用于靈活加工的機器人輔助測量系統

去年OPW首次在斯圖加特Control展會(huì )上展出的OPW-R1型機器人測量站是一種由機器人、工作站控制系統、測量計算機和與測量任務(wù)相匹配的傳感元件所構成的一種高效測量系統。根據不同的測量任務(wù)要求，機器人測量站則由不同的測量點(diǎn)和測量器械組成。所采用的均為標準化的零部件——從標準型工業(yè)機器人、標準測量探頭，一直到標準攝像系統。

　　可以使用光學(xué)、觸覺(jué)和氣動(dòng)傳感器

　　可以使用光學(xué)、觸覺(jué)和氣動(dòng)測量傳感器，利用其各自的長(cháng)處。測量系統尤其以其良好的三維靈活性（部件多樣性、檢驗靈敏性和檢驗范圍廣）而見(jiàn)長(cháng)并可涵蓋剛性多點(diǎn)位測量裝置與靈活性坐標測量?jì)x之間的所有要求。與各項測量任務(wù)的匹配則通過(guò)軟件系統控制進(jìn)行。測量數值被靜態(tài)或掃描動(dòng)態(tài)捕獲，評估則通過(guò)2D和3D進(jìn)行。

　　采用機器人可以完成一些特定的測量任務(wù)

　　測量系統的核心部分是工業(yè)機器人。但機器人并非單純只是一種操作系統，同時(shí)它也與測量計算機進(jìn)行通信聯(lián)絡(luò )，因此可以完成一些特定的測量任務(wù)。機器人移動(dòng)測量工件或測量器械。檢測方法和檢測范圍依據不同的工件類(lèi)型相互協(xié)調。在工件品種繁多的情況下，則使用換件抓爪。通過(guò)單接觸技術(shù)方案，OPW-R1型機器人測量站已成為一種可快速作業(yè)的測量工作站。測量時(shí)間取決于測量范圍。當測量范圍增大時(shí)，可以加入暫停、工具更換時(shí)間或中斷等工序。

　　例如針對OPW-R1型機器人測量站的建設：

　　部件識別：例如攝像系統可以識別部件并選擇出相應的測量程序。

　　氣動(dòng)測量檢測法：氣動(dòng)測量方法以精度高和穩定時(shí)間長(cháng)而見(jiàn)長(cháng)。它對環(huán)境影響不敏感，因此可以確保測量的精度和測量結果的可重復性。采用空氣的無(wú)接觸式測量可以避免對工件的損傷。

　　光測量檢測法：在實(shí)際工作中，傳統的測量技術(shù)在特殊的要求場(chǎng)合總會(huì )遇到其使用極限 ， 例如極端的環(huán)境負荷、很小的安裝空間、較低的質(zhì)量和較大的測量范圍以及較長(cháng)的傳輸距離等。光學(xué)測量可以實(shí)現對物流和固體物表面的無(wú)接觸、快捷和精確的測量。

　　檢測方法：所有探測均采用測量探頭進(jìn)行，測量探頭可以與各種不同直徑的探針相配套使用。數字式氣動(dòng)可調節探頭顯得非常新穎。

　　測量計算機：工業(yè)用途的測量計算機則以數據采集開(kāi)放透明、應用靈活性強、操作簡(jiǎn)便和配置優(yōu)良等特征見(jiàn)長(cháng)。這種測量計算機擁有為數眾多的各種不同的接口。其軟件基礎為已經(jīng)經(jīng)過(guò)400多例實(shí)際應用證實(shí)性能良好的OPW-QP測量軟件。

　　機器人測量站承擔測量過(guò)程自動(dòng)化的任務(wù)

　　只有在沒(méi)有操作人員可供使用和部件呈現多樣性的情況下，采用OPW-R1型機器人測量站才有意義。此時(shí)，測量過(guò)程為全自動(dòng)進(jìn)行，測量誤差小，所需測量時(shí)間短，而且產(chǎn)品品種通常較多，所要求的檢測任務(wù)各不相同（例如增加標識或托盤(pán)）和檢測特征及檢測范圍各異。

　　這里以實(shí)際例子加以說(shuō)明：一家汽車(chē)零部件供應廠(chǎng)商有意采用測量裝置，以便對兩種不同類(lèi)型的離合器外殼和減速箱外殼進(jìn)行自動(dòng)檢測。測量裝置擁有自己的控制系統，它在裝配、密封性檢驗之前和清洗之后被鏈接到機器人裝料的生產(chǎn)線(xiàn)上。鑒于工件加工公差范圍較小、工件規格繁多和工件表面不得有刮痕等特點(diǎn)，廠(chǎng)家決定采用一種帶有氣動(dòng)測量探頭的測量技術(shù)方案。

　　測量裝置由兩個(gè)分別針對離合器外殼和減速箱外殼的分離式測量站構成，工件相互分開(kāi)，由一臺操作機器人以±0.5mm的定位精度進(jìn)行裝載和卸載。在工件進(jìn)入到測量站之后，工件向下沉。首先，所有檢索測量探針被引向工件位置，在此位置上校準氣缸逐個(gè)抬起并作水平調節，工件在被卡緊狀態(tài)下接受測量。兩種裝置可以回轉180°，以使測量機器人達到最佳的接觸位置。

　　在接收到工件之后，擁有眾多變換測量探針和校準單元的兩臺測量機器人對孔進(jìn)行測量。在一個(gè)測量循環(huán)之內（不計裝載和卸載為110s），測量探針最多要更換七次，更換一組探針所需的時(shí)間大約為6s（圖3）。每種工件要經(jīng)歷兩個(gè)測量流程（即一個(gè)瞬時(shí)版和一個(gè)詳盡版），以便在兩個(gè)方向上對孔進(jìn)行掃描式檢測。在瞬時(shí)版的流程中只對最后加工工序上的孔進(jìn)行檢測。依據測量探針的不同造型，執行一個(gè)或兩個(gè)測量循環(huán)。由于工件外形各異，孔的位置各不相同，因此采用固定式測量探針對不易觸及或妨礙測量作業(yè)的各孔進(jìn)行檢測。