工业机器人——未来工业测量解决方案

第四次工业革命正在进行中。随着制造业自动化生产操作的发展,为了提高生产工艺的灵活性和效率,工业机器人的使用数量发生了爆发性增长。

据估计,工业机器人的数量将从2016年底的180万增加到2020年的300万,年均增长率为14%。2016年以来,最大的工业机器人安装基地在中国。到2020年,中国工业机器人数量将达到近100万个,预计在亚洲所有地区的机器人数量将达到190万个,几乎相当于2016年全球工业机器人的数量。

美国机器人协会对美国机器人的数量进行了密切监测。据报道,2017年前9个月,北美地区的机器人数量为25936台,价值约为1.496亿美元,为有史以来最高水平,比2016年增长了18%。

随着制造工业的兴起,机器人自动化部分检验和质量控制如何?

在自动化的柔性制造世界中,无论是在制造过程中,还是在装配过程中,零件质量都必须成为制造过程中更重要的组成部分。

6轴工业机器人是为提供可重复的过程操作而开发的,它们的性能非常好。然而,如果要为上游或下游的可操作数据提供完全可追溯的结果,机器人测量解决方案需要精确和可重复性。

大约20年前,第一批工业机器人在汽车装配线上冒险使用单激光扫描器安装传感器,这些传感器能够测量一些具有关键特性的部件。这些早期的技术实现采用了比较测量技术来提供过程控制监控。

如今,传感器技术已经从最初的单激光扫描器转向了许多进入市场的新技术,能够在短时间内对完整的部件进行数字化扫描,提供完整的几何知识。大多数新一代智能传感器解决方案都太过笨重,无法由传统的CMM携带,而且需要更多的灵活性,因为这是光学测量传感器的一个更大的问题。

数字工厂的制造测量应该能够确定所有制造的错误,并立即与流程进行沟通,以提供实时修正,以替代传统的“尾门测量”过程(通常使用CMM),这将增加额外的成本,并有可能在识别出错误之前销毁整批零件。最终检验仍将是某些行业的一项监管要求,但由于在生产过程中应用的测量和控制,部分一致性应该是高的。

如果机器人坐标测量机(RCMM)能够进入生产过程,并且提供CMM数据(绝对精度),机器人的测量精度必须大大提高。6轴机器人从来没有为测量应用设计过,随着目前市场的发展,机器人应用在测量工作仍然是一个小众应用领域,机器人行业没有多大兴趣开发一个真正的测量机器人。ABB在2017年初收购了西班牙测量公司NUB3D,这是测量机器人发展的的的第一个迹象。

传统的CMM提供了出色的重复性和准确性,而今天的机器人为一些测量应用提供了足够的重复性和非常有限的准确性。与机械臂不同的是,CMM框架被故意设计的僵硬,这增加了机器人的测量问题。此外,在过去的几年中,对正交CMM的热行为进行了深入的研究,并通过各种热补偿解决方案来适应在生产层上的CMM安装。机械臂的热膨胀对机器人的测量应用来说变得越来越重要了。

用测量方法提高机器人的准确性

目前,6轴工业机器人采用了各种校准方法,来改进或消除机器人在自动化测量解决方案中产生的误差。6轴移动臂CMM (PCMM)在提供精确的生产测量方面已经取得了巨大的进展,并且已经被证明是激光扫描传感器的载体,虽然其不如传统的CMM精确。

鉴于目前正应用于测量应用的机器人数量,机器人在自动化测量过程中扮演着越来越重要的角色,自动化测量技术正在快速发展,在未来的几年里,我们将见证新一代机器人测量解决方案的出现。


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