機器人在鋰電池生產(chǎn)中的作用

在鋰電池生產(chǎn)中的生產(chǎn)過(guò)程中，要把成品從生產(chǎn)線(xiàn)上自動(dòng)取下來(lái)，送到檢測處通過(guò)智能圖像處理系統進(jìn)行外觀(guān)檢驗，然后把合格產(chǎn)品送入特定的包裝容器內，把不合格的產(chǎn)品送入另一容器內。這是歐洲最大的電池生產(chǎn)廠(chǎng)家SONnenschein在電池生產(chǎn)中包裝前的最后一個(gè)環(huán)節，而在整個(gè)電池生產(chǎn)過(guò)程中有部分工位應用的是百格拉的碼垛機器人。盡管這些機器人所完成的功能不完全一樣，但采用相同的拖盤(pán)，便于不同工位產(chǎn)品的流通和通用。本文就以最后外觀(guān)檢測所用機器人和視覺(jué)系統為例進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。

　　1 供料機構的組成及工作過(guò)程

　　圖1給出了一個(gè)標準的批量供貨機構原來(lái)圖，它由拖盤(pán)摞升降部分，拖盤(pán)水平運動(dòng)部分和一個(gè)二維XZ機器手組成。圖1的例子中拖盤(pán)摞升降部分共有八個(gè)拖盤(pán)，實(shí)際上一摞有14個(gè)小拖盤(pán)。由直線(xiàn)運動(dòng)單元帶動(dòng)上下任意精確運動(dòng)。工作時(shí)把最頂部第一個(gè)拖盤(pán)升高到比水平運動(dòng)軸高出一定高度后停止，然后水平軸向第一個(gè)托盤(pán)運動(dòng)，使所帶的拖板處于第一個(gè)拖盤(pán)下面。然后升降軸下降使第一個(gè)拖盤(pán)處于水平軸的拖板上。然后升降軸升高10mm, 接著(zhù)水平軸向回運動(dòng)把該托盤(pán)帶到二維XZ機器手前面。XZ二維機器手先逐個(gè)搬運第一排的零件，搬運后處理完再放回原處。當一排零件被處理完后，水平運動(dòng)軸再向前運動(dòng)使第二排的零件處于機器手可以抓取的位置上。如此類(lèi)推直到處理完最后一排的零件后，水平運動(dòng)軸再把該托盤(pán)送回到升降軸的原來(lái)位置。然后處理下一個(gè)托盤(pán)的零件，如此進(jìn)行下去，直到處理完最后一個(gè)托盤(pán)上的全部零件。

　　2 機器人型號及參數

　　圖 2所示的供料系統一次最多有14個(gè)托盤(pán)。每個(gè)托盤(pán)的尺寸是320*250*35mm，裝有100個(gè)電池，每個(gè)電池的重量為10克。采用一次抓5個(gè)電池的吸盤(pán)手爪，平均每5秒完成一次五個(gè)零件的搬運，檢測和放回托盤(pán)內。每交換一次托盤(pán)用時(shí)4秒，每個(gè)運動(dòng)部分的重服定位精度為0.1mm。

　　升降軸采用兩根PAS42BB組成的龍門(mén)式結構，最大負重可達80公斤。水平運動(dòng)軸采用兩根PAS41BR，最大負重可達20公斤。XZ二維機器人的X軸采用PAS42BB，而Z軸采用LM-A41BB。運動(dòng)速度高達60米/分鐘。手爪為吸盤(pán)，一次抓住五個(gè)零件。

　　3 視覺(jué)系統簡(jiǎn)介

　　視覺(jué)檢測系統采用德國VC公司的智能相機VC4466C彩色智能相機，配CCD傳感器，分辨率是1024*768像素，逐行掃描輸出信號，每秒輸出20幀圖像。曝光時(shí)間從5us到20s,可以軟件設置。采用TI公司DSP，每秒可以執行的操作為8000MIPS（=每秒百萬(wàn)次操作）。配4MB閃存和64MB 數據儲存器。帶有4路可編程輸入口和4路可編程輸出口，1個(gè)RS232接口，帶有SXGA視頻輸出和可選以太網(wǎng)輸出接口。其整體體積為 110*50*35mm,整體重量250克，24VＤＣ供電。

　　采用模板匹配算法來(lái)快速檢驗電池的下面數據：

　　1、表面顏色一致性否，

　　2、圖案有無(wú)不清楚，不完整的地方，

　　3、文字有無(wú)錯誤。

　　采用示教方法把表面合格的電池攝取下來(lái)作為標準模板，然后每次把所照到電池的圖像進(jìn)行對比，從而實(shí)現上面的檢測功能。VC4466C彩色智能相機的優(yōu)點(diǎn)是在相機曝光讀取一幅新圖像時(shí)不占用DSP資源，DSP可以用來(lái)完成模板匹配處理工作。采集一幅圖像的時(shí)間為50ms,而完成一次模板匹配的時(shí)間是 100ms。所有一個(gè)智能相機系統就可以完成5個(gè)電池的檢測工作。有關(guān)VC智能相機及處理軟件方面的詳細資料請與李剛聯(lián)系

　　4 控制系統及減速機

　　整個(gè)機器人系統采用百格拉公司TLCC CAN總線(xiàn)控制系統，通過(guò)CANBus控制各個(gè)軸的運動(dòng)。TLCC根據來(lái)自VC4466C智能相機的檢測結果來(lái)把電池放回原處，或放到不合格產(chǎn)品箱內。各種運動(dòng)軸全部采用TLC5系列智能驅動(dòng)器，它接收來(lái)自TLCC的運動(dòng)命令。各個(gè)軸所配的行星減速機是德國Neugart公司的PLE系列精密行星減速機。整個(gè)系統采用4個(gè)PLE系列精密行星減速機和4個(gè)可編程，帶運動(dòng)控制功能的智能伺服驅動(dòng)器系統TLC534。

　　5 結語(yǔ)

　　本文介紹了對大批量供料機器人的結構及工作過(guò)程。由直角坐標機器人組成的上料下料，搬運機器人適用于很多種應用，而且比其它結構的機器人成本低，效率高，在歐洲被廣泛應用于化妝品、食品、手機、傳感器、玩具、儀表等生產(chǎn)中。