機(jī)器人與視覺系統(tǒng)方案在電子煙生產(chǎn)中的應(yīng)用

電子煙是非常常見的一種電子產(chǎn)品，隨著社會生活水平的不斷提高，人們越來越追求簡單健康的生活。電子煙對于諸多人來說并不陌生，但大多數(shù)人對電子煙里面的結(jié)構(gòu)組成有哪些都不太清楚，在我們身邊的親人或朋友，多有吸煙愛好者，過年過節(jié)，送他們一款精美的電子煙，不失為一種好的選擇，讓他們在享受健康生活的同時依然能有“吞云吐霧”的極致體驗。

電子煙也具有結(jié)構(gòu)簡單、模式化的特點，很容易形成標(biāo)準(zhǔn)化，能夠使用半自動、全自動設(shè)備來取代人工，達(dá)到提高生產(chǎn)效率和降低人力成本雙重的目的。針對電子煙機(jī)械化、自動化生產(chǎn)需求，凱寶提供了以SCARA機(jī)器人加基恩士視覺系統(tǒng)，同時配置有HBR控制系統(tǒng)的SCARA機(jī)器人電子煙工作站解決方案，顯著提升了電子煙自動化生產(chǎn)的效果。

圖：機(jī)器視覺系統(tǒng)

主要問題

傳統(tǒng)電子煙在完成煙油加注后，尚需依賴人工或者半人工輔助設(shè)備，進(jìn)行煙油塞子加塞加工工序，即通過加塞子不讓煙油漏出，或者進(jìn)行一道粘貼工序。這種做法需使用大量人工，且生產(chǎn)效率較低，并增加了時間與生產(chǎn)成本。

采取凱寶SCARA機(jī)器人與自動化集成機(jī)則能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中生產(chǎn)效率低、成本高和產(chǎn)線占空間等問題。SCARA機(jī)器人與自動化集成機(jī)采用HBR控制系統(tǒng)，可編程序控制器（PLC）、光電跟蹤系統(tǒng)、液壓氣動系統(tǒng)、人機(jī)界面等，一機(jī)能實現(xiàn)自動加塞電子煙油，自動識別產(chǎn)品好壞，自動搬運(yùn)且碼垛到托盤等作業(yè)，生產(chǎn)效率和時間顯著提高。

但電子煙的定位裝置是通過光電定位的方式，這種方式結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)方便，但是卻有極大的缺陷：速度和精度不可兼得。當(dāng)生產(chǎn)速度提高，這種定位方式的精度則不能保證，尤其是當(dāng)生產(chǎn)的托盤里100個產(chǎn)品等對精度要求較高的3C電子產(chǎn)品時，速度不快和質(zhì)量不可靠的問題就顯現(xiàn)出來。

生產(chǎn)工藝

煙桿內(nèi)部構(gòu)造使用相同的基本組成部分：PCBA板，充電電池，各種電子電路，成型工藝就是通過機(jī)器或人工把各種電子元器件與PCBA板組裝起來，加注好煙油，再進(jìn)行塞子加塞,最后加工成型。

具體工藝中，絲杠送托盤需要皮帶以定長輸送，將托盤送至相機(jī)下方；視覺定即觸發(fā)相機(jī)拍照確定托盤里的100個小產(chǎn)品位置信息并傳遞給機(jī)器人快速抓取；手臂加塞是由機(jī)器人完成塞子和煙油管的貼合工作；SCARA機(jī)器人動作后，集成機(jī)的抓手伺服把托盤從絲杠上抓至成型機(jī)上；成型后SCARA機(jī)器人送達(dá)下一個工位，完成煙油加塞動作。

從工藝中可以看出，前期的絲杠送達(dá)、視覺拍照，后期送走、成型等步驟均是已經(jīng)成熟的部分，但是關(guān)鍵點在于：如何做到托盤里100個小產(chǎn)品如何無誤拍照抓取并組裝部分的高速高精。

應(yīng)用方案

凱寶SCARA機(jī)器人與自動化集成機(jī)提供的解決方案，首先在電子煙貼合部分使用了SCARA工業(yè)機(jī)器人+視覺系統(tǒng)，以替代傳統(tǒng)的3光電機(jī)械定位法，達(dá)到高速高精度的貼合效果；客制化的操作軟體，保證更換產(chǎn)品時的操作人性化和高時效性。同時方案也使用了多軸運(yùn)動控制編程器、伺服驅(qū)動器等，同時采取EtherCAT總線型的配置，保證了整機(jī)的高速高效。

其中，凱寶SCARA工業(yè)機(jī)器人HS-400系列作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要負(fù)責(zé)從固定位置抓取塞子，然后根據(jù)煙油管來料的不同，將塞子放到煙油管上；機(jī)器視覺系統(tǒng)用于信息采集和定位，負(fù)責(zé)對塞子進(jìn)行拍照和圖像處理，得到塞子當(dāng)前的位置坐標(biāo)和角度信息。

