廖碧文

摘? 要：由于工業(yè)4.0科技革命的興起，很多企業(yè)開(kāi)始積極引進(jìn)工業(yè)智能機(jī)器人，因而越來(lái)越多高頻、智能的工業(yè)自動(dòng)生產(chǎn)線得到廣泛應(yīng)用。在此科技背景下，文章主要運(yùn)用理論結(jié)合實(shí)踐的研究手法，以攝像頭自動(dòng)化組裝測(cè)試生產(chǎn)線為研究對(duì)象，介紹了自動(dòng)化組裝測(cè)試生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)流程。通過(guò)對(duì)市場(chǎng)現(xiàn)有手工生產(chǎn)線的自動(dòng)化升級(jí)改造、優(yōu)化和模塊化設(shè)計(jì)，使生產(chǎn)線更加符合市場(chǎng)個(gè)性化和多樣化的需求，提高企業(yè)生產(chǎn)車(chē)間的自動(dòng)化水平和生產(chǎn)效率，達(dá)到提升生產(chǎn)效益的目的。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人;攝像頭;自動(dòng)化生產(chǎn)線

中圖分類(lèi)號(hào)：TP242 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2020）15-0022-02

Abstract： Due to the rise of the scientific and technological revolution of Industrial 4.0， many enterprises begin to actively introduce industrial intelligent robots， so more and more high-frequency and intelligent industrial automatic production lines are widely used. Under this scientific and technological background， this paper mainly uses the research technique of combining theory with practice， takes the camera automatic assembly and test production line as the research object， and introduces the design process of the automatic assembly and test production line. Through the automatic upgrading， optimization and modular design of the existing manual production line in the market， it is supposed to make the production line more in line with the personalized and diversified needs of the market， improve the automation level and production efficiency of the production workshop of the enterprise，and achieve the purpose of improving production efficiency.

Keywords： industrial robot; camera; automatic production line

目前，工業(yè)生產(chǎn)線自動(dòng)化已經(jīng)成為當(dāng)下企業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。工業(yè)機(jī)器人逐漸在柔性生產(chǎn)和自動(dòng)生產(chǎn)領(lǐng)域中的傳統(tǒng)行業(yè)升級(jí)改造、取代人工和從事繁重的工作等方面扮演著重要角色，能提高生產(chǎn)效率并節(jié)約生產(chǎn)成本。目前，大多數(shù)的攝像頭生產(chǎn)組裝為人工作業(yè)，不僅需要大量的人力，而且產(chǎn)品的生產(chǎn)效率與質(zhì)量得不到嚴(yán)格的控制，從而導(dǎo)致企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于不利地位，所以進(jìn)行攝像頭組裝測(cè)試生產(chǎn)線自動(dòng)化改造設(shè)計(jì)，提高生產(chǎn)車(chē)間的自動(dòng)化水平刻不容緩。因此，某企業(yè)為了提高攝像頭零件組裝測(cè)試的生產(chǎn)效率，提出基于機(jī)器人在攝像頭組裝測(cè)試過(guò)程的自動(dòng)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)需求。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)改造，很大程度上提高了企業(yè)的自動(dòng)化水平和生產(chǎn)加工精度，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 攝像頭組裝測(cè)試生產(chǎn)線整體布局

攝像頭有SVS和RVC兩種，主要由尾線、固定螺絲、支架、后蓋、PCBA1（SVS&RVC）、PCBA2（RVC）、鏡頭模組、裝飾蓋等組成?；谥悄芄I(yè)機(jī)器人的攝像頭組裝測(cè)試生產(chǎn)線采用模塊化設(shè)計(jì)，不僅易于維護(hù)，也可根據(jù)生產(chǎn)需要方便地增加或移除相應(yīng)的設(shè)備，是高性?xún)r(jià)比的柔性生產(chǎn)線。線體由滾子鏈輸送線、機(jī)械手、ICT在線測(cè)試儀、全自動(dòng)在線在板燒錄測(cè)試平臺(tái)、激光分板站、AA設(shè)備、激光焊接工站、氣密性測(cè)試站和功能測(cè)試設(shè)備等組成，可完成攝像頭的一系列組裝和測(cè)試工序，獲得合格的成品。此外，所有的機(jī)構(gòu)都緊湊地安裝在鋁型材框架內(nèi)，不僅外形美觀，而且一定程度上減少了占地面積，方便產(chǎn)線的布局。整體布局如圖1所示。

2 攝像頭組裝測(cè)試生產(chǎn)線工藝分析

對(duì)于攝像頭組裝測(cè)試加工工藝性分析，是至關(guān)重要的技術(shù)準(zhǔn)備。在規(guī)劃設(shè)計(jì)自動(dòng)化組裝測(cè)試生產(chǎn)線之前，設(shè)計(jì)人員對(duì)攝像頭產(chǎn)品的加工精度和加工質(zhì)量等進(jìn)行詳細(xì)的工藝分析，確定詳細(xì)的工藝流程圖、組裝檢測(cè)方法。如工件在各工序之間流轉(zhuǎn)時(shí)需要的翻轉(zhuǎn)、搬運(yùn)等中間工位，零件流轉(zhuǎn)過(guò)程中所需的輸送平面、輸送方式，導(dǎo)向定位、信號(hào)檢測(cè)及機(jī)械手抓取工件時(shí)的定位、夾緊、松開(kāi)、檢測(cè)等，這些工藝參數(shù)的確定，為整個(gè)自動(dòng)化組裝測(cè)試生產(chǎn)線起到關(guān)鍵的作用。

