★梅卡曼德機器人

1 背景

從汽車(chē)發(fā)展史看，汽車(chē)工業(yè)是一國制造業(yè)綜合實(shí)力的體現。百余年以來(lái)，汽車(chē)行業(yè)在全球范圍內經(jīng)歷了歐洲—美國—歐洲—日本的三次產(chǎn)業(yè)重心轉移，目前伴隨新一輪的科技和產(chǎn)業(yè)革命正在經(jīng)歷以油氣向新能源轉換的能源革命，智能電動(dòng)車(chē)發(fā)展迅速。2009年中國成為全球最大的汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)國，2021年整車(chē)產(chǎn)量占比超過(guò)30%。2012年以來(lái)，汽車(chē)制造業(yè)投資占全國制造業(yè)投資比例維持在6%左右，2021年汽車(chē)制造業(yè)投資額達1.13萬(wàn)億元。

輪胎作為汽車(chē)重要的組成部分，其裝配質(zhì)量會(huì )直接影響到輪胎總成的性能。傳統汽車(chē)輪胎裝配線(xiàn)采用的是機械設備輔助人工裝配，此種裝配形式勞動(dòng)強度大，裝配質(zhì)量良莠不齊，效率普遍低下。伴隨汽車(chē)主機廠(chǎng)車(chē)型增多及多車(chē)型混線(xiàn)生產(chǎn)的需求，越來(lái)越多的汽車(chē)主機廠(chǎng)都在努力提升總裝工藝技術(shù)水平，希望采用更先進(jìn)、更柔性、更智能的裝配技術(shù)來(lái)提高產(chǎn)品質(zhì)量，以提升產(chǎn)品競爭力，滿(mǎn)足新興市場(chǎng)需求。

2 案例實(shí)施與應用

梅卡曼德已經(jīng)幫助眾多汽車(chē)零部件工廠(chǎng)/主機廠(chǎng)實(shí)現了產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化、柔性化升級。在汽車(chē)主機廠(chǎng)輪胎裝配線(xiàn)，梅卡曼德AI+3D視覺(jué)+工業(yè)機器人解決方案在裝配精度、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)穩定性、快速適應產(chǎn)品換型等方面均有顯著(zhù)優(yōu)勢，切實(shí)幫助汽車(chē)主機廠(chǎng)實(shí)現輪胎自動(dòng)化、無(wú)人化裝配。截至目前，梅卡曼德全球落地案例3000+，汽車(chē)行業(yè)落地1000+。

本項目為梅卡曼德Mech-Eye PRO系列工業(yè)級3D相機助力吉利汽車(chē)工廠(chǎng)主機廠(chǎng)輪胎裝配線(xiàn)精準高效引導輪胎隨行裝配。該工廠(chǎng)采用了多車(chē)型共線(xiàn)生產(chǎn)的模式，現場(chǎng)存在許多不同型號的剎車(chē)盤(pán)，且同類(lèi)型剎車(chē)

盤(pán)一致性較差，只能主要依靠人工進(jìn)行裝配，勞動(dòng)強度大，裝配質(zhì)量良莠不齊，效率普遍低下。梅卡曼德AI+3D視覺(jué)方案在該項目現場(chǎng)使用的Mech-Eye PRO系列工業(yè)級3D相機，可對剎車(chē)盤(pán)生成結構完整、細節豐富、邊界清晰的高質(zhì)量點(diǎn)云數據，引導機器人完成高精度裝配。相機采用先進(jìn)的高速結構光技術(shù)，運行速度快，同時(shí)可根據客戶(hù)需求，24小時(shí)連續運行，能夠完全滿(mǎn)足客戶(hù)對于裝配精度與速度的要求，保證客戶(hù)項目高質(zhì)量、高效率交付。配合梅卡曼德自研智能碰撞檢測及軌跡規劃算法，可以自動(dòng)選擇合適的機器人運動(dòng)路徑和進(jìn)入角度，提升運行穩定性。

該項目已經(jīng)順利交付，幫助工廠(chǎng)實(shí)現了產(chǎn)線(xiàn)無(wú)人化、自動(dòng)化、柔性化升級，滿(mǎn)足客戶(hù)對于高效率、高質(zhì)量、安全性與成本控制等方面的要求。

3 項目創(chuàng )新

（1）裝配精準高效，確保廠(chǎng)家項目交付無(wú)憂(yōu)

乘用車(chē)輪胎裝配，是讓輪轂上的安裝孔對準剎車(chē)盤(pán)的螺紋孔，穿入螺釘擰緊，孔位數量一般有四孔和五孔兩種。吉利汽車(chē)工廠(chǎng)主機廠(chǎng)輪胎裝配線(xiàn)現場(chǎng)，需要視覺(jué)系統識別定位剎車(chē)盤(pán)上孔徑較小的螺紋孔，當輪轂上的五個(gè)安裝孔與剎車(chē)盤(pán)的五個(gè)螺紋孔完全對準時(shí)，引導機器人進(jìn)行輪胎裝配。同時(shí)，由于該客戶(hù)訂單數量巨大，也急需進(jìn)一步提升生產(chǎn)效率，確保訂單及時(shí)交付。

