【梅卡曼德】解决方案|3D视觉引导钢板切割自动化下料

　　钢板切割下料是工程机械等领域的重要生产环节。钢板原料切割成许多工件后，需要抓取工件并分类码放在托盘中，以配合下游工序。钢板切割下料重量大、种类多、人工分拣强度大、上下游工序复杂，迫切需要自动分拣。

　　Mecarmand三维视觉产品和算法已经过多个大型工程终端的验证，能够满足工程机械的典型要求。供精准高效易用的3D视觉引导钢板切割下料解决方案，帮助工程机械企业实现自动化、柔性化生产。

　　应用难度

　　01

　　切割钢板的特性

　　左:激光切割间隙(0.2-0.5毫米)

　　右图:等离子切割间隙(1-2毫米)

　　钢板切割间隙0.2-2 mm，钢板工件轮廓特征细微。表面有深色、油渍、铁锈，对3D相机成像的清晰度和对比度要求很高。

　　钢板切割线涉及数万个钢板工件，单块钢板上有上百个形状各异的工件，存在大量的对称零件和相似零件。传统的示教方法无法实现工件逐个的精确定位和抓取。

　　工件容易粘在废框的渣上，工件没有切透，边缘翘起，影响抓取。

　　02

　　来料钢板情况

　　来料钢板

　　智能行车将钢板原料运送到分拣站，抓取过程中多次吸附工件，会造成钢板的位置偏差。机器人无法根据排样图准确地逐个抓取工件。

　　工件与废框、工件与工件之间的间隙非常小。抓取时容易夹起废框及周边工件，需要合理规划每个工件的磁吸配置。

　　工程机械生产涉及复杂的工艺流程。为了满足后期不同工艺路线的产能需求，需要合理规划编码策略。

　　03

　　现场挑战

　　Mecamande的典型项目现场

　　钢板的原材料尺寸通常为3×12 m，切割后工件分布在钢板上，尺寸差异巨大。生产线上通常有机器人小零件和桁架中零件/大零件的分拣站。需要根据现场工况合理规划3D相机的选型和安装方式。

　　多机器人协同工作中存在相互干扰的区域，这就要求多机器人具有协同规划能力。

　　现场存在阳光直射、强光照等复杂环境光干扰，光照昼夜变化大，对3D相机的抗环境光能力和环境适应性要求很高。

　　解决办法

　　机器人小零件、桁架中间零件/大零件分拣站

　　3D视觉系统:Mech-Eye工业3D摄像机和Mech-Vision机器视觉软件。

　　3D摄像机的安装方式:通常是臂架安装。

　　夹具选择:矩阵式电动永磁端拾器。

　　应用场景:机器人小件分拣站、桁架中件/大件分拣站。

　　工作流程:

　　矩阵式电动永磁取端器抓取钢板。

　　MES中央控制系统将套料图信息发送给卷筒纸分拣系统。WEB分拣系统分析排样图，将每个机器人的任务单和工件信息发送到相应的3D视觉系统。

　　三维视觉系统依次读取和分析每个工件的信息，生成工件模板。

　　3D视觉系统依次给出机器人/桁架照片点。机器人/桁架接收信号，并使用3D相机直接移动到相应的工件上方进行拍照。3D视觉识别定位工件位置，给出抓取点。

　　机器人/桁架抓取工件，并将其放置在托盘/传送线上。

　　报告放置完成信号并开始抓取下一个工件。

　　方案优势

　　01

　　精确抓取

　　不规则钢板工件

　　点云图和识别结果图

　　先进的成像算法，Mech-Eye工业3D相机可以适应不同时间段、不同工位的光线变化。在晴天阳光直射的条件下(30000 lx)，对于轮廓特征细微(切割间隙仅为0.2 mm)、表面情况复杂(如颜色较深、有油污、生锈、有灰尘等)的钢板工件，可以生成高质量的点云数据。

　　Mech-Eye视野开阔，安装灵活，支持复杂多样的安装环境。多摄像头协同可以处理3×12 m钢板，实现超大范围内工件的精确识别和定位。

　　单个机器人/桁架装置配备有3D摄像机，其与3D视觉系统配合，以高精度在视野中定位工件。轻松应对钢板原料进料位置偏差。

　　02

　　适应性强

　　智能磁吸引配置

　　预先分析钢板的套料图和工件图，获取套料图上的工件尺寸、型号、数量等信息。结合钢板工位号，分析工件位置，规划工件分拣类型和工序号，优化磁吸配置和堆垛策略。

　　先进的点云处理技术(姿态补偿、点云融合、3D精确匹配、姿态调整等。)+深度学习边缘检测，高精度识别切割间隙，增强工件轮廓特征。现场支撑上万个不同形状和姿态的工件，轻松应对工件的位移和变形。

　　调整TCP中心与工件重心重合，避免抓取时带起废框及周围工件，实现精准吸附。

　　03

　　高效分类

　　智能编码策略，最大限度地利用托盘空间

　　智能规划编码策略，优先抓取工艺相同、数量较多的工件。不同的机器人根据不同的流程和型号，抓取的顺序是错误的。提高托盘全速，最大化利用托盘空间，减轻物料缓存压力。

　　多机器人协同规划可以同时抓取多个钢板工件，快速完成复杂的分拣任务。

　　高性能、高集成度的软硬件，无缝集成打磨、喷码、调平、打码等流程，助力工程机械企业高效生产。

　　应用示例

　　三维视觉引导的钢板切割下料|某大型工程机械厂

　　项目现场图

　　3D摄像机的选择和安装:机械眼LSR L，臂架安装。

　　相机拍摄距离:1500毫米

　　项目优势:

　　能稳定识别激光切割后仅0.2 mm的切割间隙。

　　多摄像头配合可以处理3×12 m长的钢板。

　　智能编码策略规划，可根据下游工艺要求对切割零件进行分类编码。

　　项目结果:

　　效率满足客户140张/天的钢板分拣需求，产能提升近3倍。

　　实现自动分拣，帮助企业实现智能化、柔性化生产。

　　除了钢板切割下料，Mecarmand AI+3D视觉还广泛应用于机械加工、折弯、坡口、组装焊接等工艺环节，已有500+工程机械落地项目。Mecarmand深耕AI+3D视觉，能够以强大的产品和完善的交付售后服务，帮助集成商快速落地工程机械相关项目。