一家《财富》500强(Fortune 500)的机电产品制造商此前运营6台独立的标度装配机，每台机器以每分钟约40个零件的速度生产一个系列产品。由于各种产品的需求波动，这些机器经常闲置。人工费用很高，因为每台机器都需要专门的操作员。

这个问题已经达到了一个程度，制造商考虑将这六台机器和他们的整个生产转移到海外的一个新兴市场国家，以减少劳动力成本，节省其欧洲工厂的占地面积。

相反，该公司选择重新设计其自动化装配系统，投资了加拿大系统集成商Transformix Engineering Inc.的CNCAssembly技术。

CNCAssembly技术使用电子凸轮伺服电机组装产品在更高的速度比传统分度机。该系统可以独立移动和电子同步所有装配和部分处理运动。

与传统的分度机，工具和零件总是坐在闲置在每个机器周期。实际上，这种空闲时间通常占每个周期的大部分。CNCAssembly平台避免了这种时间损失。

只需少量的快速更换工具，并通过软件控制托盘和工具的运动，机器可以快速配置组装制造商组合中的超过75种不同产品中的任何一种。新方法的灵活性允许制造商通过更改软件或添加新工具，以相对较低的成本轻松地添加未来的产品。

Cognex公司的视觉系统是所有CNCAssembly机器的通信和决策过程中不可或缺的一部分。视觉系统广泛用于诸如检查进厂零件、识别零件、确定零件方向、验证装配操作是否完成以及最终检查等任务。

柔性制造的挑战

制造商以相对较小的数量组装许多不同的产品，这些产品加在一起，就构成了相当大的总产量。该组合体积将是一个良好的适合连续运动组装机。然而，连续运动的机器不是很灵活，并且，在大多数情况下，他们不能处理非圆形零件。

因此，制造商已经组装这些产品在一系列传统的，定制设计的分度装配机。这些机器使用交叉凸轮和顺序过程提供间歇运动，将装配从一个工位到另一个工位执行气动或凸轮驱动操作。

虽然传统的旋转分度盘机提供了更多的灵活性比连续运动的机器，他们是缓慢的。因此，需要多台机器来实现高产出率。分度机的一个关键特点是，实际工作通常只在很小的周期时间内完成。一个原因是机器上的所有组件都是机械连接在一起的，因此每个组件和刀具都必须等待最慢的操作完成后才能进入下一个工位。另一个原因是这些机器的分度机构只以一种速度运转。当零件在每个分度循环结束时停止时，这种速度受到避免损坏零件和分度机构的需要的限制。

一种柔性装配机制造技术

自动化装配的CNCAssembly新方法借鉴了一些与CNC铣床开发相同的思路。所有活动轴均由伺服电机驱动。电机的运动由软件控制，由编码器监控。这意味着每个组件和每个工具都可以独立移动，而无需等待其他部件被移动或其他操作完成。每个工作站只花很少的时间，通常在300毫秒左右，所以肉眼看起来这些机器在连续移动。伺服驱动器的更快速度和他们的能力加速和减速的基础上的软件指令提供了进一步的生产力提高。

生产率提高的另一个关键因素是一个被称为RSM技术(快速速度匹配)的控制软件功能，它在需要时同步不同伺服控制工具的运动轮廓。例如，两个伺服控制的刀具可以是同步的，这样一个刀具就可以把一个部件交给第二个刀具，或者一个刀具可以对另一个刀具持有的部件进行操作。

通过允许制造商通过人机界面(HMI)对装配过程进行微调，可以轻松改变工具或托盘的运动轮廓，从而提高产品质量。

每个工作站都由一种基本类型的加工模块组成，这种模块被称为发动机，可以用工具和程序来处理各种装配操作。在大多数情况下，只需通过人机界面对程序进行配方调整，机器就可以转换为处理产品系列中的其他成员。根据手头的任务，该系统最多可以配置12台发动机。

