機(jī)器人自動在線貼標(biāo)技術(shù)在電能表生產(chǎn)中的應(yīng)用

謝宏偉++白瑩++王國慶

摘 要：簡述機(jī)器人在線貼標(biāo)設(shè)備的功能及特點(diǎn)，描述機(jī)器人在線貼標(biāo)設(shè)備結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以及實(shí)現(xiàn)設(shè)備功能的電氣軟件設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)人工貼標(biāo)效率低，普通在線貼標(biāo)設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜故障率高，維護(hù)復(fù)雜，難以與自動化生產(chǎn)線匹配，因此迫切需要提升全自動在線貼標(biāo)設(shè)備的可靠性和運(yùn)行效率。機(jī)器人在線貼標(biāo)設(shè)備應(yīng)用于電能表自動化檢測流水線中，可以保證貼標(biāo)設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性以及設(shè)備考慮，可以提高電能表檢測生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率，保證電能表檢測生產(chǎn)線的產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：貼標(biāo)設(shè)備；生產(chǎn)線；電能表；自動化；機(jī)器人

中圖分類號：TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

隨著社會的不斷發(fā)展，電能消費(fèi)成為人們生活中不可或缺的一部分，而電能表的精度直接影響電能表計(jì)量水平。為平衡電網(wǎng)公司與居民之間利益，減少電能表的計(jì)量誤差帶來的禮儀沖突，國內(nèi)眾多電能表制造廠家紛紛投入大量科研，以提高電能表的計(jì)量精度。電能表是國家重點(diǎn)管理的計(jì)量器具，是電力企業(yè)與用戶之間進(jìn)行用電費(fèi)用結(jié)算的依據(jù)，牽涉到千家萬戶，對國計(jì)民生意義重大。而且，由于電能表是一種使用量大且使用面廣的計(jì)量器具，使得電能表的檢定相關(guān)成為十分重要又十分繁重的工作。

隨著各個省份電力計(jì)量中心自動化檢定裝備的不斷建設(shè)，針對檢定合格表計(jì)的合格粘貼，傳統(tǒng)人工粘貼、離線粘貼已經(jīng)難以滿足生產(chǎn)需求。因此將自動貼標(biāo)貼標(biāo)設(shè)備應(yīng)用于智能的自動化生產(chǎn)線就成為了電能表貼標(biāo)的發(fā)展趨勢。工業(yè)機(jī)器人由于其高可靠性，高穩(wěn)定性，在我國制造業(yè)特別是高端制造業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛。作為先進(jìn)制造業(yè)中不可替代的重要裝備和手段，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)成為衡量一個國家制造水平和科技水平的重要標(biāo)志。將工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用于電能表在線貼標(biāo)也將是一個非常有意義的嘗試和創(chuàng)新。

1.機(jī)器人在線貼標(biāo)設(shè)備的功能及特點(diǎn)

電能表自動檢測流水線對生產(chǎn)流水線中每一臺的自動化設(shè)備的工作節(jié)拍，設(shè)備穩(wěn)定性，設(shè)備可交互性等都有很高要求。機(jī)器人在線貼標(biāo)設(shè)備首先具有高效的生產(chǎn)節(jié)拍，平均約3秒即可完成一只電能表的貼標(biāo)工作；控制系統(tǒng)上采用機(jī)器人與貼標(biāo)機(jī)微機(jī)控制相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)設(shè)備的穩(wěn)定可靠運(yùn)轉(zhuǎn)；機(jī)器人與貼標(biāo)機(jī)微機(jī)預(yù)留有豐富的控制接口和信息接口方便與自動化生產(chǎn)系統(tǒng)的融合。

為滿足自動生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍需求，機(jī)器人在線貼標(biāo)設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)電能表在生產(chǎn)線上6表位一輸送托盤30秒內(nèi)完成標(biāo)簽粘貼。針對生產(chǎn)線上標(biāo)簽信息的需要不斷變化的需求，標(biāo)簽信息還可以實(shí)時進(jìn)行更新。

2.機(jī)器人在線貼標(biāo)設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)備依據(jù)自動生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、生產(chǎn)節(jié)拍要求，采用氣動部件與精密機(jī)械部件相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)設(shè)備的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。設(shè)備結(jié)構(gòu)可分為3個主要組成部分骨架外觀部分、機(jī)器人抓表部分、貼標(biāo)部分。

2.1 骨架外觀部分

骨架采用鋁合金型材裝配成型，一方面保證骨架具有良好的結(jié)構(gòu)剛性；另外一方面具有足夠的質(zhì)量消除設(shè)備運(yùn)行中的各種振動和慣性。對于設(shè)備安裝預(yù)留有安裝地腳和調(diào)節(jié)地腳保證設(shè)備的安裝調(diào)節(jié)方便，萬向腳輪更是為設(shè)備的設(shè)備的快速安裝提供了保證。此外結(jié)構(gòu)上對于與生產(chǎn)線相接口部分預(yù)留調(diào)節(jié)位置，保證設(shè)備就有良好的適應(yīng)性。

