蜂窩換熱管是化工行業(yè)和發(fā)電領(lǐng)域用常見(jiàn)的設備之一。換熱管與管板連接焊縫在換熱器中起到了對不同壓力、不同溫度的介質(zhì)流體間的隔離作用，在有些情況下連接線(xiàn)焊縫對于換熱管還起到了“支撐作用”。但其焊縫的精度與牢固程度一直是困擾換熱管生產(chǎn)中的難題。而且換熱管的焊接后期還需要考慮到焊接后的熱膨脹等問(wèn)題，如果因此造成焊縫不夠緊密會(huì )導致很大的經(jīng)濟損失。

換熱管的焊接精度一般要求為0.015mm，完全使用人力焊接很難完全達到預定的精度，且換管作業(yè)的效率也很低，選擇機械手臂進(jìn)行焊接似乎是提升精度與效率的必然。

為了滿(mǎn)足識別速度與精度上的雙重要求，此項目選用了兩臺工業(yè)相機。初步定位的相機要求視野296mm×220mm，精度0.1mm，引導機械手臂接近換熱管的初步識別和定位，由于相機距離目標物較遠，工業(yè)光源在此種情況下的作用有限，更需要考慮在高ISO（暗光）的情況下保留更多的圖像細節。堡盟EXG 500萬(wàn)像素工業(yè)相機，其擁有2592×1944的分辨率，單獨像素點(diǎn)感光能力大幅領(lǐng)先于其他備選相機，滿(mǎn)足了增加更多暗部細節的要求，即便在沒(méi)有工業(yè)光源的情況下依舊可以正常識別，非常適合蜂窩換熱管進(jìn)行遠距離的整體識別工作。

近距離識別時(shí)，視野變小，精度更高

精確定位的相機要求視野20mm×15mm，精度要求達到0.015mm。由于近距離識別拍攝時(shí)相機距離焊接圓孔很近，視野很小，并且有良好的工業(yè)光源照明，而且堡盟工業(yè)相機圖像的線(xiàn)性度表現非常優(yōu)秀，所以選擇一款相對性?xún)r(jià)比更高的低分辨率相機即可，相機要跟隨機械臂對焊接工作進(jìn)行實(shí)時(shí)拍攝，運動(dòng)中對于幀率要求比較高，權衡之后客戶(hù)選擇了堡盟TXG系列130萬(wàn)像素工業(yè)相機，該款相機的芯片具有優(yōu)越的感光性能，而130萬(wàn)像素的分辨率完全可以滿(mǎn)足焊點(diǎn)的高清拍攝的要求。最關(guān)鍵的還是它所擁有的高幀率的特點(diǎn)，該相機在全分辨率下拍攝時(shí)幀率為32FPS，大幅減少圖像抖動(dòng)與模糊，最短4us的曝光時(shí)間可以迅速抓拍動(dòng)態(tài)圖像。

除了上述特點(diǎn)以外兩臺相機共同的優(yōu)點(diǎn)還囊括了，用于遠距離數據傳輸的GigE千兆以太網(wǎng)接口，讓兩臺相機圖像數據交互更加迅捷，而工業(yè)M8螺紋接口與平均37萬(wàn)小時(shí)MTBF的牢固設計更是大幅提高了堡盟相機實(shí)際使用中的耐用性。

此外，軟件端設計了兩個(gè)相機數據交互來(lái)指揮六軸機械手臂進(jìn)行動(dòng)作。

堡盟TXG工業(yè)相機以小孔圓心定位對周邊的管壁進(jìn)行識別

機器人在蜂窩換熱管的兩端分別建立坐標系，相機在兩個(gè)坐標系中分別標定，機器人在觸發(fā)相機之前給視覺(jué)軟件發(fā)送拍照位置信號， 視覺(jué)軟件獲取到圖像后調用不同的標定數據計算圓孔中心在機械手相應坐標系中的位置，然后通過(guò)TCP/IP協(xié)議發(fā)送給機器人，機器人獲取到位置信息后以固定半徑進(jìn)行焊接。

實(shí)際工作時(shí)的狀態(tài)

現在采用堡盟工業(yè)相機控制的機械臂激光焊接在不同型號的蜂窩換熱管的焊接生產(chǎn)切換時(shí)僅僅點(diǎn)擊一下參數就可以搞定，工廠(chǎng)完全可以放棄以前笨重的焊接固定夾具了，這不僅讓工人的工作變得更加簡(jiǎn)單，也使得工廠(chǎng)生產(chǎn)效率和精度都得到了大幅提升。

摘自《自動(dòng)化博覽》2016年4月刊