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应用案例分享 | 3D视觉引导汽车铅蓄电池自动化拆垛

2023-01-12

铅蓄电池具有高安全性、低成本、易充电、易回收等特性。但由于重量大、存在有害物质等原因,铅蓄电池生产制造环节催生了大量的自动化需求。


铅蓄电池是汽车行业主要使用电池类型。某头部储蓄电池企业在其汽车铅蓄电池注酸环节,引入了梅卡曼德3D视觉引导机器人进行铅蓄电池自动化拆垛。有效提升了铅蓄电池生产环节自动化水平,助力铅蓄电池安全、高效生产



项目难点


铅蓄电池主要由正极板、负极板、酸液、隔板、电池壳体安全阀等组成。当前工艺需将封装完成、整垛来料的铅蓄电池拆垛,放置于输送线上。后道工艺为将酸液注入电池壳体。


01 客户痛点

  • 铅蓄电池自重大(15-30kg),人工拆垛强度大,难以满足订单需求。

  • 铅蓄电池含有铅、硫酸等有害物质,长期作业存在健康风险。企业急需自动化改造。

  • 后道工艺需将酸液注入电池壳体,风险系数高,需上游工艺效率稳定

  • 人工搬运可能发生磕碰,破坏电池密封性能,导致电池使用过程出现漏液,造成安全隐患。


02 视觉挑战

物料情况:

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铅蓄电池基本结构

  • 铅蓄电池壳体顶部为黑色,易吸光型材结构复杂,有极柱、注液口栓、安全阀、各类凸起等。对于3D相机成像的对比度、清晰度要求高。

  • 每层物料之间有隔板。单层物料和整垛拆垛完成后,3D视觉系统需自动识别定位隔板及托盘,引导机器人抓取。

  • 现场有数十种铅蓄电池,每垛一种产品,不同垛位产品码放方式不同。3D视觉系统需兼容不同产品及垛型


现场工况:

  • 铅蓄电池紧密贴合码放在托盘上,由输送线运输到位,可能存在托盘到位偏移、电池错位等情况。3D相机需具备大视野、大景深的特点,并在远距离安装的情况下完整覆盖垛位,保持高精度成像。

  • 下游工艺注酸设备位置固定,每次来料的铅蓄电池要保证朝向一致。需3D视觉系统精准定位电池位姿,判断铅蓄电池朝向

  • 3D视觉系统需准确判断当前产品种类、尺寸,进行多抓规划。

  • 现场布局紧凑,设备、支架较多。并要留有足够的空间供机器人在托盘、输送线之间自由移动。3D视觉系统需具备路径规划与碰撞检测能力



解决方案


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项目现场

3D相机选型及安装方式:Mech-Eye DEEP,固定安装于滑轨上。

3D相机拍照距离:2000 mm(相机底部到产品上表面的距离)。

满垛尺寸:1250×1250×1000 mm

  • 整托物料由输送线运输到位,并发送信号给机器人。

  • 机器人收到信号后触发3D相机拍照,视觉系统获取铅蓄电池种类、尺寸及位姿信息。

  • 3D视觉系统引导机器人抓取铅蓄电池,放置于输送线上。

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  • 单层拆垛完成后,3D视觉引导机器人抓取隔板放置于指定位置。

  • 重复上述循环直到整垛拆完。



方案优势及收益


01 方案优势

性能强大、灵活易用的工业级3D相机

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紧密贴合的铅蓄电池

Mech-Eye DEEP @ 2.0 m

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隔板,Mech-Eye DEEP @ 2.0 m

  • 先进的光学设计,Mech-Eye DEEP能够在不同时段、不同工位的光线干扰下,对表面黑色、结构复杂的铅蓄电池及隔板、托盘生成高质量点云数据。

  • 3D相机固定安装于滑轨上,单台相机可覆盖两个工位。视觉处理时间不占用拆垛整体节拍,提升3D相机图片采集效率。

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Mech-Eye DEEP 核心参数

  • Mech-Eye DEEP是梅卡曼德为拆码垛等物流场景而研发的3D相机旗舰机型,具备大视野、大景深等优势。对于客户现场大托盘、大垛型拆垛场景应用效果良好。

  • Mech-Eye具备IP65防护等级,已通过CE、FCC、VCCIRoHS等多项认证。能够在严苛的工业现场稳定运行。



智能规划抓取

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智能规划抓取

  • 3D视觉系统与机器人、夹具高度集成,根据获取的铅蓄电池种类、尺寸信息,进行多抓规划

  • 结合物料种类、形态设置相应抓取策略:隔板/托盘(吸取)、紧密贴合的铅蓄电池(抱夹+拖拽式抓取)

  • 3D视觉系统稳定区分电池朝向。智能规划抓取顺序及数量,实现单次抓取数量最多的同朝向铅蓄电池,提升生产效率。


先进AI算法,精准稳定抓取

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智能规划抓取

  • 深度学习算法+高精度模板匹配,精准分割紧密贴合的铅蓄电池,引导机器人精准抓取,保证铅蓄电池密封性能。

  • 运动仿真+碰撞检测,规避多抓过程中可能发生的干涉。快速生成无碰撞的轨迹,引导机器人稳定抓取。

  • 支持现场数十种不同种类的铅蓄电池,支持新增车型对应铅蓄电池的快速配置,迅速反应汽车市场变革需求


02 项目收益

  • 实现了铅蓄电池自动化拆垛,降低工作人员健康风险。稳定抓取,提升铅蓄电池生产质量。

  • 单工位每天可完成2000块铅蓄电池拆垛,效率满足客户后道工艺、业务等方面需求。


梅卡曼德深耕AI+3D视觉领域,致力于以标准化产品赋予工业场景更多可能。并配备了强大的交付及售后团队,为项目的顺利落地及后期维护提供强有力的支持,现已完成拆码垛、上下料、装配、涂胶等典型应用规模化落地。