外觀部分采用鈑金成型，噴塑表面處理。設(shè)備外觀同時考慮了審美需求、設(shè)備功能需求、結(jié)構(gòu)工藝需求、加工工藝需求。審美上講究色調(diào)與生產(chǎn)線以及生產(chǎn)環(huán)境的搭配，棱角與圓角的結(jié)合。功能需求上對于日常需要巡視的部位采用透明亞克力材質(zhì)；對于需要維護(hù)的部位設(shè)有旋轉(zhuǎn)門或選裝窗；對于電氣系統(tǒng)和氣動系統(tǒng)分別配置有相應(yīng)的機(jī)柜；對于日常耗材配備有耗材箱；對于備品備件配有工具箱。結(jié)構(gòu)工藝上考慮了設(shè)備的安裝工藝，以及零部件的裝配工藝、零部件的結(jié)構(gòu)剛性。加工工藝上考慮了鈑金成型以及噴塑外外觀處理的需求。圖1為設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。

2.2 抓表部分

抓表部分采用氣動爪手配合關(guān)節(jié)式4軸機(jī)器人手臂的方式實(shí)現(xiàn)電能表從生產(chǎn)線的可靠穩(wěn)定抓取和定位。各部分流暢的運(yùn)動配合實(shí)現(xiàn)了電能表從生產(chǎn)線托盤到貼標(biāo)方位的變換。機(jī)器人底座采用鋁合金材質(zhì)，保證了設(shè)備的輕巧，結(jié)構(gòu)剛性等。氣動爪手與電能表接觸部位采用聚氨酯類緩沖材料，防止電能表抓表過程中抓手對電能表的損壞。圖2為抓表機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。

2.3 貼標(biāo)部分

貼標(biāo)部分采用自動打印貼標(biāo)一體機(jī)裝置實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽的粘貼。標(biāo)簽由出標(biāo)裝置打印移出后由吹起機(jī)構(gòu)和吸頭配合完成標(biāo)簽的裝載。壓貼裝置完成貼標(biāo)后，自動裝載上新的標(biāo)簽等待下一個工作循環(huán)。貼標(biāo)機(jī)主體結(jié)構(gòu)圖如圖3所示貼標(biāo)機(jī)主體結(jié)構(gòu)圖。

2.4 在線貼標(biāo)設(shè)備的電氣控制軟件設(shè)計(jì)

為保證設(shè)備流暢可靠的運(yùn)行，電氣上采用機(jī)器人控制器控制，并且配合智能出標(biāo)簽微控制器。設(shè)備的控制流程如下：

完成上一工位操作的待貼標(biāo)電表由輸送線傳送至貼標(biāo)模塊，RFID讀取該工裝板表位信息后，擋停氣缸動作對工裝板第一次擋停定位，當(dāng)RFID讀取該工裝板表位信息，并確定有合格表之后，通過4軸機(jī)器人將合格電能表抓取并放至貼標(biāo)工作工位。貼標(biāo)頭預(yù)吸一張標(biāo)簽打印出標(biāo)完成的標(biāo)簽，執(zhí)行貼標(biāo)任務(wù)。當(dāng)貼標(biāo)頭執(zhí)行完貼標(biāo)任務(wù)后則先后預(yù)吸一張標(biāo)簽等待下次貼標(biāo)任務(wù)。貼標(biāo)頭執(zhí)行完貼標(biāo)任務(wù)的同時，表位對應(yīng)的色差傳感器將對貼標(biāo)任務(wù)做一次成功與否的判斷，并輸出信號。

2.5 在線貼標(biāo)設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用情況

機(jī)器人貼標(biāo)設(shè)備已經(jīng)成功應(yīng)用蒙東等多個省級計(jì)量中心的自動化電能表檢測生產(chǎn)線項(xiàng)目中。設(shè)備實(shí)際生產(chǎn)效率大于5400只表每臺每天（工作7.5小時），實(shí)際貼標(biāo)合格大于99.9%。測試設(shè)備穩(wěn)定性中，設(shè)備連續(xù)運(yùn)行7*24時故障維護(hù)時間小于1分鐘。

結(jié)論

機(jī)器人在線貼標(biāo)設(shè)備滿足了電能表自動化檢測生產(chǎn)線對標(biāo)簽粘貼高效可靠和要求，設(shè)備具有高穩(wěn)定性，提高了電能表自動檢測生產(chǎn)線的效率，是自動貼標(biāo)設(shè)備在電能表自動檢測生產(chǎn)線上的應(yīng)用趨勢。圖4為設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況。

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