機械加工廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的機器人應用全景隨著制造業(yè)向數(shù)字化、柔性化和無人化方向升級機械加工廠的數(shù)字化轉(zhuǎn)型已經(jīng)不再局限于增加數(shù)控機床、MES系統(tǒng)或自動化產(chǎn)線而是逐步向設(shè)備互聯(lián)智能物流機器人作業(yè)數(shù)據(jù)閉環(huán)發(fā)展。在這一過程中復合機器人、CNC上下料機器人、AMR移動機器人、視覺引導機器人正在成為連接機床、物料和數(shù)字化系統(tǒng)的重要執(zhí)行終端。尤其對于多品種、小批量、多工序的機加工場景傳統(tǒng)固定式自動化往往存在柔性不足、改造成本高、設(shè)備利用率有限等問題。能夠自主移動、自主定位并完成抓取作業(yè)的機加工復合機器人正在為機械加工廠提供新的數(shù)字化升級路徑。一、機械加工廠為什么需要機器人數(shù)字化升級機加工車間的作業(yè)節(jié)點與人工痛點典型機械加工車間通常包含CNC加工中心、數(shù)控車床、刀具庫、原料區(qū)、半成品區(qū)、檢測工位等多個作業(yè)節(jié)點。人工需要不斷完成工件上下料、跨工位搬運、刀具配送和物料周轉(zhuǎn)不僅重復勞動量大而且生產(chǎn)數(shù)據(jù)容易形成斷點。因此機械加工廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵之一是讓機器人從過去的固定工位設(shè)備變成能夠在多個設(shè)備之間自主流轉(zhuǎn)的智能執(zhí)行單元。視覺引導復合機器人的融合架構(gòu)以視覺引導復合機器人為例它將移動底盤、協(xié)作機械臂、2D/3D視覺及控制系統(tǒng)集成到同一平臺使機器人既能自主移動到不同CNC設(shè)備又能識別工件位置并完成抓取、上下料等操作從而適應機加工車間多設(shè)備、多工位的生產(chǎn)環(huán)境。富唯智能ICR系列復合機器人即采用移動操作視覺的融合架構(gòu)并面向CNC上下料、機加工多工位作業(yè)等場景。二、復合機器人如何應用于CNC自動上下料CNC自動上下料機器人是機械加工數(shù)字化改造中較典型的應用。CNC自動上下料的作業(yè)流程傳統(tǒng)模式下一名操作人員可能需要管理若干臺機床反復進行開門、取件、放料和轉(zhuǎn)運。采用CNC機床復合機器人上下料方案后機器人可以根據(jù)生產(chǎn)任務自主導航至指定機床通過視覺系統(tǒng)定位料盤或工件再由機械臂完成抓取和上下料。加工完成后機器人還可以將成品轉(zhuǎn)移至下一工序、緩存區(qū)或檢測工位使取料—運輸—上料—加工—下料—轉(zhuǎn)運形成連續(xù)作業(yè)鏈。面向夜間生產(chǎn)的少人化與無人化對于夜間生產(chǎn)而言這種模式還為少人化甚至無人化加工提供了基礎(chǔ)。富唯智能CNC應用即通過3D視覺引導工件高精度抓取實現(xiàn)多臺機床自動上下料。三、機器人不只是上下料還能承擔哪些任務在機械加工廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型中機器人的價值并不限于替代人工上下料而是逐漸覆蓋整個車間內(nèi)部物流和生產(chǎn)執(zhí)行環(huán)節(jié)。AMR與復合機器人的任務分工例如AMR機加工物料搬運機器人可以承擔原料、料箱、半成品及成品的自動配送復合機器人則進一步將移動和操作結(jié)合可以完成CNC上下料、多工位物料轉(zhuǎn)運、工件抓取、分揀等任務。富唯智能相關(guān)AMR產(chǎn)品采用激光SLAM導航可進行自主路徑規(guī)劃和主動避障并應用于機加工等行業(yè)。車間內(nèi)部的協(xié)同作業(yè)體系因此一個機械加工車間可以形成AMR負責批量物流運輸復合機器人負責柔性操作CNC負責加工數(shù)字化系統(tǒng)負責調(diào)度的協(xié)同體系。四、2D/3D視覺為什么是機加工復合機器人的關(guān)鍵固定坐標示教帶來的柔性限制機械加工場景中的工件種類多、尺寸差異大料框、托盤以及工件位置還可能發(fā)生變化。如果機器人只能依賴固定坐標執(zhí)行程序換型時就需要重新示教柔性生產(chǎn)能力受到限制。視覺定位精度與柔性生產(chǎn)能力加入2D/3D機器視覺后機器人能夠?qū)ぜM行識別、定位和抓取引導。其2D視覺定位精度最高可達±0.05mm3D視覺定位精度最高可達±0.2mm并可結(jié)合激光雷達導航實現(xiàn)自動路徑規(guī)劃。這也是3D視覺復合機器人、視覺引導CNC上下料機器人能夠適應柔性機加工場景的重要技術(shù)基礎(chǔ)。五、機器人如何真正接入工廠數(shù)字化系統(tǒng)機械加工廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型不能只是增加幾臺機器人更重要的是打通機器人、機床與MES/WMS等系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)鏈路。一體化控制與開放API對接富唯智能復合機器人采用一體化控制思路通過控制器統(tǒng)一控制工業(yè)設(shè)備和器件并支持多種標準通信協(xié)議及數(shù)字化系統(tǒng)對接。相關(guān)系統(tǒng)可統(tǒng)一管控底盤、機械臂、視覺及外設(shè)并開放API對接MES、WMS和CNC。從自動化孤島到移動執(zhí)行節(jié)點這意味著機器人不再是一座自動化孤島而可以成為數(shù)字工廠中的移動執(zhí)行節(jié)點系統(tǒng)下發(fā)生產(chǎn)任務機器人自主完成配送和操作同時將設(shè)備狀態(tài)、任務結(jié)果等信息反饋至數(shù)字化平臺。六、機械加工廠機器人升級將走向移動操作感知決策未來機械加工廠的機器人應用將從單機自動化逐漸走向多機協(xié)同和柔性制造。分階段導入機器人的升級路徑對于正在規(guī)劃數(shù)字化轉(zhuǎn)型的機械加工企業(yè)可以圍繞CNC自動上下料、機加工物料自動搬運、多機床柔性上下料、刀具配送、跨工序轉(zhuǎn)運等高頻重復環(huán)節(jié)逐步導入機器人再進一步連接MES、WMS及生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)。復合機器人CNC自動上下料的應用價值從固定機械臂到AMR再到集手、眼、腳、腦于一體的智能復合機器人機器人正在成為機械加工廠連接物理生產(chǎn)與數(shù)字系統(tǒng)的重要橋梁。對于多設(shè)備、多工位、多品種的機加工企業(yè)而言復合機器人CNC自動上下料解決方案也正在成為實現(xiàn)柔性生產(chǎn)、少人化作業(yè)和數(shù)字化工廠建設(shè)的重要技術(shù)路徑。