★梅卡曼德機(jī)器人

1 背景

從汽車發(fā)展史看，汽車工業(yè)是一國制造業(yè)綜合實(shí)力的體現(xiàn)。百余年以來，汽車行業(yè)在全球范圍內(nèi)經(jīng)歷了歐洲—美國—?dú)W洲—日本的三次產(chǎn)業(yè)重心轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換的能源革命，智能電動車發(fā)展迅速。2009年中國成為全球最大的汽車產(chǎn)銷國，2021年整車產(chǎn)量占比超過30%。2012年以來，汽車制造業(yè)投資占全國制造業(yè)投資比例維持在6%左右，2021年汽車制造業(yè)投資額達(dá)1.13萬億元。

輪胎作為汽車重要的組成部分，其裝配質(zhì)量會直接影響到輪胎總成的性能。傳統(tǒng)汽車輪胎裝配線采用的是機(jī)械設(shè)備輔助人工裝配，此種裝配形式勞動強(qiáng)度大，裝配質(zhì)量良莠不齊，效率普遍低下。伴隨汽車主機(jī)廠車型增多及多車型混線生產(chǎn)的需求，越來越多的汽車主機(jī)廠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)來提高產(chǎn)品質(zhì)量，以提升產(chǎn)品競爭力，滿足新興市場需求。

2 案例實(shí)施與應(yīng)用

梅卡曼德已經(jīng)幫助眾多汽車零部件工廠/主機(jī)廠實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)線自動化、柔性化升級。在汽車主機(jī)廠輪胎裝配線，梅卡曼德AI+3D視覺+工業(yè)機(jī)器人解決方案在裝配精度、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)穩(wěn)定性、快速適應(yīng)產(chǎn)品換型等方面均有顯著優(yōu)勢，切實(shí)幫助汽車主機(jī)廠實(shí)現(xiàn)輪胎自動化、無人化裝配。截至目前，梅卡曼德全球落地案例3000+，汽車行業(yè)落地1000+。

本項(xiàng)目為梅卡曼德Mech-Eye PRO系列工業(yè)級3D相機(jī)助力吉利汽車工廠主機(jī)廠輪胎裝配線精準(zhǔn)高效引導(dǎo)輪胎隨行裝配。該工廠采用了多車型共線生產(chǎn)的模式，現(xiàn)場存在許多不同型號的剎車盤，且同類型剎車

盤一致性較差，只能主要依靠人工進(jìn)行裝配，勞動強(qiáng)度大，裝配質(zhì)量良莠不齊，效率普遍低下。梅卡曼德AI+3D視覺方案在該項(xiàng)目現(xiàn)場使用的Mech-Eye PRO系列工業(yè)級3D相機(jī)，可對剎車盤生成結(jié)構(gòu)完整、細(xì)節(jié)豐富、邊界清晰的高質(zhì)量點(diǎn)云數(shù)據(jù)，引導(dǎo)機(jī)器人完成高精度裝配。相機(jī)采用先進(jìn)的高速結(jié)構(gòu)光技術(shù)，運(yùn)行速度快，同時(shí)可根據(jù)客戶需求，24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，能夠完全滿足客戶對于裝配精度與速度的要求，保證客戶項(xiàng)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(guī)劃算法，可以自動選擇合適的機(jī)器人運(yùn)動路徑和進(jìn)入角度，提升運(yùn)行穩(wěn)定性。

該項(xiàng)目已經(jīng)順利交付，幫助工廠實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)線無人化、自動化、柔性化升級，滿足客戶對于高效率、高質(zhì)量、安全性與成本控制等方面的要求。

3 項(xiàng)目創(chuàng)新

（1）裝配精準(zhǔn)高效，確保廠家項(xiàng)目交付無憂

乘用車輪胎裝配，是讓輪轂上的安裝孔對準(zhǔn)剎車盤的螺紋孔，穿入螺釘擰緊，孔位數(shù)量一般有四孔和五孔兩種。吉利汽車工廠主機(jī)廠輪胎裝配線現(xiàn)場，需要視覺系統(tǒng)識別定位剎車盤上孔徑較小的螺紋孔，當(dāng)輪轂上的五個(gè)安裝孔與剎車盤的五個(gè)螺紋孔完全對準(zhǔn)時(shí)，引導(dǎo)機(jī)器人進(jìn)行輪胎裝配。同時(shí)，由于該客戶訂單數(shù)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(jī)穩(wěn)定性靈活性并存，適配隨行裝配場景

