案有明確的訴求"。我們要求視覺系統(tǒng)精度在0.3mm，需要克服現(xiàn)場環(huán)境 光的不利影響。抓取夾具設計的是三面六個定位銷，視覺系統(tǒng)要能滿足三個方向的角度要求。"工廠生產(chǎn)工 程師表示，"由于車間現(xiàn)場MESS系統(tǒng)的原因，只能用一個程序抓取多種不同型號的缸體和缸蓋，它們的特 征點不完全一樣、尺寸有偏差，而且工件注塑也會有誤差，因此視覺系統(tǒng)要能實現(xiàn)用一個程序引導機器人 快速精準抓取多種型號的工件。"
另外，對選擇解決方案提供商，EA211發(fā)動機工廠也有自己的考慮"。從事視覺檢測行業(yè)要滿10年，技術 服務人員應是工廠本地人員，后續(xù)技術服務要能和我們的技術人員緊密配合。"工廠生產(chǎn)負責人強調(diào)，"另 外，在大眾公司應該有5個以上視覺檢測方面的部署項目。"
高性價比的康耐視3D視覺技術，引導機器人精準抓取
經(jīng)過多方了解，EA211發(fā)動機工廠的技術負責人發(fā)現(xiàn)康耐視在一汽-大眾多個車間擁有眾多成功應用， 如總裝車間引導機器人抓取車輛備胎、涂裝車間檢測車輛落位滑鞘到位、發(fā)動機廠變速箱錯漏裝及齒輪型號檢測、新能源車間利用A5000引導機器人抓取電池模組外殼等。
"大眾成都工廠也應用了康耐視視覺技術，解決了跟我們類似的生產(chǎn)難題。我們接觸的所有車間同 事，都對康耐視的設備表現(xiàn)反響不錯。"工廠技術負責人講到，"而且，在視覺檢測技術剛剛興起的時候，我 們公司就采購了一批康耐視產(chǎn)品應用于生產(chǎn)，合作時間長達15年，雙方都已建立了很好的信任關系。"
于是，工廠技術負責人就聯(lián)系到了康耐視公司的代理商，"經(jīng)過多次交流溝通、產(chǎn)品演示，并考察其技術服務的水平和態(tài)度，我們覺得康耐視有能力把這個項目做好。"康耐視技術服務的細致，讓工廠的技術工程師動心，"康耐視技術人員為我們提供了一份詳細的PPT，里面介紹了機器人控制相機所要發(fā)送的信號、檢測參數(shù)和注意事項，以及檢測過程中機器人所要做的工作等，內(nèi)容非常詳實。"
根據(jù)現(xiàn)場工況、設備特點和檢測需求，康耐視向工廠推薦了VisionPro視覺軟件3D版。因為無論是執(zhí)行一次輪廓測量還是掃描整個三維表面，該軟件都能提供最強大和穩(wěn)定的三維機器視覺工具，實現(xiàn)超越二維機器視覺技術的高精度表面特征測量。高分辨率3D圖像配備業(yè)界領先的康耐視3D視覺工具，可為裝配驗 證、在線測量和機器人引導等應用提供可靠、準確的解決方案。
機器人軌跡點圖片
隨后，工廠就安排了樣機的現(xiàn)場測試。在現(xiàn)場，康耐視代理商先把設備與機器人建立通訊，通訊協(xié)議為 TCP"。康耐視代理商早就提前準備好了與機器人通訊的擴展包，把擴展包提供給機器人安裝之后，就可以直接與康耐視設備進行通訊。"建立通訊的過程，令EA211發(fā)動機工廠的技術工程師印象深刻。
而現(xiàn)場試驗之順利更讓工程師們感到驚喜，"確定工作范圍之后，機器人就配合視覺進行相機標定，完 成檢測程序，一切就緒后開始測試。我們驚訝地發(fā)現(xiàn)，在缸體位置、角度、高度發(fā)生變化時，經(jīng)過視覺檢測后給出的修正坐標，可以精準地引導機器人找到了定位孔，這就一下子解決了我們的大問題！"
這樣，高性價比的康耐視3D視覺解決方案，在現(xiàn)場測試中表現(xiàn)出色，一舉解決車間的生產(chǎn)難題。EA211 發(fā)動機工廠在綜合考量后，就決定采用了康耐視的3D視覺解決方案。
生產(chǎn)效率大幅提高，良品率增至99.4%
在實際運行中，康耐視反復雕琢其解決方案，不斷優(yōu)化方案細節(jié)。
1）相機選型問題：由于機器人在拍攝位置可以靜止不動1秒左右，所以未選用500萬像素的全局快門工業(yè)相機，而是選擇了卷簾快門1000萬像素相機，光源由原來的2根藍色條形光源增加至4根；
2）夾具問題：更改夾具，增加1個機械結(jié)構(gòu)用來輔助角度矯正并且去掉1個定位銷；
3）多種型號工件測量問題：康耐視請工廠提供"零誤差"工件（就是三坐標測量后基本接近生產(chǎn)圖紙尺 寸的工件），分別測試四種型號的缸體和四種型號的缸蓋，尋找特征規(guī)律，找到幾種型號通用的特征點；
4）光線問題：在相機和光源整體結(jié)構(gòu)外增加遮光板，既可以屏蔽外界光又可以保證條光的聚集性。
目前，EA211發(fā)動機工廠在車間已經(jīng)成功部署了康耐視3D視覺產(chǎn)品，實現(xiàn)了機器人高精度快速抓取發(fā)動機缸體、缸蓋，極大提高了生產(chǎn)效率。另外，工廠將節(jié)約下來的5個工位共計10位工人，投入到了其他工位。原有工位和新加工位創(chuàng)造的價值已經(jīng)達到原有的兩倍之多，整體的生產(chǎn)成本大幅度下降。
缸體引導圖片
"實際視覺精度超過預期，降低了對角度的要求，而且穩(wěn)定的光環(huán)境保證了檢測效果，現(xiàn)在，四種型號 工件可以通用一個程序引導機器人抓取，非常方便車間的生產(chǎn)。"工廠生產(chǎn)負責人高興地說道，"而且引導效 果穩(wěn)定，自動化上料速度遠超人工上料，缸體磨損基本不再出現(xiàn)，工件良品率從96％提升至99.4％左右。"
視覺檢查在替代傳統(tǒng)人工檢查的時候，出于對新技術的陌生感，人們往往會對其可靠性存在疑慮"。生 產(chǎn)部門一直覺得視覺檢測是不穩(wěn)定因素，擔心會影響生產(chǎn)。"工廠技術負責人指出，"但是經(jīng)過此次項目，改 變了對視覺檢測的看法，生產(chǎn)部門對視覺檢測技術的進一步應用有了很大的信心！"
現(xiàn)在，EA211發(fā)動機工廠的視覺引導機器人抓取工件項目，已經(jīng)成為全廠的經(jīng)典學習案例，也順利實現(xiàn) 了今年車間提倡的口號--"開源節(jié)流合理化建設，把問題點消除，把不可能實現(xiàn)！"
"與康耐視合作比較明智的選擇，最打動我的是康耐視技術團隊的專業(yè)性、項目的整體把控能力 和對細節(jié)的注重。我們沒有想到的一些項目細節(jié)和問題，他們都能全面考慮和配合上，并提供可行性建 議。"EA211發(fā)動機工廠負責人對康耐視的技術水準和服務質(zhì)量點了大大的贊，"和專業(yè)團隊合作，可以精 準、輕松地完成項目。本次技改完美解決了車間面臨的技術難題，未來有機會我們會很期待和康耐視的再 次攜手合作！"