經(jīng)過(guò)多次分析，最終確定該攝像頭組裝檢測(cè)工藝流程：PCBA拼板上料→PCBA自動(dòng)進(jìn)料到ICT進(jìn)行測(cè)試→PCBA拼板自動(dòng)上料進(jìn)行燒錄（NG品自動(dòng)回收）→自動(dòng)翻轉(zhuǎn)180°→自動(dòng)上料PCBA到分板載具（載具自動(dòng)回流）→激光分板→PCBA自動(dòng)下料擺盤(pán)（Tray盤(pán)自動(dòng)上料）→PCBA2與后殼人工上料自動(dòng)組裝→激光自動(dòng)焊接前后蓋半成品→人工上下料進(jìn)行氣密性和功能性測(cè)試→人工裝好尾線上料到轉(zhuǎn)盤(pán)自動(dòng)完成裝飾蓋、支架組裝及測(cè)試→人工下料。

3 總體設(shè)計(jì)

攝像頭組裝測(cè)試自動(dòng)化生產(chǎn)線是根據(jù)其工藝要求合理布局的。通過(guò)結(jié)合客戶(hù)工廠的占地面積、工件的組裝工藝、中間過(guò)程的儲(chǔ)料、專(zhuān)用設(shè)備的功能、機(jī)械手的承載、PCBA安全保護(hù)措施、工件的定位方式、物流輸送方式等多種條件考慮，最終確定了功能最優(yōu)、成本最低、占地面積較少的符合組裝測(cè)試工藝的自動(dòng)化組裝測(cè)試攝像頭生產(chǎn)線。主要包括如下相關(guān)部分：

（1）上料設(shè)備：PCBA人工彈夾上料、自動(dòng)送料。本部分工作系統(tǒng)主要由上料送板機(jī)構(gòu)、掃碼槍、推料氣缸、架體、PCBA入料機(jī)構(gòu)等組成。設(shè)備上具有工件定位、輸送導(dǎo)向、工件停止、到位檢測(cè)等機(jī)構(gòu)，主要工況流程：人工用上料小車(chē)將來(lái)料彈夾手動(dòng)上料到自動(dòng)傳輸線體，啟動(dòng)程序自動(dòng)入料到彈夾升降位（彈夾上料數(shù)量可按客戶(hù)需求進(jìn)行制作）;拉料氣缸拉入PCBA，由程序自動(dòng)分配PCBA1或PCBA2產(chǎn)品到移位翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu);PCBA由移位機(jī)構(gòu)自動(dòng)送到掃碼位識(shí)別綁定產(chǎn)品，并上傳到MES系統(tǒng)，然后進(jìn)行相應(yīng)得ICT自動(dòng)測(cè)試。為保證工件傳輸準(zhǔn)確可靠，方便工序追蹤，人工上料和自動(dòng)上料前都需掃碼綁定產(chǎn)品，治具流入每個(gè)工位時(shí)需經(jīng)RFID讀取識(shí)別。

（2）機(jī)器人系統(tǒng)：機(jī)器人系統(tǒng)是組裝檢測(cè)自動(dòng)化生產(chǎn)線的重要組成部分，是運(yùn)行速度快、定位精度高、回轉(zhuǎn)自由度多的智能化設(shè)備，是工件在各加工設(shè)備間流轉(zhuǎn)的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在攝像頭組裝檢測(cè)生產(chǎn)線中，傳輸線體自動(dòng)送料，分板治具經(jīng)擋停機(jī)構(gòu)自動(dòng)精確定位后，機(jī)械手自動(dòng)抓取PCBA拼板到分板載具。Tray盤(pán)橫移機(jī)構(gòu)自動(dòng)抓取空Tray盤(pán)到擺盤(pán)工位，經(jīng)激光切割后，機(jī)械手自動(dòng)擺盤(pán)PCBA到Tray盤(pán)，自動(dòng)取分板廢料到廢料桶，載滿(mǎn)PCBA的Tray托盤(pán)和分板載具自動(dòng)流向下一工位，升降臺(tái)下降接駁空載具，如此循環(huán)往復(fù)。