（2）相機穩定性靈活性并存，適配隨行裝配場(chǎng)景

裝配位置剎車(chē)盤(pán)反光，環(huán)境干擾大，且生產(chǎn)線(xiàn)不可停止，為隨行裝配場(chǎng)景。梅卡曼德Mech-Eye PRO S高精度結構光工業(yè)3D相機，可對表面反光的剎車(chē)盤(pán)生成結構完整、細節豐富、邊界清晰的高質(zhì)量點(diǎn)云數據，顯著(zhù)減少對大型遮光設施的需求，結合先進(jìn)的視覺(jué)算法，可準確識別孔徑較小且結構復雜的螺紋孔，引導機器人完成高精度裝配，對于實(shí)現高精度、高穩定性的裝配工藝提供了保障。車(chē)架由移載機構承載勻速前進(jìn)，機器人搭載3D相機需要與車(chē)架保持嚴格的相對靜止才能觸發(fā)3D相機拍照，這就對系統的靈活性提出了一定的要求。相機體積緊湊，重量輕，適合安裝于機械臂末端使用，靈活程度高，可更好應對輪胎隨行裝配問(wèn)題。

（3）靈活可靠應對現場(chǎng)情況，滿(mǎn)足工廠(chǎng)實(shí)際需求

輪胎裝配線(xiàn)現場(chǎng)乘用車(chē)車(chē)身到位之后，剎車(chē)盤(pán)本身相對車(chē)身可能會(huì )存在角度偏差，傳統機器人很難自動(dòng)裝配。梅卡曼德自研Mech-Viz機器人智能編程環(huán)境，可通過(guò)算法進(jìn)行碰撞檢測及軌跡規劃，自動(dòng)選擇合適的機器人運動(dòng)路徑和進(jìn)入角度，有效應對角度偏差及現場(chǎng)空間緊湊的問(wèn)題，保證機器人抓取穩定性、安全性，提升實(shí)際生產(chǎn)效率。此外，梅卡曼德3D視覺(jué)系統適用于轎車(chē)、客車(chē)、貨車(chē)、重卡等眾多車(chē)型，支持新增車(chē)型的快速導入，實(shí)現快速換型生產(chǎn)，無(wú)需復雜的硬件設備改造。

4 效益分析

梅卡曼德AI+3D視覺(jué)+工業(yè)機器人解決方案在裝配精度、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)穩定性、快速適應產(chǎn)品換型等方面均有顯著(zhù)優(yōu)勢。該輪胎自動(dòng)裝配解決方案可使總裝車(chē)間底盤(pán)裝配線(xiàn)每班減少4名裝配人員?？梢詽M(mǎn)足車(chē)間60JPH隨行裝配需求；不會(huì )造成生產(chǎn)線(xiàn)停線(xiàn)，并可跟隨生產(chǎn)節拍變化而變化。該解決方案擰緊扭矩合格率能達到99.9%，并可以通過(guò)可視化數據監控。與此同時(shí)，現場(chǎng)與車(chē)間MES系統對接，對車(chē)型進(jìn)行識別，具有防錯報警功能。從綜合成本角度分析，回報期較短，質(zhì)量、柔性、智能化等方面均有明顯提升。

5 結語(yǔ)

從企業(yè)角度看，梅卡曼德AI+3D視覺(jué)方案幫助汽車(chē)主機廠(chǎng)對其輪胎裝配線(xiàn)進(jìn)行自動(dòng)化升級和柔性化改造，切實(shí)解決傳統輪胎裝配方式中存在的問(wèn)題，滿(mǎn)足眾多車(chē)企對于高效率、高質(zhì)量、安全性與成本控制等方面的要求。從行業(yè)角度看，雖然目前中國已成為世界首屈一指的汽車(chē)制造業(yè)大國，但仍存在“大而不強”的問(wèn)題。梅卡曼德已在汽車(chē)行業(yè)落地1000+案例，并將繼續幫助更多的汽車(chē)廠(chǎng)商充分利用3D成像、圖像處理、深度學(xué)習、運動(dòng)規劃、幾何分析等關(guān)鍵技術(shù)，推動(dòng)行業(yè)從“制造”邁向“智造”，加速新一代信息技術(shù)與傳統產(chǎn)業(yè)融合，加大創(chuàng )新，打造新的生產(chǎn)方式、生產(chǎn)技術(shù)。從國家角度看，智能制造是我國實(shí)現中國制造2025國家戰略的重要方向，也是實(shí)現中國制造2025國家戰略的重要抓手，汽車(chē)行業(yè)的自動(dòng)化、智能化發(fā)展，有助于企業(yè)在實(shí)踐中加強核心技術(shù)攻關(guān)，深化推廣應用，為國家經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展注入新的動(dòng)能。

摘自《自動(dòng)化博覽》2022年11月刊