崔世义
连云港杰瑞自动化有限公司，江苏 连云港 222006
摘要：以盘齿轮抛丸生产线为研究对象，从降低工人劳动强度为出发点，在挂具上下料位置加装分度转动装置。结合3D视觉技术对挂具各挂点进行空间坐标定位，实现机器人自动化上下料功能。
关键词：抛丸；分度转动装置；3D视觉
引言
目前，在齿轮抛丸生产线中，挂具上下料一般都采用人工方式，尤其盘齿轮单件重量可达40多公斤，人工对挂具上下料费时费力，不仅劳动强度大而且危险性极高，易出现被齿轮碰伤或砸伤的情况。使用机器人代替人工实现自动化生产，可以说意义重大，它不仅大大降低工人劳动强度，而且提高生产安全性。
由于抛丸机挂具四周都分布了挂料点，且制造过程中有制造误差，生产过程中有累积变形偏差，无法直接用机器人定点示教的方式进行上下料。本文通过在挂具下方加装分度转动装置，让挂具按一定角度进行分度周向转动，使各个挂料点进入机器人臂展范围内，利用机器人末端设置的3D视觉对挂点进行空间坐标定位，而实现了盘齿轮抛丸生产线的自动化生产。
一、盘齿轮抛丸生产线自动化上下料系统的组成
盘齿轮抛丸生产线自动化上下料系统（如图1所示）主要由抛丸机、挂具、分度转台、周转车、换手台、上下料机器人（常为6轴多功能机器人本体，控制柜、示教器、手爪）、机器人末端3D视觉定位系统、安全围栏（安全围栏、安全锁）、总控系统等组成。
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二、机器人配置情况
本系统配置一台ABB品牌IRB 6700- 200/2.6 型号机器人，有效负载200KG，臂展R2.6米，配套单手爪结构形式，完成从周转车钩取放盘齿、经换手台转换夹取方式、实现挂具和周转车之间的取放料功能。
三、盘齿轮抛丸生产线挂具简介
齿轮抛丸生产线挂具一般采用耐磨钢焊接制作，挂点成周向均布方式，根据齿轮大小情况设计3到4层，如图2所示：
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四、机器人自动化上下料系统主要部件功能描述
1、上下料机器人手爪
上下料机器人手爪如图3所示，主要由内撑齿轮气缸、3D视觉、钩齿轮杆，压齿轮气缸等组成。手爪依据3D视觉提供的空间坐标点移动到齿轮中心位内撑实现挂具取放齿轮，通过换手台切换，改用钩齿轮杆和压紧气缸实现周转车取放齿轮。
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图 3 上下料机器人手爪
2、分度转台
分度转台如图4所示，主要由回转驱动电机、回转支撑台、台面吹扫口，原点检测开关等组成。抛丸结束后，齿轮及挂具移出抛丸机，通过导入口进入分度转台中心位置，然后挂具下降落在回转支撑台上，转台开始转动，挂具跟随转台一起周向转动，检测开关检测到位置感应块后转台停止转动，实现周向分度粗定位，再结合机器人末端的3D视觉系统实现挂点精确定位。
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3、周转车
周转车如图5所示：主要由钢管焊接而成。通过分离柱及保护套实现多列盘齿等距摆放，便于存储与运送。
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4、换手台
换手台如图6所示：主要由方管焊接而成。机器人手爪内撑盘齿放入换手台上，支撑定位杆将盘齿定位，机器人手爪切换姿态，改用钩盘齿杆钩住盘齿，压紧气缸再将盘齿压紧，实现取放齿轮。
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5、总控系统
如图7所示为总控系统，其CPU采用西门子1214C，触摸屏采用西门子KTP 900，并配置PROFINET通讯模块，通过IO模块与外围设备信号进行信号交换，PLC和机器人控制柜采用PROFINET通讯，实现机器人和总控PLC的数据传输。PLC通过TCP通讯采集3D视觉图像信息，并通过视觉软件分析坐标，然后确定位置信息，并将位置发送给机器人，机器人收到位置后进行计算，以确定抓取点位，实现机器人的定位抓取功能。
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五、结论
本文以轮毂悬挂链清洗线为研究目标，阐述了整个系统组成和各组成部件的结构形式，结合自动追踪技术和视觉定位技术的运用，实现了轮毂悬挂链清洗线的机器人搬运技术生产应用，不仅提高了劳动生产率，而且大大减轻了工人的工劳动强度。
六、参考文献
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作者简介：
崔世义，(1979-11)男，大学本科，工程师，研究方向：工业自动化系统集成工程领域