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蜂窩換熱管是化工行業(yè)和發(fā)電領(lǐng)域用常見的設(shè)備之一。換熱管與管板連接焊縫在換熱器中起到了對不同壓力、不同溫度的介質(zhì)流體間的隔離作用，在有些情況下連接線焊縫對于換熱管還起到了“支撐作用”。但其焊縫的精度與牢固程度一直是困擾換熱管生產(chǎn)中的難題。而且換熱管的焊接后期還需要考慮到焊接后的熱膨脹等問題，如果因此造成焊縫不夠緊密會導(dǎo)致很大的經(jīng)濟(jì)損失。

換熱管的焊接精度一般要求為0.015mm，完全使用人力焊接很難完全達(dá)到預(yù)定的精度，且換管作業(yè)的效率也很低，選擇機(jī)械手臂進(jìn)行焊接似乎是提升精度與效率的必然。

為了滿足識別速度與精度上的雙重要求，此項目選用了兩臺工業(yè)相機(jī)。初步定位的相機(jī)要求視野296mm×220mm，精度0.1mm，引導(dǎo)機(jī)械手臂接近換熱管的初步識別和定位，由于相機(jī)距離目標(biāo)物較遠(yuǎn)，工業(yè)光源在此種情況下的作用有限，更需要考慮在高ISO（暗光）的情況下保留更多的圖像細(xì)節(jié)。堡盟EXG 500萬像素工業(yè)相機(jī)，其擁有2592×1944的分辨率，單獨像素點感光能力大幅領(lǐng)先于其他備選相機(jī)，滿足了增加更多暗部細(xì)節(jié)的要求，即便在沒有工業(yè)光源的情況下依舊可以正常識別，非常適合蜂窩換熱管進(jìn)行遠(yuǎn)距離的整體識別工作。

近距離識別時，視野變小，精度更高

精確定位的相機(jī)要求視野20mm×15mm，精度要求達(dá)到0.015mm。由于近距離識別拍攝時相機(jī)距離焊接圓孔很近，視野很小，并且有良好的工業(yè)光源照明，而且堡盟工業(yè)相機(jī)圖像的線性度表現(xiàn)非常優(yōu)秀，所以選擇一款相對性價比更高的低分辨率相機(jī)即可，相機(jī)要跟隨機(jī)械臂對焊接工作進(jìn)行實時拍攝，運動中對于幀率要求比較高，權(quán)衡之后客戶選擇了堡盟TXG系列130萬像素工業(yè)相機(jī)，該款相機(jī)的芯片具有優(yōu)越的感光性能，而130萬像素的分辨率完全可以滿足焊點的高清拍攝的要求。最關(guān)鍵的還是它所擁有的高幀率的特點，該相機(jī)在全分辨率下拍攝時幀率為32FPS，大幅減少圖像抖動與模糊，最短4us的曝光時間可以迅速抓拍動態(tài)圖像。

除了上述特點以外兩臺相機(jī)共同的優(yōu)點還囊括了，用于遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)腉igE千兆以太網(wǎng)接口，讓兩臺相機(jī)圖像數(shù)據(jù)交互更加迅捷，而工業(yè)M8螺紋接口與平均37萬小時MTBF的牢固設(shè)計更是大幅提高了堡盟相機(jī)實際使用中的耐用性。

此外，軟件端設(shè)計了兩個相機(jī)數(shù)據(jù)交互來指揮六軸機(jī)械手臂進(jìn)行動作。

堡盟TXG工業(yè)相機(jī)以小孔圓心定位對周邊的管壁進(jìn)行識別

機(jī)器人在蜂窩換熱管的兩端分別建立坐標(biāo)系，相機(jī)在兩個坐標(biāo)系中分別標(biāo)定，機(jī)器人在觸發(fā)相機(jī)之前給視覺軟件發(fā)送拍照位置信號， 視覺軟件獲取到圖像后調(diào)用不同的標(biāo)定數(shù)據(jù)計算圓孔中心在機(jī)械手相應(yīng)坐標(biāo)系中的位置，然后通過TCP/IP協(xié)議發(fā)送給機(jī)器人，機(jī)器人獲取到位置信息后以固定半徑進(jìn)行焊接。

實際工作時的狀態(tài)

現(xiàn)在采用堡盟工業(yè)相機(jī)控制的機(jī)械臂激光焊接在不同型號的蜂窩換熱管的焊接生產(chǎn)切換時僅僅點擊一下參數(shù)就可以搞定，工廠完全可以放棄以前笨重的焊接固定夾具了，這不僅讓工人的工作變得更加簡單，也使得工廠生產(chǎn)效率和精度都得到了大幅提升。

摘自《自動化博覽》2016年4月刊