王谊

摘 要：随着科技发展迅速，工业机器人在各行业得到了广泛应用。文章根据工业生产中电机装配工艺的需求，设计了一条基于工业机器人的自动装配生产线，包括ABB机器人、立体仓库、工业相机、装配模块及RFID模块等。工业机器人通过I/O板控制上料单元推送法兰，PLC控制系统通过工业以太网或硬件接口与工业相机、装配模块进行通信。机器人将待装配工件抓取至相机处进行检测，符合装配条件时进行装配。实践表明该系统能够满足生产装配要求，有效提高生产效益。

关键词：工业机器人;机器视觉;装配生产线;PLC控制

0    引言

近年来，随着“中国制造2025”发展战略的逐步推进，生产制造行业逐渐使用工业机器人代替人类进行产品的加工和装配，有效解决人工分拣装配效率低、生产强度大、装配效率低等缺点[1-2]。同时，机器人分拣和装配可以灵活的根据生产要求进行调整以满足生产工艺要求，对柔性化生产具有重要的意义。

在装备制造行业中，装配零部件多元化，目标零件颜色、形状、角度多样化，导致生产线智能化和柔性化程度较低。随着机器视觉技术的发展，工业机器人结合机器视觉技术，可有效提高工件的检测率、识别的准确度，从而提高产品装配的合格率[3-6]。现有关于工业机器人装配的生产线，仅用机器人作为货物的码放、搬运等功能，工业机器人的利用率低。本文针对电机关节部件装配技术，设计了一套集立体仓库、视觉识别、RFID读写、工件装配于一体的工业机器人自动装配生产线。通过实际生产测试，该系统能够满足生产工艺要求。

1    装配生产线结构设计

机器人装配生产线可实现关节底座和法兰的上料、输送、检测、装配和入库过程，主要由一台六自由度ABB工业机器人、快换装置、视觉模块、立体仓库、上料输送单元、安装模块及PLC主控系统等组成，如图1所示。一个关节部件的装配主要包括仓库取放料、上料单元推料输送、相机拍照识别颜色及形状、RFID读取与写入、变位机旋转及零件装配等环节。

2    PLC控制系统设计

该装配生产线的主控系统选用西门子S7-1200。PLC控制程序包括复位程序、视觉通信程序、变位机控制程序、机器人通信程序、RFID数据读写程序等功能模块程序。程序运行前进行复位，复位完成后，主程序调用运行程序，机器人依次从抓取关节底座和输出法兰，分别通过相机识别检测，将符合条件的关节底座与法兰在装配模块进行安装，安装完成后返回立体仓库。

PLC控制系统通过以太网与立体仓库、工业相机、装配模块及HMI触摸屏实现网络连接，变位机模块及RFID检测模块分别通过RS485接口、RS232接口与PLC主控系统相连。

3    机器人装配系统

工业机器人需要抓取底座和吸取法兰，为了提高生产效率，给机器人配备快换装置。快换装置一端安装在机器人法兰盘，另一端分别安装在弧口手爪和吸盘工具上，既确保夹具所需要的气压，也保证了夹具信号的反馈[7]。该生产线中使用了4组气流通道和12组信号通道的快换装置，如图2所示。

机器人程序包括复位程序、通信程序、工具抓取程序、工件识别及装配程序。机器人与PLC需要信息交互，机器人通过对PLC发送控制字指令，触发变位机旋转、RFID检测模块读写等功能（见表1）。同时，PLC向机器人反馈相应的拍照信息，机器人通过判断反馈信息对所抓取工件进行固定、装配或返库。

4 结语

本文根据关节部件的实际装配生产环境，将机器人装配与视觉检測结合，搭建一个基于机器视觉的机器人装配生产线，详细分析了工艺生产流程、PLC控制程序流程及机器人编程流程与方法。经过调试和试生产，该生产线运行稳定，装配合格率满足工艺要求，生产情况良好，更好地提高机器人自动装配生产线的柔性化程度。

[参考文献]

[1]张卓群，曹洪滔.“中国制造 2025”背景下的辽宁智能装备制造产业发展[J].沈阳大学学报（社会科学版），2018（2）：129-132.

[2]穆馨.中国制造2025对工业机器人发展的促进[J].内燃机与配件，2017（11）：112-114.

[3]胥磊.机器视觉技术的发展现状与展望[J].设备管理与维修，2016（1）：1-3.

[4]孙英飞，罗爱华.我国工业机器人发展研究[J].科学技术与工程，2012（12）：2912-2918.

[5]李方园，吕林锋.基于视觉引导的机器人冲压上下料解决方案[J].自动化博览，2020（5）：54-57.

[6]雍洋洋，张广才，高新浩，等.基于机器视觉的机器人装配工作站系统设计与研究[J].机械制造与自动化，2018（5）：184-186.

[7]文清平.基于工业机器人上下料的多工位机加工生产线设计[J].机床与液压，2020（17）：49-52.

（编辑 姚 鑫）