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摘要：中大尺寸工件的柔性測(cè)量在現(xiàn)代制造業(yè)中面臨著諸多挑戰(zhàn)。由于中大尺寸工件的設(shè)計(jì)特性，測(cè)量點(diǎn)位多而分散，且精度要求極高，這使得多種類中大尺寸工件的柔性測(cè)量變得尤為困難。傳統(tǒng)的測(cè)量方式不僅測(cè)量節(jié)拍慢，效率低下，而且無法滿足在線全檢的需求，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)的整體效率和產(chǎn)品質(zhì)量管控的提升。
在市場(chǎng)需求逐步擴(kuò)大及亟需技術(shù)革新的背景下，隨著視覺技術(shù)的深入發(fā)展，機(jī)器人結(jié)…
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中大尺寸工件的柔性測(cè)量在現(xiàn)代制造業(yè)中面臨著諸多挑戰(zhàn)。由于中大尺寸工件的設(shè)計(jì)特性，測(cè)量點(diǎn)位多而分散，且精度要求極高，這使得多種類中大尺寸工件的柔性測(cè)量變得尤為困難。傳統(tǒng)的測(cè)量方式不僅測(cè)量節(jié)拍慢，效率低下，而且無法滿足在線全檢的需求，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)的整體效率和產(chǎn)品質(zhì)量管控的提升。
在市場(chǎng)需求逐步擴(kuò)大及亟需技術(shù)革新的背景下，隨著視覺技術(shù)的深入發(fā)展，機(jī)器人結(jié)合高精度視覺技術(shù)成為解決柔性測(cè)量難點(diǎn)的關(guān)鍵技術(shù)。通過機(jī)器人的靈活操作和視覺系統(tǒng)的高精度識(shí)別，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜工件的多點(diǎn)位快速測(cè)量，同時(shí)確保測(cè)量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。這種技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了測(cè)量效率，還實(shí)現(xiàn)了在線全檢，為制造業(yè)的發(fā)展注入了新的活力。
機(jī)械臂3D在線測(cè)量系統(tǒng)
△機(jī)械臂3D在線測(cè)量系統(tǒng)
視比特推出了基于3D視覺技術(shù)下的柔性尺寸測(cè)量系列產(chǎn)品，其中，本文介紹的主角——機(jī)械臂3D在線測(cè)量系統(tǒng)，主要面向加工制造組裝過程中工件的在線全尺寸測(cè)量場(chǎng)景，包括汽車整車車身、車輛零部件和各類結(jié)構(gòu)件等。自研數(shù)字孿生虛實(shí)映射、跨機(jī)械臂協(xié)同測(cè)量、長(zhǎng)周期誤差校準(zhǔn)等核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類被測(cè)部件中多種特征的高精度檢測(cè)定位和不同大小工件的在線全尺寸測(cè)量，有效解決了生產(chǎn)制造過程中對(duì)全部工件進(jìn)行尺寸檢測(cè)和質(zhì)量監(jiān)控的難題。
本產(chǎn)品支持不同種類工件（包括曲面、弧形、齒狀）的柔性化測(cè)量和后續(xù)新型號(hào)工件的增加，在制造生產(chǎn)行業(yè)及場(chǎng)景中，具備精度高、節(jié)拍快、應(yīng)用廣的優(yōu)勢(shì)。
△SPEEDBOT 3D結(jié)構(gòu)光相機(jī)（SPEED-S150R）
機(jī)械臂3D在線測(cè)量系統(tǒng)充分展現(xiàn)了柔性測(cè)量的卓越性能，它能夠滿足任意空間位置的測(cè)量需求，并涵蓋孔徑、位置度、平面度、面/線輪廓度、線性距離、同軸度以及錯(cuò)漏裝等多種特征測(cè)量。在單個(gè)機(jī)械臂的配置下，本系統(tǒng)能夠達(dá)到120s/㎡以內(nèi)的測(cè)量節(jié)拍。同時(shí)，視比特自研高精度全局標(biāo)定技術(shù)，克服了機(jī)器人絕對(duì)定位誤差，測(cè)量精度（三坐標(biāo)單方向相關(guān)性）最高可達(dá)0.15mm（經(jīng)多個(gè)客戶三坐標(biāo)實(shí)測(cè)對(duì)標(biāo)），確保了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。此外，系統(tǒng)還能根據(jù)被測(cè)工件的體積，靈活適配機(jī)器人型號(hào)，提供了極大的測(cè)量靈活性，實(shí)現(xiàn)了柔性測(cè)量。