（3）專(zhuān)用設(shè)備：本生產(chǎn)線可完成全自動(dòng)在線拼板燒錄測(cè)試。全自動(dòng)在線拼板燒錄測(cè)試平臺(tái)主要由行程可調(diào)氣缸、工業(yè)相機(jī)掃描模組、可快速更換治具針床、可快速更換燒錄平臺(tái)、FR系列燒錄器、測(cè)試儀表、NG產(chǎn)品分撿模組幾部分組成。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)有別于傳統(tǒng)自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備，使用行程可調(diào)氣缸驅(qū)動(dòng)可快速更換治具針床移動(dòng)定位的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)PCBA的準(zhǔn)確對(duì)針，確保不會(huì)因針床下壓過(guò)頭而損壞PCBA板。系統(tǒng)可全自動(dòng)接駁SMT線，具有自動(dòng)條碼掃描、自動(dòng)N連板測(cè)試、自動(dòng)N連板燒錄、自動(dòng)不良標(biāo)示、自動(dòng)分撿不良品、自動(dòng)收料等功能。

（4）組裝測(cè)試設(shè)備：人工上料到轉(zhuǎn)盤(pán)，自動(dòng)完成裝飾蓋、支架組裝及尾線與Camera半成自動(dòng)組裝及測(cè)試。本部分工程系統(tǒng)主要由凸輪分割器、掃碼槍、激光刻印機(jī)、六軸機(jī)械手、三軸機(jī)構(gòu)、螺絲槍、伺服壓機(jī)、開(kāi)短路測(cè)試儀等組成。主要工藝流程：人工上下料→裝飾蓋壓入壓機(jī)→裝飾蓋檢測(cè)→支架上料→支架自動(dòng)組裝→支架自動(dòng)鎖螺絲→激光刻印→取料翻轉(zhuǎn)及檢測(cè)→尾線自動(dòng)組裝→尾線壓入及測(cè)試（以保證工件完好無(wú)損、準(zhǔn)確可靠的輸出）→人工下料，如此循環(huán)。

（5）功能測(cè)試設(shè)備：設(shè)備可通過(guò)人工上下料實(shí)現(xiàn)攝像頭功能自動(dòng)化測(cè)試，主要由凸輪分割器、掃碼槍、氣缸、積分球、魚(yú)眼箱、平行光管組、電氣測(cè)試儀等組成。主要工藝流程：人工掃碼并把產(chǎn)品放進(jìn)夾具→產(chǎn)品進(jìn)行魚(yú)眼測(cè)試→產(chǎn)品進(jìn)行色彩測(cè)試→產(chǎn)品進(jìn)行MTF測(cè)試→產(chǎn)品進(jìn)行電氣測(cè)試→產(chǎn)品進(jìn)行預(yù)留測(cè)試→人工將產(chǎn)品取出并放入新產(chǎn)品，如此循環(huán)。

其中，魚(yú)眼測(cè)試系統(tǒng)由魚(yú)眼箱、光柵尺、氣缸、升降伺服等組成;MTF50測(cè)試系統(tǒng)由平行光管組、升降伺服、光柵尺等組成;色彩測(cè)試系統(tǒng)由升降模組和積分球組成。轉(zhuǎn)盤(pán)治具到位后，在伺服機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下自動(dòng)調(diào)焦和調(diào)整物距，并拍照上傳電腦，經(jīng)軟件算法分析分別完成魚(yú)眼、MTF/COLOUR和塵點(diǎn)/色彩測(cè)試。

電氣測(cè)試系統(tǒng)主要由電氣測(cè)試儀和控制軟件組成。轉(zhuǎn)盤(pán)治具到位，通過(guò)軟件控制完成電氣測(cè)試。

（6）線路布置及走向：它是指生產(chǎn)線中相關(guān)設(shè)備的動(dòng)力線路、控制線路布置形式及相關(guān)走向。為方便走線和布線美觀，將線纜走線分成機(jī)臺(tái)鋁型材框架內(nèi)部和外部?jī)煞N走線方式。對(duì)于內(nèi)部的線纜，通過(guò)將機(jī)臺(tái)電控柜設(shè)置在下機(jī)架后半部，并在機(jī)臺(tái)大板上設(shè)置走線孔和線槽，讓線纜沿著線槽穿過(guò)走線孔直接接在電控柜的方式，使線纜長(zhǎng)度最短，既節(jié)約成本，又顯得緊湊和美觀;對(duì)于外部的線纜，可沿流水線方向?qū)⑵涔潭ㄔ谳斔途€的鋁型材機(jī)架上，再接到總控柜，由于鋁型材有標(biāo)準(zhǔn)的成套安裝配件，不需自制，所以此方式不僅便于現(xiàn)場(chǎng)施工，線路布置也牢固、可靠、經(jīng)濟(jì)和美觀，而且還防干涉、防磕碰。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)測(cè)試驗(yàn)證，基于工業(yè)機(jī)器人的攝像頭組裝測(cè)試生產(chǎn)線系統(tǒng)可以完成對(duì)攝像頭的組裝與測(cè)試等工藝過(guò)程。本系統(tǒng)自動(dòng)化水平程度較高，定位精度好、通用性強(qiáng)，有效改善了目前手工PCBA測(cè)試及產(chǎn)能低下的現(xiàn)狀，如果將其投入生產(chǎn)，可減少人員勞動(dòng)強(qiáng)度，降低運(yùn)營(yíng)成本，具有廣闊市場(chǎng)前景。

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