應用案例 | 基于三維視覺的汽車零件自動化擰緊解決方案
發布時間：2023-12-01 11:47:39 作者：顯揚科技
Part.1 引言
隨著人們生活水平的提高，汽車作為理想的代步工具，逐漸成為人們生活中不可或缺的一部分。汽車的廣泛應用，大大增加了汽車制造業的負荷。因此，如何提高生產效率和汽車性能，成為汽車制造業的首要關注話題。
Part.2 整車性能的關鍵：零件擰緊
裝配一輛汽車由大約2萬個零件組成，其中鐵制零件占絕大多數。在汽車生產過程中，很多零部件需要進行擰緊操作，如螺絲、螺母等。作為汽車制造的核心環節之一，正確的擰緊操作對于汽車的安全性和可靠性至關重要。
汽車生產過程中，涉及諸多螺栓的擰緊裝配要求，大多數涉及到汽車的行駛安全，合理準確的裝配對整車性能至關重要。
Part.3 傳統擰緊操作的缺陷
傳統的擰緊操作通常依賴于人工操作，耗時耗力。盡管螺絲刀的發明增加了人工擰緊的效率，但長期以來，人工操作仍然存在扭力精度低、無擰錯判斷、容易漏擰等問題，對整車性能造成了很大的影響。
Part.4 基于三維視覺的汽車零件自動化擰緊解決方案
采用柔性機器人完成自動化擰緊操作，并基于三維視覺檢測技術進行質量與狀態檢測，可以提高擰緊操作的準確性和效率。在汽車裝配過程中，由工程師設定各項程序，該自動化系統能夠滿足車底盤、車門、座椅、輪胎等部件的安裝需求。
Part.5 三維視覺的特點
1.高精度：汽車零件擰緊工作為要求極嚴格的低容差裝配，綜合定位精度一般在±0.5mm左右，對視覺、機器人均提出了較高精度要求。
本項目中使用的顯揚科技3D相機，通過最優基線比設計及高品質元器件選材，結合算法優化，近距離裝配掃描時相機自身精度可達±0.03mm，能夠滿足嚴苛的精度挑戰。
2.高速度：三維機器視覺系統能夠快速處理大量的圖像數據，并實時分析和提取關鍵信息，因此可以實現高速度的擰緊操作，提高生產效率。
3.自適應性：三維機器視覺系統可以根據不同零部件的形狀、尺寸和姿態進行自適應調整，適應不同的擰緊任務，提高系統的靈活性和適應性。
4.可靠性：機器人替代人工作業可以消除人工缺少經驗和疲勞、失誤等不穩定因素，3D視覺通過精準掃描，引導機器人準確實施擰緊工藝。
本項目中使用的顯揚科技3D視覺具備穩定的結構設計，經過數千套產品的市場交付驗證，能夠有效降低溫度、環境變化對精度的影響，實現裝配工藝的一致性。
Part.6 項目流程
1.零件定位：使用3D視覺系統對待擰緊的零件進行定位。通過獲取零件的三維坐標和姿態信息，確定零件的位置和角度。
2.圖像處理與特征提取：對采集到的零件圖像進行算法處理和分析，提取關鍵特征，如零件的邊緣、幾何形狀等。這些特征可以用于后續的擰緊操作。
3.擰緊結果檢測：通過3D視覺系統對擰緊后的零件進行檢測和驗證。可以使用3D視覺系統重新采集零件的圖像，與預設的模型進行比對，判斷擰緊結果是否符合要求。如果存在擰緊問題，可以及時進行故障排除和調整。
4.數據分析和記錄：對擰緊過程中的數據進行分析和記錄。可以記錄擰緊力矩、角度、擰緊時間等信息，用于質量控制和生產追溯。
5.異常處理：如果在擰緊過程中檢測到異常情況，如零件位置偏移、擰緊力矩異常等，系統可以及時發出警報或停止擰緊操作。
Part.7 通訊協議
Part.8 基于三維視覺的汽車零件自動化擰緊優勢
1.更準確的位置和角度測量：傳統的2D視覺系統只能提供平面上的信息，而基于3D視覺的系統可以獲取更準確的零件位置和角度信息。這樣可以確保零件在正確的位置進行擰緊，避免誤差和不良擰緊。
2.多角度檢測：基于3D視覺的系統可以從不同角度獲取零件的圖像，從而可以對零件進行多角度的檢測。這有助于發現隱藏在某個角度無法觀察到的問題，提高檢測的全面性和準確性。
3.自適應擰緊力矩控制：基于3D視覺的系統可以實時測量零件的形狀和表面特征，從而可以根據零件的特性自適應地調整擰緊力矩。這樣可以確保擰緊力矩在合適的范圍內，避免過緊或過松的情況。
4.異常檢測和故障排除：基于3D視覺的系統可以通過比對實際零件的形狀和預設的模型進行比對，從而可以檢測出異常的零件或擰緊問題，并及時進行故障排除。這有助于提高生產線的穩定性和可靠性。
5.數據分析和追溯：基于3D視覺的系統可以記錄和分析擰緊過程中的數據，包括擰緊力矩、角度等信息。這些數據可以用于質量控制和追溯，幫助企業分析和改進生產過程，提高產品質量和生產效率。
顯揚科技由香港中文大學博士團隊創建，主要研究并產業化高速高清三維機器視覺系統，以及智能工業機器人系統。其研發的三維機器視覺設備精度能達亞微米級，三維數據采集幀率高達310幀，此外還具有高精度、大景深、高穩定性的優勢，可實現高效率機器人引導，以及工業檢測與測量。顯揚科技的產品主要應用在對采集速度要求較高的快速工業產線、物流樞紐以及對測量精度要求高的精密制造、軍工航天、半導體產業等。
