汽车行业正处于自20世纪黄铜时代(Brass Era)以来未曾见过的颠覆阶段。电动汽车、连通性、移动即服务和自动驾驶汽车有望像一个世纪前的“无马马车”一样改变未来的交通运输。随着汽车越来越多地依赖数据而不是齿轮，价值2万亿美元的汽车行业正在迅速重塑自我。
系统集成商Kinemetrix正在帮助汽车供应商做到这一点。Kinemetrix总部位于肯塔基州的列克星敦，它在研发方面投入了大量资金，以开发组装电动汽车及其零部件的新方法。
最近，Kinemetrix设计并构建了一个灵活的多工位自动化装配系统，为世界上最大的汽车项目之一的混合动力车生产逆变器模块。逆变器模块将蓄电池存储的直流电压转换为多相电源，以驱动牵引电机。
该系统由一系列标准化的工艺模块组成。每个模块都是基于托盘，有自己独立的传输输送机。
Kinemetrix的创始人兼总裁Jim Peyton解释说:“保持每个模块的独立性是一项投资，通过保持产品设计、混合或体积变化的灵活性来重新配置产品线是有回报的——所有这三种变化都发生在项目启动和交付之间。”
该系统在10,000级洁净室中运行，每120秒产生一个逆变器。防止静电放电(ESD)的保护包括在整个装配过程中。
该逆变器宽360毫米，长250毫米，高120毫米。装配过程使用49个紧固件和各种粘接工艺将24个部件组装在一起。大约有50个精密TIG焊缝用于大功率电气连接。
该组件包括铸造、冲压、成型和机加工金属;塑料;印刷电路板;小线束;薄膜和泡沫绝缘体。这些部件中有许多是精密的、电或机械敏感的。组件被送入组装模块通过杂志托盘嵌套部件，以防止损坏。杂志托盘可以由一个操作员装载线边。(在未来，Kinemetrix将提供一种自动引导车辆系统，用于直接从上游组件装配过程走向生产线或多条生产线。)
装配系统在17个标准化工艺模块中配备了22个机器人。流程包括:
- 机器人微tig焊接的3D视觉引导和焊缝检测。
- 自动分配成型垫片。
- 精密泄漏测试。
- 机器人取放和自动螺丝。
- 灌封用双组分环氧树脂。
- 线束装配的手动操作工位。
- 对流固化和冷却。
该装配系统有28个基于视觉的检测，30个代码读取器，两个Agile3D Copperweld机器人引导和焊接检测系统。视觉检查使用常规和计算成像，以确保预装配条件符合标准。所有的机器人装配和螺丝旋转任务都是视觉引导的，以最大限度地减少公差堆积影响。在转移到下一步之前，每个自动化和手动装配过程都要经过验证。
Peyton回忆道:“对技术要求最高的工艺是自动微型tig焊接。”他在1995年创立了Kinemetrix，之前他在位于肯塔基州乔治敦的丰田汽车制造公司做了近11年的定制设备设计师。“我们需要检查截面从1毫米到3毫米的铜电力导体，然后在不到1秒的时间内对镜面和椭球形焊缝进行光学检查。有50个TIG焊缝必须放置在关节中心小于200微米的范围内。焊接不能重做，所以有50个机会报废一个非常昂贵的组装每个周期。
“为了管理这种风险，我们进行了早期研发，以了解我们的Agile3D Copperweld机器人指导和检测系统在这一特定应用中的能力和局限性。这一努力真正影响了我们设计工艺和生产工具的方式，并确保了设备的准时交付。”
每个组件，包括紧固件和粘合剂批次，通过2D Data Matrix代码进行跟踪。操作员进入手动操作。所有来自装配过程的数据都被记录到一个数据库中，以为生成的每个逆变器创建一个可追踪的“AssemblyDNA”。
当Kinemetrix开发AssemblyDNA方法时，它主要是为了安全关键部件的可追溯性。最近，我们正在将机器学习研究中的技术应用到机器人指导中，从装配数据中提取见解，”佩顿说。
装配系统包括两个泄漏检测模块。一个用于冷却通道，用于从电力电子设备中去除热量。另一个是测试最后组装的干体积。所有的螺丝操作都被监控扭矩、角度和轴向位移。
Peyton补充说:“我们帮助开发了上游标记和表面处理细节，使工艺验证更加可靠。”
该系统用于组装三种产品变体。“在该系统发货之前，我们帮助客户制定了针对特定地域市场的新型逆变器的预算。适应变化很简单:新的组装托盘，配方编程和项目启动支持，”佩顿说。
由于模块的设计是可互换的，新的线路可以很容易地配置以生产类似的产品，如电子控制单元，传输控制单元或电源管理控制器。
佩顿表示:“拥有类似的硬件、软件和用户界面，可以减轻终端用户技术人员的培训负担。”“我们发现这比20年前重要得多。我们大多数客户的成长烦恼来自于难以找到可靠的、熟练的技术人才。我们正试图通过周到的功能来帮助实现这一点，即使它会增加初始投资。”
Peyton指出，生产过程越复杂，就需要做的事情越多，才能生产出无缺陷的零件。
“这是Kinemetrix的‘敏捷自动化’设计方法的一部分——在高水平的过程控制自动化中，从人力资源中消除变化，”他说。“例如，我们的AgileDispense单元需要对材料数据代码和团队成员徽章进行有效扫描，然后才能打开装载材料散装罐的门。每个材料罐都有自己的检修门。这可以防止注意力的疏忽导致两部分胶粘剂组件的意外混合，从而损坏设备。”
欲了解更多关于敏捷自动化的信息，请致电859-381-9937或访问Kinemetrixwww.kinemetrix.com．
