李宗舟 陳 光 嚴(yán) 桃 鞏建樂 何愛民

（長虹美菱股份有限公司 合肥 230601）

引言

隨著科技的不斷發(fā)展，生活水平逐步提高，人們對冰箱和冷柜等低溫儲藏箱的需求量穩(wěn)步增加。目前冰箱和冷柜等低溫儲藏箱，一般由箱體和門體組成，箱內(nèi)溫度保持在低溫狀態(tài)主要由兩方面因素影響：一方面是隔熱保溫材料起到隔熱作用，箱體和門體發(fā)泡層中的聚氨酯、真空隔熱板等材料起到隔熱作用，保證箱外熱量不易進(jìn)入到箱內(nèi)；另一方面則是制冷系統(tǒng)的制冷作用，制冷系統(tǒng)由蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器和節(jié)流元件四大組件構(gòu)成[1]。其中蒸發(fā)器是一個熱交換部件，承擔(dān)了冰箱向外散熱的主要任務(wù)，作用是通過制冷劑蒸發(fā)，吸收外界的熱量，從而達(dá)到冷凍、冷藏食品的目的，因此蒸發(fā)器裝配質(zhì)量的好壞直接影響到產(chǎn)品的制冷性能[2,3]。

目前，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，蒸發(fā)器的裝配工藝主要分為人工貼合和自動壓合，而這兩種方式均需使用壓合設(shè)備進(jìn)行貼合工作。壓合設(shè)備主要由上、下模板組成，通過壓縮空氣驅(qū)動并保壓，其中上模板一般可多種類型冰箱通用，由于目前冰箱大小不同，為保證貼合效果，下模板需根據(jù)蒸發(fā)器類型進(jìn)行選擇適合的下模板。人工貼合是由人工將產(chǎn)品搬運放入壓合設(shè)備進(jìn)行壓合，根據(jù)不同產(chǎn)品更換不同下模板，壓合完成后人工取出并放入后道工序，這種貼合方式需要人工搬運產(chǎn)品，不僅具有效率低、操作勞動強(qiáng)度高和無法滿足實際生產(chǎn)加工需求的缺點，而且可能對搬運者和貼合者造成安全隱患和職業(yè)健康風(fēng)險。由于人工貼合采用手工作業(yè)的貼合方式，無法確保產(chǎn)品一致性，當(dāng)貼合不良時容易使蒸發(fā)器與內(nèi)膽脫離，造成壓縮機(jī)長期不停機(jī)而導(dǎo)致冷藏箱膽背部結(jié)冰[4]。二是采用壓合工藝，自動壓合的貼合方式是將貼好蒸發(fā)器的產(chǎn)品通過傳送線進(jìn)入自動壓合設(shè)備，壓合完成后通過傳送線輸入后道工序，因無法自動識別蒸發(fā)器種類，自動壓合通常只生產(chǎn)一種蒸發(fā)器產(chǎn)品，或由上道工序人員人工判斷，并通過按鈕等方式調(diào)整下模板，受限于設(shè)備尺寸及節(jié)拍，一般不超過兩種蒸發(fā)器產(chǎn)品，這種貼合方式可有效解決貼合造成的貼合不均、氣泡和脫粘等缺陷問題，產(chǎn)品質(zhì)量一致性較好，但同時具有自動化程度低和壓合作業(yè)效率低的缺點，不利于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)[5]。人工貼合模式效率低、勞動強(qiáng)度大，自動壓模式適應(yīng)產(chǎn)品型號受限，同時壓合設(shè)備無法對蒸發(fā)器的信息進(jìn)行采集，無法滿足多型號共線生產(chǎn)[6]。

1 常規(guī)蒸發(fā)器壓合的裝配工藝

行業(yè)內(nèi)主要采用的常規(guī)壓合方式是將內(nèi)襯粘貼在蒸發(fā)器后，通過人工搬運的方式搬運到壓合機(jī)上，再根據(jù)型號選擇更換合適的下模板，人工進(jìn)行壓合指令操作壓合設(shè)備完成貼合工作，最后由人工搬運至后道工序，其中圖1為普通壓合工藝設(shè)備的壓合工藝流程圖[5]。其中蒸發(fā)器壓合為人工搬運至壓合機(jī)，通過壓合機(jī)壓合后再搬運至后道工序，員工走動和搬運導(dǎo)致部分人力浪費，設(shè)備無防呆功能，在長時間的流水作業(yè)過程中可能對員工造成傷害[7]。而且通常廠家產(chǎn)品型號較多，現(xiàn)有自動化設(shè)備難以進(jìn)行型號區(qū)分，只能人工進(jìn)行輔助選擇，難以實現(xiàn)完全無人化、智能化操作。為此，需要一種能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中存在問題的技術(shù)方案。

圖1 常規(guī)蒸發(fā)器壓合工藝流程圖

2 基于視覺識別技術(shù)的智能壓合方案

2.1 智能壓合設(shè)備技術(shù)方案

整個設(shè)備可分為四部分：上料機(jī)構(gòu)、識別模塊、壓合模塊和下料滑軌。

圖2所示為上料機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖，上料機(jī)構(gòu)中裝有輸送帶，目的是將待壓合的蒸發(fā)器輸送至識別模塊，減少人力浪費。

圖2 上料機(jī)構(gòu)