视力检查操作

CNCAssembly的概念是不可行的，如果没有机器视觉的广泛使用，以检查正确的零件正在被输入机器，以确定零件的方向，并检查组件，以确保以前的操作已经正确执行。在过去，Transformix使用的是基于pc的视觉系统，但是发现摄像机、图像处理卡和基于pc的软件的集成需要大量的工程资源。

“通过使用包括摄像头、图像采集和软件在内的Cognex视觉系统，我们能够大幅减少集成所需的时间。它们可以用一个简单的图形用户界面设置，”变形金刚的视觉专家马修·纽科姆说。

另一个优点是可以使用范围广泛的视觉工具，而不需要编写一行代码。其中包括Cognex PatMax算法，它可以在角度、大小和阴影发生变化的情况下准确地找到物体。Transformix为这台机器选择了Cognex In-Sight 7400视觉系统，因为它提供了快速的处理速度和对Easy Builder图形界面的访问。

机器的工作原理

对于制造商的应用，CNCAssembly系统由7个由直线电机传输系统连接在一起的装配工作站组成。

例如，以下是该公司的一款产品的组装和检验步骤:

在第一站，基地进入一个RSM进料盘。视觉系统检查几何和特点的每个基地，并检查是否存在精密的电气终端和螺纹柱。它还决定了基地的方向，这是由输送机随机呈现。这些和其他检查操作是通过PatMax模式识别工具以及斑点检测和直方图函数来执行的。

然后，一个拾起并放置机器人拾起两个底座，并对它们进行定向，然后将它们放置在一个伺服控制托盘上，托盘将底座从一个工位移动到另一个工位。一旦操作完成，托盘将移动到另一个视觉系统执行附加检查的检查位置，以确认两个底座的放置。

然后，托盘进入工位2，在该工位中，在空气轨道上以单车道输送的硅胶垫片由进料盘中的RSM分离。视觉系统检查垫片的类型、外径和内径。在进入机器之前，应尽可能清除不良或不合格零件，以提高可靠性和正常运行时间。这是电厂的局部拒收，而不是在工艺结束时。当托盘上的子组件由于检测到坏零件而不完整时，其他发动机将不会尝试向其加载或装配零件。一个机器人从圆盘上挑选好的垫片，然后把它们组装到托盘上的底座上。

3号站与2号站相似，唯一的区别是它在柱子上安装了一个机械杠杆，而不是一个间隔棒。视觉系统检查子组件，以确认每个零件都有一个操纵杆和隔套。

在4号站，一个机器人在底座上定位和组装塑料隔板。视觉系统检查子组件，以验证每个零件都有一个隔板，并且它正确定位在硅胶隔套上。

在5号站，掩护以已知方向进入两条车道。在生产线外的一个RSM盘将盖板隔离开来，并将其用于视觉检查以确认其身份。坏的或无法识别的零件被机器人忽略并丢弃。然后机器人选择两个盖子，将它们倾斜到合适的方向，并将它们压在组件上。

在6号工位上，将测量量的乐泰螺纹锁紧粘合剂应用于柱上，并将螺母螺纹连接，直到螺母达到指定的位置和扭矩值。另一个视觉系统检查盖板到车身总成的高度和螺母到盖板的距离，以确保所有部件都已正确组装。

最后，7号站的机器人拾取每个组件，并将其放置到一个卸货传送带上。然后，同一个机器人清除移动设备上剩余的坏组件。在早期测试中失败的部件将留在移动设备上，直到此工作站，但不再对这些部件进行进一步的操作。

新机器可以很容易地生产超过75个变种，每个工位只有5分钟的转换时间，使机器能够几乎连续运行，以生产目前需求量最大的任何零件。这台机器只需要一名操作员，大大减少了人工费用。

这台新机器的生产率是每分钟300个零件，超过了以前所有六台机器的产量总和。如果需要的话，可以对机器进行重新装配和编程，以组装新产品。