車首管的機床上下料生產線自動化

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車首管的機床上下料生產線自動化遷移科技是以3D視覺和機器人智能控制為核心技術，以高精度3D相機和極易用的智能抓取軟件為核心產品，具備非標自動化集成能力的高科技企業。

公司聚焦無序抓取與無序拆垛場景，打造了低學習門檻、易操作、穩定可靠的3D視覺機械臂引導系統。為了進一步解決終端客戶的快速部署、快速投產、人工少干預的痛點，遷移科技研發了智能機械加工工作站和智能拆垛工作站，為多個企業實現了降本增效提質。

成立以來遷移科技已先後獲得銀杏谷、華旦天使、零一創投和立元創投的兩輪總計數千萬元融資，被評為北京市金種子企業、胚芽企業和國家高新技術企業，核心產品被評為「2020年工信部人工智能優秀產品及解決方案」（全國僅58家）。

2020年9月，遷移科技為客戶捷安特完成了自行車零部件之一——車首管的機床上下料生產線的自動化改造。該項目以我司自主研發的零編程3D視覺引導系統為核心，配合智能工業機器人完成車首管的機床上下料任務，取代了傳統生產線上的機床操作工，一套系統可兼顧兩台機床，同時為客戶解決了機床加工過程中的斷屑問題，最大程度降低了這一生產環節的人力成本，同時零編程、易操作的軟件系統也更便於一線工人學習操作，可迅速掌握。

客戶背景

隨着中國人口結構的變化，適齡勞動力逐年減少，人力成本隨之上升，環境惡劣的製造業工廠更是陷入招聘難的困境。2015年國務院印發的《中國製造2025》將「高檔數控機床和機器人」作為大力推動的重點領域之一，智能製造將是大勢所趨，時代潮流。

捷安特是全球規模最大的自行車品牌，數目龐大的產量背後需要無數工人支撐，而機床加工正是生產線上重要的一環，以機器人取代機床操作工，將使捷安特從傳統製造企業面臨的人力困境中解脫出來。

需要解決的行業問題

自行車生產中涉及到的配件種類繁雜，自動化改造時需考慮如何使機器人完成不同工件的上下料任務。傳統機器人上下料解決方案中的餵料機、振動盤動輒占地數平方米，且適配工件種類有限，空間成本過高。

功能設計

遷移科技自主研發的零編程3D視覺系統引導機器人解決方案，在應用場景中通過3D視覺掃描上料筐內的車首管，獲取2D圖像與點雲，計算出位姿信息，並據此對機器人進行路徑規劃，引導機器人從上料筐內抓取車首管上料至機床，待加工完畢後再將工件取出放至下料筐。

每套3D視覺系統包含一台3D相機與一個智能算法軟件Epic Handling，配合一台機器人即可實現兩台機床的上下料任務，且允許兩台機床加工的工件型號不同。此外，該解決方案同時克服了機床加工過程中黏刀、斷屑的問題，使工件加工過程擺托人工干預。

當生產線上加工的工件種類發生變化時，這套解決方案仍可繼續使用，僅需通過算法軟件重新匹配工件模型，便可完成新工件的抓取上下料任務，任務設置快速、便捷，無需進行繁瑣的編程準備，工廠內普通工人經培訓後即可掌握操作技巧。

技術實現

項目使用的3D智能相機Epic Eye S-M採取結構光成像方案，1m工作距離下Z向精度可達0.2mm，圖像採集及點雲重建最短僅需0.57s；

自主開發相位補償算法，點雲波動有效降低50%；

智能算法軟件識別深度學習模型僅需200ms。

高效的點雲數據獲取與模型識別使機器人抓取工件的效率得以提升，更好地適應機床加工節奏。

安全及可靠性

遷移科技相機產品採用鋁合金材質外殼，防護等級達到IP65，相比塑料外殼電磁屏蔽性能更佳，密封性好，堅固耐用。相機在工廠環境中經過長時間測試，可連續無故障運行。

解決方案部署過程中，為保證機器人工作的安全性，防止誤傷，在機器人與機床工作範圍外加裝了使用鋁型材與亞克力板製作的安全圍欄，有人誤入時將觸發感應器自動報警，機器人停止工作；在工件上料口與下料口處設計安全光柵，確保工人更換料筐時機器人處於停止狀態，避免誤傷。整套解決方案經過長時間測試，可7x24小時穩定運行。

技術先進性

點雲的深度學習加遷移學習，可以解決以往2d圖像的深度學習帶來的難題，同時通過遷移學習，提高模型通用性；

手眼標定算法採用對偶四元數加非線性方法，魯棒性高；

精細化的智能三維檢測技術，通過簡單適配後可快速準確識別平面形狀，3維輪廓等；

適用於高維空間的運動規划算法，在複雜的環境下，指定機器人起點與終點，能夠迅速計算出連接起點與終點，並滿足一定約束條件的平滑軌跡，可完全規避路徑周圍的動靜態障礙物，配置簡單，檢測效率高且穩定性好；

項目加工的車首管為銀色、反光金屬管件，成像難度極高，點雲易缺失，數據難以採集。遷移科技的3D視覺系統能夠最大限度保證車首管點雲的完整性，從而獲得更加準確的工件位姿信息。