圖3、圖4、圖5所示為識別模塊結(jié)構(gòu)示意圖，識別模塊用于識別蒸發(fā)器的型號并其輸送至壓合模塊，其中識別模塊上設(shè)有輸送帶，輸送帶的側(cè)面裝有定位光電開關(guān)，輸送帶上端設(shè)有視覺識別攝像頭，在視覺識別攝像頭的下方并排安裝若干補(bǔ)光光源，其中補(bǔ)光光源通過鉸接方式安裝在識別模塊上，可以根據(jù)現(xiàn)場調(diào)節(jié)補(bǔ)光光源的角度。在識別模塊的框架上裝有遮光罩，通過遮光罩對識別模塊進(jìn)行遮蓋，避免外部光源對識別模塊造成影響。

圖3 視覺識別原理圖

圖4 視覺識別模塊

圖5 視覺識別定位模塊

圖6、圖7所示為壓合模塊結(jié)構(gòu)示意圖，壓合模塊將蒸發(fā)器進(jìn)行壓合處理。壓合模塊上設(shè)有輸送帶，輸送帶上安裝不同的壓合下模塊，并且輸送帶下端設(shè)有可驅(qū)動壓合下模塊前后移動的移動氣缸，通過移動氣缸調(diào)節(jié)壓合下模板位置與升起不同的壓合模板。壓合下模板包括3塊壓合模板，壓合模板分別為壓合模板A、壓合模板B、壓合模板C，滿足3種不同蒸發(fā)器產(chǎn)品自動混線生產(chǎn)。其中A模板單獨升起壓合對應(yīng)1號產(chǎn)品，A+B模板同時升起壓合對應(yīng)2號產(chǎn)品，C模板單獨升起壓合對應(yīng)3號產(chǎn)品。

圖6 壓合模塊

圖7 壓合托盤實物結(jié)構(gòu)

圖8所示為下料滑軌結(jié)構(gòu)示意圖，下料滑軌裝有輸送帶，將產(chǎn)品進(jìn)行下料，以便傳送至后道工序，減少人力浪費。

圖8 下料滑軌

2.2 智能壓合工藝流程

圖9為智能壓合工藝設(shè)備的壓合工藝流程圖，首先將內(nèi)襯粘貼在蒸發(fā)器后，然后裝備通過視覺識別蒸發(fā)器后自動選擇合適下模板進(jìn)行壓合工作，最后通過傳送至后道工序。

圖9 智能壓合工藝流程圖

在壓合設(shè)備前端工序增加視覺識別工位，產(chǎn)品在通過此工位時定位、攝像頭拍照，視覺分析蒸發(fā)器尺寸，判斷蒸發(fā)器型號，輸出信號至壓合設(shè)備，將三款不同蒸發(fā)器的產(chǎn)品，攝像頭識別蒸發(fā)器寬度尺寸，判斷產(chǎn)品型號，并將信號傳入壓合設(shè)備。

粘貼蒸發(fā)器內(nèi)襯由前端皮帶線經(jīng)入料導(dǎo)向定位后進(jìn)入視覺識別模塊，視覺識別模塊通過光電感應(yīng)開關(guān)定位，上部攝像頭拍照識別蒸發(fā)器大小，輸出產(chǎn)品型號至對應(yīng)的1號、2號或3號壓合模塊，內(nèi)襯通過皮帶線進(jìn)入壓合模塊，壓合設(shè)備根據(jù)視覺識別模塊輸入的型號，匹配適應(yīng)的下模板進(jìn)行壓合，壓合完成后內(nèi)襯經(jīng)下料滑軌流入后續(xù)流水線。

改進(jìn)后壓合工藝不存在人工搬運壓合，工序之間實現(xiàn)一個流作業(yè)，達(dá)到自動化代人的目的，且較目前行業(yè)內(nèi)的單型號自動壓合提升為依靠視覺識別系統(tǒng)聯(lián)動自動壓合設(shè)備可滿足三種不同蒸發(fā)器混線生產(chǎn)，對降低員工勞動強(qiáng)度及提升壓合質(zhì)量均有一定收益。

3 結(jié)論

基于視覺識別技術(shù)的智能壓合工藝裝備屬于冰箱裝配流水線的一部分，通過設(shè)置識別模塊識別蒸發(fā)器，實現(xiàn)自動判斷產(chǎn)品型號，不需人工判斷與人工操作壓合設(shè)備，并且通過設(shè)置可調(diào)節(jié)的壓合下模板，適用于不同型號的蒸發(fā)器，實現(xiàn)多種型號蒸發(fā)器的混線生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本。

采取視覺識別、自動選擇合適下模板壓合、傳送至后道工序的工藝流程，且壓合壓力和時間可根據(jù)需求調(diào)節(jié)、壓合工作效率高、占地面積小、無噪音污染以及可實現(xiàn)全自動連續(xù)工作，能保證蒸發(fā)器與內(nèi)膽緊密粘貼，確保制冷效果，極大提高了工業(yè)生產(chǎn)效率、產(chǎn)品工藝一致性和產(chǎn)品裝配質(zhì)量,徹底解放繁重的人工操作和減少人力資源的浪費。目前，此項采用視覺識別自動判斷型號的蒸發(fā)器全自動壓合設(shè)備為國內(nèi)首例。相關(guān)視覺識別、下模板自動選擇以實現(xiàn)多個型號全自動共線生產(chǎn)等技術(shù)應(yīng)用已申請相關(guān)專利。該項技術(shù)成功為視覺識別功能應(yīng)用積累相關(guān)經(jīng)驗，促進(jìn)行業(yè)內(nèi)基于視覺識別技術(shù)設(shè)備的開發(fā)和應(yīng)用，解放員工的繁重體力操作，降低蒸發(fā)器壓合人工操作安全隱患以及帶來的職業(yè)健康風(fēng)險。