裝配位置剎車盤反光，環(huán)境干擾大，且生產(chǎn)線不可停止，為隨行裝配場景。梅卡曼德Mech-Eye PRO S高精度結(jié)構(gòu)光工業(yè)3D相機(jī)，可對表面反光的剎車盤生成結(jié)構(gòu)完整、細(xì)節(jié)豐富、邊界清晰的高質(zhì)量點(diǎn)云數(shù)據(jù)，顯著減少對大型遮光設(shè)施的需求，結(jié)合先進(jìn)的視覺算法，可準(zhǔn)確識別孔徑較小且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的螺紋孔，引導(dǎo)機(jī)器人完成高精度裝配，對于實(shí)現(xiàn)高精度、高穩(wěn)定性的裝配工藝提供了保障。車架由移載機(jī)構(gòu)承載勻速前進(jìn)，機(jī)器人搭載3D相機(jī)需要與車架保持嚴(yán)格的相對靜止才能觸發(fā)3D相機(jī)拍照，這就對系統(tǒng)的靈活性提出了一定的要求。相機(jī)體積緊湊，重量輕，適合安裝于機(jī)械臂末端使用，靈活程度高，可更好應(yīng)對輪胎隨行裝配問題。

（3）靈活可靠應(yīng)對現(xiàn)場情況，滿足工廠實(shí)際需求

輪胎裝配線現(xiàn)場乘用車車身到位之后，剎車盤本身相對車身可能會存在角度偏差，傳統(tǒng)機(jī)器人很難自動裝配。梅卡曼德自研Mech-Viz機(jī)器人智能編程環(huán)境，可通過算法進(jìn)行碰撞檢測及軌跡規(guī)劃，自動選擇合適的機(jī)器人運(yùn)動路徑和進(jìn)入角度，有效應(yīng)對角度偏差及現(xiàn)場空間緊湊的問題，保證機(jī)器人抓取穩(wěn)定性、安全性，提升實(shí)際生產(chǎn)效率。此外，梅卡曼德3D視覺系統(tǒng)適用于轎車、客車、貨車、重卡等眾多車型，支持新增車型的快速導(dǎo)入，實(shí)現(xiàn)快速換型生產(chǎn)，無需復(fù)雜的硬件設(shè)備改造。

4 效益分析

梅卡曼德AI+3D視覺+工業(yè)機(jī)器人解決方案在裝配精度、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)穩(wěn)定性、快速適應(yīng)產(chǎn)品換型等方面均有顯著優(yōu)勢。該輪胎自動裝配解決方案可使總裝車間底盤裝配線每班減少4名裝配人員。可以滿足車間60JPH隨行裝配需求；不會造成生產(chǎn)線停線，并可跟隨生產(chǎn)節(jié)拍變化而變化。該解決方案擰緊扭矩合格率能達(dá)到99.9%，并可以通過可視化數(shù)據(jù)監(jiān)控。與此同時(shí)，現(xiàn)場與車間MES系統(tǒng)對接，對車型進(jìn)行識別，具有防錯(cuò)報(bào)警功能。從綜合成本角度分析，回報(bào)期較短，質(zhì)量、柔性、智能化等方面均有明顯提升。

5 結(jié)語

從企業(yè)角度看，梅卡曼德AI+3D視覺方案幫助汽車主機(jī)廠對其輪胎裝配線進(jìn)行自動化升級和柔性化改造，切實(shí)解決傳統(tǒng)輪胎裝配方式中存在的問題，滿足眾多車企對于高效率、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制造業(yè)大國，但仍存在“大而不強(qiáng)”的問題。梅卡曼德已在汽車行業(yè)落地1000+案例，并將繼續(xù)幫助更多的汽車廠商充分利用3D成像、圖像處理、深度學(xué)習(xí)、運(yùn)動規(guī)劃、幾何分析等關(guān)鍵技術(shù)，推動行業(yè)從“制造”邁向“智造”，加速新一代信息技術(shù)與傳統(tǒng)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(xiàn)中國制造2025國家戰(zhàn)略的重要方向，也是實(shí)現(xiàn)中國制造2025國家戰(zhàn)略的重要抓手，汽車行業(yè)的自動化、智能化發(fā)展，有助于企業(yè)在實(shí)踐中加強(qiáng)核心技術(shù)攻關(guān)，深化推廣應(yīng)用，為國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展注入新的動能。

摘自《自動化博覽》2022年11月刊