[01116738]多机器人协同的汽车内外饰件的智能柔性超声焊生产线的研制及产业化

项目完成了智能柔性超声焊新生产线成套装备的研制,主要特色包括： 1)三维数字化焊接生产线机器成套装备的设计和虚拟仿真：研究多机械臂协同柔性焊接关键技术,主要包括：a)面向复杂焊点分布的机械臂焊接多目标数字化焊接焊点任务分配和规划关键算法与技术;b)焊接点的多机械臂协同高精度定位与控制技术;c)柔性自适应多机械臂的系统设计与研制关键技术。 2)基于机器视觉的焊接件辨识与部件完整性检测技术：为了适用于多种焊接产品类型,研究基于机器视觉方法自动获取产品焊点的精确焊接坐标值,进行焊接机器人导航;为了检测焊接产品的工艺完整性,设计和研制机器视觉系统来检测工件焊点的漏焊及较大的焊接质量问题。 3)柔性制造技术：汽车的塑料内外饰件主要有门板、仪表台和前后杠等,传统的生产设备只能固定焊接某些塑料内外饰件,造成生产设备的投入很大,本项目要解决同一生产线无需人工干预可自动的实现料件的识别、胎模自动更换、焊头的自动更换等实现同一生产线可进行不同规格和不同类型的塑料内外饰件的超声焊接。 4)多机器人协同的汽车内外饰件全自动柔性超声焊接生产线设计,主要包括生产线的结构、上下料机构、自动上模机构、焊头库及焊头自动更换机构、传送机构、胎模库和焊头库等。 5)实现多机器人协同的汽车内外饰件的智能柔性超声焊生产线的产业化：整个生产线采用网络化控制系统对整个生产线实现就地监控,同时上层采用以太网建立与企业 ERP 无缝连接的接口,保证生产线的各个环节的可视化。 项目的主要创新点突破点包括： 1、基于网络环境的机器视觉和多传感器融合技术下的任务分配多机器人协同焊接及取放工件方法,比传统的焊接速度提高 50%,节能 30%以上。 本项目的取放件机器人（共 2 台）、超声焊接机器人（4 台四自由度机器人和 2台六自由度机器人）、生产线各运动机构的控制系统、机器视觉及其它定位传感系统等构成一个现场的网络化控制系统。在网络坏境下,无论是汽车门板、汽车仪表台,还是汽车前后杠的塑料饰件的焊接,当被焊接的工件组件无序的流入输送带后,机器视觉系统自动识别工件类型,并通过网络发出指令给上件机器人抓取工件并放置到胎具的指定位置和发布给多机器人超声焊接系统任务,焊接机器人根据本次焊接任务按焊接机械臂多目标最优路径规划算法自动分配每台焊接机器人的焊接任务做好并行协同焊接准备,与此同时位置识别传感器系统感知到所有被焊接的组件放置完毕而且位置正确,胎具进入到焊接工作区开始焊接,焊接完成后取件机器人将焊接好的工件放入到成品输出线。 2、物联化柔性焊接生产线使焊接生产线可满足多产品、多规格的自适应柔性焊接生产,大大节省生产设备的投资。 本项目的柔性主要体现在两个方面：第一,采用机器视觉、多传感器融合系统和工业机器人相结合上料输送系统可适应多产品和多规格的焊接组件上料;第二,胎具从胎具库根据机器人抓取的工件自动更换胎具;第三,六台机器人手臂可根据焊接件的要求实时、动态、时间最优的分配焊接任务并能从超声焊头库自动更换超声焊头满足不同的焊接需求。如,同一生产线可焊接不同规格的汽车门板、汽车前后杆和机车仪表台。 3、基于工业数据驱动的柔性生产线智能控制模型使汽车塑料内外饰件柔性超声焊接生产线实现了智能可视化的控制系统。 焊接生产线由焊接单元、机器人及控制器、物料自动化运输系统以及机器视觉系统和多传感器系统等组成物联化的网络控制系统,并进行文件通讯和数据采集。数控加工代码、胎具清单、超声焊头清单、机器人运动轨迹算法清单、检测标准等生产任务推送给设备,设备的运行状态、加工数据、检测数据可实时采集进入数据服务器。柔性生产线智能控制模型主要包括数据层、功能层和服务层。其中,数据层：对智能化生产单元运行数据采用分布式存储,并建立大数据模型,对数据进行归类和分析。功能层：实现工艺管理、任务管理、程序管理等功能,采用基 于 Web Service、Web API 技术的 通用集成技术,与企业 ERP/MES 管理系统的接口。服务层：通过对生产运行大数据和工艺大数据的分析,结果以服务的形式与用户或其他系统进行交互,根据用户应用场景灵活定制各种可视化界面,实现三维虚拟现实显示。柔性生产线控制模型可用于改造柔性生产线组织方式,通过实时采集制造单元状态,实现任务切换和执行指令切换,实现对生产线的智能控制。同时,通过积累生产和工艺数据,并对生产线运行大数据存储和分析,将统计信息以可视化的方式反馈给用户,实现对生产线的智能化闭环控制。 4、实现了直接从工件的 CAD 图形自动转化为工业机器人手臂运动控制语言。