Кобот (коллаборативный робот) для сборки

Преимущества роботизированной сборки

Сборка – высокоточная операция, требующая строгого соблюдения определенного алгоритма. Вручную выполнять такую монотонную, изматывающую работу очень тяжело. Автоматизация сборки с помощью роботов-сборщиков позволяет сократить трудоемкость процесса, увеличивает производительность, скорость и качество выполняемых работ, предупреждает появление брака.

Функционал робота-сборщика состоит из подачи деталей для сборки и комплектующих, распознавания и ориентации, соединения компонентов в один комплект, их взаимного закрепления, а также проверки качества соединения и отбраковки.

Наиболее часто роботизированная сборка встречается на производствах электроники. На сегодняшний день ни одна крупная компания в этой сфере не обходится без роботов-сборщиков. Вот, к примеру, как с данным процессом справляется коллаборативный робот Techman.

Для сбора мелких деталей оптимально подходит модель робота ТМ5-700. Небольшой грузоподъемности в 6 кг вполне хватает при работе с некрупными компонентами. При этом повторяемость манипулятора Techman составляет 0,05 мм, что позволяет выполнять операцию четко и качественно, а умная система ориентации с применением TM Landmark позволяет улучшить точность позиционирования.

Отбор деталей

Для того, чтобы выбрать подходящие комплектующие, коллаборативный робот-сборщик TM Robot использует технологию встроенного технического зрения. Камера манипулятора позволяет отобрать необходимые компоненты, идентифицируя их по цвету, форме, размеру, штрих-коду, маркировке и другим особенностям.

Также камера может проводить измерение граней объектов, углов и определять отклонения от эталона. Затем определяется точное местоположение и ориентация деталей. Умная функция «servoing» встроенной камеры в роботе позволяет даже определять высоту до объекта, подгоняя под него размер эталона, хоть камера и 2D. После этого робот-сборщик выбирает компоненты и выполняет дальнейший цикл операции.

При этом, оснастив коллаборативный манипулятор дополнительной внешней камерой, вы сможете значительно расширить возможности встроенного технического зрения, обеспечив связь робота Techman с внешними камерами.

Подключение внешней камеры по функции Eye-to-Hand позволяет получить практически те же возможности, что и у встроенной в робота камеры, кроме «servoing» и «Landmark». Это позволяет добиться более высокой точности при определении координат объекта за счёт использования камеры с большим разрешением и различным фокусным расстоянием. Можно использовать внешнюю камеру в тех местах, где неудобно применить встроенную в робота камеру. Или где нужно заранее определить координаты объекта, например, при движении объекта по конвейеру.

Подключение внешней камеры по функции Up-Ward Looking создаёт точку TCP по изображению объекта (рабочая точка инструмента) и далее программа работает согласно новой TCP. Используется для улучшения точности, например, в тех случаях, когда объект может иметь различные координаты после его захвата роботом при смещении в самом захвате или вследствие особенностей конструкции самого объекта.

Кроме того, дополнительная программная опция Techman External Vision позволяет определять различные объекты в 3D-пространстве. Вот пример выполнения такой операции:

Существует также функция искусственного интеллекта TM AI+, позволяющая «обучать» робота различным дефектам и сортировке. Используется, когда вариаций очень много и все не предугадать. Например, при определении потёртостей на деталях или качество сборки радиоэлементов на плате. Робот в ходе работы может запоминать изображения объекта и самообучаться.

Внешняя камера Basler acA2440-20gc успешно работает с коботами TM Robot. Это цветная камера с разрешением 5 Мп и максимальной скоростью захвата изображения 23 кадра в секунду. За счёт затвора типа Global Shutter камера хорошо подходит для съёмки в движении, например, на движущейся ленте конвейера.

Камера может использоваться как для создания TCP инструмента по изображению объекта для компенсации погрешности позиционирования, так и для определения характеристик и координат объекта.

К камере Basler по требованиям точности и расстояния до объекта также отдельно подбирается объектив. Использование внешних камер Basler – это очень бюджетный и быстрый в интеграции вариант, так как обработка изображений происходит в самом контроллере робота, и камера в связке с роботом Techman представляет из себя только «сенсор».

К роботу можно подключить до двух камер Basler.

Захват деталей

Для захвата деталей часто выбирайтся, например, гибкое двухпальцевое захватное устройство RG2 от OnRobot с полезной нагрузкой до 2 кг. Оно подходит для компонентов с широким диапазоном размеров и форм.

Двухпальцевые захваты Onrobot – коллаборативные захваты, которые регулируются программно по усилию зажатия/разжатия и ходу пальцев на открытие/закрытие. Кроме того, они определяют по усилию, захватился ли предмет, и также выдают сигнал в случае аварии на захвате.

Это электрические захваты на базе бесщёточных двигателей постоянного тока, которые потребляют очень мало энергии в сравнении, например, с компрессором, который необходим для подачи воздуха под давлением на обычные пневматические захваты.

Захватное устройство RG2 от OnRobot легко устанавливается на коллаборативном роботе Techman, а время ввода в эксплуатацию занимает несколько минут.

В дополнение существует переходник Dual Quick Changer, позволяющий подключить одновременно два различных или однотипных захвата Onrobot. Это дает возможность сократить время производства в 1,5-2 раза за счет одновременной обработки большего количества деталей, так как количество движений робота уменьшается.

Соединение компонентов

Суть сборки заключается в объединении нескольких частей в одну конструкцию.

Способы крепления могут сильно варьироваться в зависимости от типа собираемых деталей. Обычно компоненты завинчиваются, склеиваются, зажимаются или свариваются.

Например, во время затяжки креплений требуется измерение усилия действия. Силомоментный датчик робота обеспечивает обратную связь с системой управления робота-сборщика Techman и может измерять усилие и крутящий момент, прикладываемые к конечному захвату или к отдельному плечу манипулятора.

Контроль качества

На данном этапе снова на первый план выходит встроенное техническое зрение. Камера передает коллаборативному роботу-сборщику данные для проверки, после чего происходит анализ и проверка соответствия необходимым параметрам.

Итак, подытожим все плюсы использования робота-сборщика.

• Роботизированная сборка характеризуется высокой точностью, повторяемостью и бесперебойностью.
• Финальный контроль робота-сборщика позволяет сократить количество брака.
• Автоматизация сборки возможна на любом производстве: как с габаритными, так и с хрупкими компонентами.
• Внедрение роботов-сборщиков дает возможность уменьшить количество персонала, а значит сократить фонд оплаты труда.
• Роботы-сборщики позволяют убрать человека из опасной зоны работы с радиоактивными, взрывчатыми, токсичными материалами, а также и наоборот, соблюдать стерильность в помещениях с повышенными требованиями к чистоте.
• Простота введения в эксплуатацию.
• Легкая переналадка под другую задачу (в т.ч. не связанную со сборкой) в соответствии с потребностями производства.
• Коллаборативный робот-сборщик не требует обслуживания, может работать бесперебойно в режиме 24/7, что увеличивает производительность и дает короткий срок окупаемости.