為了保證整機(jī)的高效，方案的主控制器采用主流可編程控制器最新推出EtherCAT總線運(yùn)動控制器；在驅(qū)控部分采用松下伺服驅(qū)動器，負(fù)責(zé)絲杠送料、成型等動作,凱寶SCARA機(jī)器人則用于實現(xiàn)塞子搬運(yùn)，塞子加塞下壓等動作；采用人機(jī)界面系列用于完成人機(jī)交互，同時上位機(jī)與凱寶SCARA機(jī)器人進(jìn)行485串口通訊，實現(xiàn)上位機(jī)也可以控制SCARA機(jī)器人。

凱寶解決方案中還包括一套為電子煙工作站的操作軟件，內(nèi)含“一鍵標(biāo)定”“視覺操作”“快速換線”“實時糾偏”等功能，方便客戶在于操作方面需付出的時間成本和學(xué)習(xí)維護(hù)成本。

凱寶提供的全自動電子煙加塞成型機(jī)解決方案，關(guān)鍵產(chǎn)品、監(jiān)控軟件全部采用凱寶工業(yè)自動化產(chǎn)品，整合維護(hù)更加方便、容易。方案中用機(jī)器視覺+SCARA工業(yè)機(jī)器人的方案替代原來的光電機(jī)械定位法，從根本上提高了成型機(jī)的精度和產(chǎn)能。

該方案的優(yōu)點還包括：多機(jī)一屏，定制操作軟件提供高效操作平臺；凱寶SCARA機(jī)器人重復(fù)定位精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；基恩士視覺系統(tǒng)，功能強(qiáng)大，速度快，精度高；“一鍵標(biāo)定”、“一鍵換線”、“自動計算取料點”、“一鍵生成樣本”等特色功能極大的減少人工操作；豐富接口，后續(xù)可升級接入制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）系統(tǒng)，建構(gòu)理想中智能制造解決方案。

圖：機(jī)型部分圖片

項目總結(jié)

凱寶電子煙加塞方案能夠有效為客戶帶來以下效益：

．實現(xiàn)“分揀-加塞”自動產(chǎn)線整合：通過SCARA工業(yè)機(jī)器人與機(jī)器視覺系統(tǒng)整合使用，該解決方案可在僅需要一條產(chǎn)線的情況下，即可同時進(jìn)行100個同類產(chǎn)品的分揀與加塞制程，可節(jié)省大量廠房空間，同時提升產(chǎn)能。

．高兼容性通訊，電控箱通用性：在產(chǎn)線上可以使用一臺凱寶電控箱控制系統(tǒng)控制多臺凱寶SCARA機(jī)器人本體，大大的節(jié)約了空間和時間，凱寶SCARA機(jī)器人自主研發(fā)的控制器系統(tǒng)還提供主流的各種通訊協(xié)議，該系統(tǒng)可以直接由上位機(jī)軟件集成到自動化生產(chǎn)線中。

．取代傳統(tǒng)人力，降低不良率與成本：SCARA工業(yè)機(jī)器人和機(jī)器視覺系統(tǒng)取代人力進(jìn)行放料與料件檢測，提高電子煙良率與整體產(chǎn)能，節(jié)省成本與時間。

凱寶SCARA機(jī)器人簡介：

凱寶SCARA機(jī)器人以其高速、高精度、高性價比的特點倍受市場歡迎，具有容易且快速導(dǎo)入產(chǎn)線自動化的優(yōu)勢，在制造系統(tǒng)中可呈現(xiàn)更高的靈活性、敏捷度并逐步實現(xiàn)智能生產(chǎn)，藉此體現(xiàn)高效率的自動化，有效提升質(zhì)量、生產(chǎn)效率、節(jié)省工時與降低人事成本。

圖：凱寶SCARA機(jī)器人HS-400系列

凱寶SCARA機(jī)器人采用日本多摩川電機(jī)，結(jié)構(gòu)緊湊精巧，動力澎湃，大幅度減小機(jī)器人活動臂自重的同時減輕了慣量，實現(xiàn)高速度運(yùn)行，目前已達(dá)0.45秒以內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)時間。高精度；采用進(jìn)口減速機(jī)，一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證機(jī)體在傳動中運(yùn)行平穩(wěn)、無沖擊、無噪音，為運(yùn)行中的高速度、高精度提供了保障，現(xiàn)重復(fù)定位精度可達(dá)±0.02mm。

除了凱寶SCARA機(jī)器人以外，HBR控制系統(tǒng)里面還提供一系列附加軟件產(chǎn)品，包括傳送帶追蹤（Tracking)，即插即用視覺系統(tǒng)和各種產(chǎn)品加工工藝范例，以及作為售后服務(wù)部分的各種服務(wù)套件。此外，HBR控制系統(tǒng)還推出了最新服務(wù)可以實現(xiàn)一臺電控箱控制多臺機(jī)器人本體動作軟件功能。