核心技術(shù)
機(jī)械臂3D在線測(cè)量系統(tǒng)能夠?yàn)橛脩籼峁┚珳?zhǔn)、高速、穩(wěn)定的柔性測(cè)量解決方案，主要基于視比特配置的兩大核心技術(shù)：
抗反光成像及高精度特征提取
機(jī)械臂3D在線測(cè)量系統(tǒng)配備了高性能的SPEEDBOT 3D結(jié)構(gòu)光相機(jī)（型號(hào)：SPEED-S150R），該相機(jī)內(nèi)置藍(lán)色光源，獨(dú)具抗反光特性。在金屬表面檢測(cè)應(yīng)用中，它能夠有效地克服反光問題，完整捕捉反光金屬表面的3D信息。這一特性有助于提升系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
并且，本系統(tǒng)充分利用了相機(jī)的高精度特性，結(jié)合多材質(zhì)高精度成像技術(shù)和專業(yè)的特征提取算法，確保了多種類特征的測(cè)量重復(fù)性精度可達(dá)到0.08mm以內(nèi)。特別是對(duì)于工件中諸如螺紋孔、倒角孔、非完整孔等復(fù)雜特征，系統(tǒng)能夠穩(wěn)定地進(jìn)行成像和測(cè)量，確保測(cè)量結(jié)果的一致性和可靠性。
△多種復(fù)雜特征的穩(wěn)定成像
高精度全局標(biāo)定及自研精度校準(zhǔn)
針對(duì)大尺寸測(cè)量工件（如整車車身），當(dāng)單機(jī)器人的物理臂展不足以覆蓋全部測(cè)量范圍時(shí)（或工作效率落后），本系統(tǒng)采用多機(jī)器人協(xié)同工作的策略，并且結(jié)合多點(diǎn)位全局標(biāo)定技術(shù)，這種協(xié)同模式能夠確保測(cè)量的高精度、高效率，并實(shí)現(xiàn)在線全檢，從而滿足復(fù)雜測(cè)量任務(wù)的需求。
并且系統(tǒng)融合了長(zhǎng)周期誤差校準(zhǔn)技術(shù)，通過設(shè)立外部校準(zhǔn)裝置，確保在長(zhǎng)時(shí)間工作狀態(tài)下，系統(tǒng)仍能保持測(cè)量的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。
軟件系統(tǒng)
在以往生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，測(cè)量數(shù)據(jù)的回溯曾是傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)面臨的一大挑戰(zhàn)，為此，視比特研發(fā)配置了柔性在線測(cè)量系統(tǒng)軟件。其核心優(yōu)勢(shì)在于，測(cè)量結(jié)果以高清晰度的3D可視化形式呈現(xiàn)，使得工件尺寸數(shù)據(jù)一目了然，軟件界面還能實(shí)時(shí)更新最新的測(cè)量數(shù)據(jù)，確保信息的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。在測(cè)量完成后，軟件自動(dòng)生成詳盡的結(jié)果分析報(bào)告，這些報(bào)告為工藝改進(jìn)提供了有力的數(shù)據(jù)支持。
△柔性在線測(cè)量系統(tǒng)軟件
△測(cè)量系統(tǒng)中輸出結(jié)果分析報(bào)告
應(yīng)用案例
機(jī)械臂3D在線測(cè)量系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于汽車主機(jī)廠及車輛零部件廠商。
2023年12月正式投用于國(guó)內(nèi)某汽車零部件制造工廠，成功實(shí)現(xiàn)客戶要求的檢測(cè)特定位置的孔徑、孔距、位置度、平面度、輪廓度，實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)可視化，助力客戶實(shí)現(xiàn)了工件從抽檢到100%全檢的檢測(cè)模式升級(jí)，避免不良品流出，提高了品質(zhì)管控水平。
2024年3月正式應(yīng)用于某汽車主機(jī)廠車身在線測(cè)量，部署至今，現(xiàn)場(chǎng)工作穩(wěn)定。雙機(jī)械臂分別搭載高精度3D相機(jī)進(jìn)行協(xié)同測(cè)量，配合數(shù)字孿生虛實(shí)映射技術(shù)，實(shí)現(xiàn)整車車身特征高精度在線全檢并實(shí)時(shí)輸出測(cè)量結(jié)果。
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