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機器人與視覺系統方案在電子煙生產中的應用

電子煙是非常常見的一種電子產品，隨著社會生活水平的不斷提高，人們越來越追求簡單健康的生活。電子煙對于諸多人來說并不陌生，但大多數人對電子煙里面的結構組成有哪些都不太清楚，在我們身邊的親人或朋友，多有吸煙愛好者，過年過節，送他們一款精美的電子煙，不失為一種好的選擇，讓他們在享受健康生活的同時依然能有“吞云吐霧”的極致體驗。

電子煙也具有結構簡單、模式化的特點，很容易形成標準化，能夠使用半自動、全自動設備來取代人工，達到提高生產效率和降低人力成本雙重的目的。針對電子煙機械化、自動化生產需求，凱寶提供了以SCARA機器人加基恩士視覺系統，同時配置有HBR控制系統的SCARA機器人電子煙工作站解決方案，顯著提升了電子煙自動化生產的效果。

圖：機器視覺系統

主要問題

傳統電子煙在完成煙油加注后，尚需依賴人工或者半人工輔助設備，進行煙油塞子加塞加工工序，即通過加塞子不讓煙油漏出，或者進行一道粘貼工序。這種做法需使用大量人工，且生產效率較低，并增加了時間與生產成本。

采取凱寶SCARA機器人與自動化集成機則能夠解決現有技術中生產效率低、成本高和產線占空間等問題。SCARA機器人與自動化集成機采用HBR控制系統，可編程序控制器（PLC）、光電跟蹤系統、液壓氣動系統、人機界面等，一機能實現自動加塞電子煙油，自動識別產品好壞，自動搬運且碼垛到托盤等作業，生產效率和時間顯著提高。

但電子煙的定位裝置是通過光電定位的方式，這種方式結構簡單，調節方便，但是卻有極大的缺陷：速度和精度不可兼得。當生產速度提高，這種定位方式的精度則不能保證，尤其是當生產的托盤里100個產品等對精度要求較高的3C電子產品時，速度不快和質量不可靠的問題就顯現出來。

生產工藝

煙桿內部構造使用相同的基本組成部分：PCBA板，充電電池，各種電子電路，成型工藝就是通過機器或人工把各種電子元器件與PCBA板組裝起來，加注好煙油，再進行塞子加塞,最后加工成型。

具體工藝中，絲杠送托盤需要皮帶以定長輸送，將托盤送至相機下方；視覺定即觸發相機拍照確定托盤里的100個小產品位置信息并傳遞給機器人快速抓取；手臂加塞是由機器人完成塞子和煙油管的貼合工作；SCARA機器人動作后，集成機的抓手伺服把托盤從絲杠上抓至成型機上；成型后SCARA機器人送達下一個工位，完成煙油加塞動作。

從工藝中可以看出，前期的絲杠送達、視覺拍照，后期送走、成型等步驟均是已經成熟的部分，但是關鍵點在于：如何做到托盤里100個小產品如何無誤拍照抓取并組裝部分的高速高精。

應用方案

凱寶SCARA機器人與自動化集成機提供的解決方案，首先在電子煙貼合部分使用了SCARA工業機器人+視覺系統，以替代傳統的3光電機械定位法，達到高速高精度的貼合效果；客制化的操作軟體，保證更換產品時的操作人性化和高時效性。同時方案也使用了多軸運動控制編程器、伺服驅動器等，同時采取EtherCAT總線型的配置，保證了整機的高速高效。

其中，凱寶SCARA工業機器人HS-400系列作為執行機構，主要負責從固定位置抓取塞子，然后根據煙油管來料的不同，將塞子放到煙油管上；機器視覺系統用于信息采集和定位，負責對塞子進行拍照和圖像處理，得到塞子當前的位置坐標和角度信息。

為了保證整機的高效，方案的主控制器采用主流可編程控制器最新推出EtherCAT總線運動控制器；在驅控部分采用松下伺服驅動器，負責絲杠送料、成型等動作,凱寶SCARA機器人則用于實現塞子搬運，塞子加塞下壓等動作；采用人機界面系列用于完成人機交互，同時上位機與凱寶SCARA機器人進行485串口通訊，實現上位機也可以控制SCARA機器人。

凱寶解決方案中還包括一套為電子煙工作站的操作軟件，內含“一鍵標定”“視覺操作”“快速換線”“實時糾偏”等功能，方便客戶在于操作方面需付出的時間成本和學習維護成本。

凱寶提供的全自動電子煙加塞成型機解決方案，關鍵產品、監控軟件全部采用凱寶工業自動化產品，整合維護更加方便、容易。方案中用機器視覺+SCARA工業機器人的方案替代原來的光電機械定位法，從根本上提高了成型機的精度和產能。

該方案的優點還包括：多機一屏，定制操作軟件提供高效操作平臺；凱寶SCARA機器人重復定位精度高，產品質量穩定；基恩士視覺系統，功能強大，速度快，精度高；“一鍵標定”、“一鍵換線”、“自動計算取料點”、“一鍵生成樣本”等特色功能極大的減少人工操作；豐富接口，后續可升級接入制造執行系統（MES）系統，建構理想中智能制造解決方案。

圖：機型部分圖片

項目總結

凱寶電子煙加塞方案能夠有效為客戶帶來以下效益：

．實現“分揀-加塞”自動產線整合：通過SCARA工業機器人與機器視覺系統整合使用，該解決方案可在僅需要一條產線的情況下，即可同時進行100個同類產品的分揀與加塞制程，可節省大量廠房空間，同時提升產能。

．高兼容性通訊，電控箱通用性：在產線上可以使用一臺凱寶電控箱控制系統控制多臺凱寶SCARA機器人本體，大大的節約了空間和時間，凱寶SCARA機器人自主研發的控制器系統還提供主流的各種通訊協議，該系統可以直接由上位機軟件集成到自動化生產線中。

．取代傳統人力，降低不良率與成本：SCARA工業機器人和機器視覺系統取代人力進行放料與料件檢測，提高電子煙良率與整體產能，節省成本與時間。

凱寶SCARA機器人簡介：

凱寶SCARA機器人以其高速、高精度、高性價比的特點倍受市場歡迎，具有容易且快速導入產線自動化的優勢，在制造系統中可呈現更高的靈活性、敏捷度并逐步實現智能生產，藉此體現高效率的自動化，有效提升質量、生產效率、節省工時與降低人事成本。

圖：凱寶SCARA機器人HS-400系列

凱寶SCARA機器人采用日本多摩川電機，結構緊湊精巧，動力澎湃，大幅度減小機器人活動臂自重的同時減輕了慣量，實現高速度運行，目前已達0.45秒以內標準循環時間。高精度；采用進口減速機，一體化結構設計，保證機體在傳動中運行平穩、無沖擊、無噪音，為運行中的高速度、高精度提供了保障，現重復定位精度可達±0.02mm。

除了凱寶SCARA機器人以外，HBR控制系統里面還提供一系列附加軟件產品，包括傳送帶追蹤（Tracking)，即插即用視覺系統和各種產品加工工藝范例，以及作為售后服務部分的各種服務套件。此外，HBR控制系統還推出了最新服務可以實現一臺電控箱控制多臺機器人本體動作軟件功能。