3D视觉引导高精度螺栓拧紧

装载机广泛应用于公路、铁路、建筑等领域，用于土壤、砂石等散状物料的装卸和运输。为提升生产质量及效率，许多工程机械企业依托智能化、自动化技术，建立了先进的装载机生产制造平台。

以某大型工程机械企业装载机制造基地为例，该企业引入了梅卡曼德3D视觉，用于对装载机车架两侧翼板上的螺栓进行高精度定位，引导桁架机器人进行螺栓拧紧，完成装载机驱动桥和车架精准装配。通过这一创新，该企业装配线生产质量及效率得到双重提升，实现自动化、柔性化生产。

改造原因

客户出于以下原因，计划通过3D视觉和桁架机器人来完成螺栓拧紧，以连接装载机驱动桥和车架侧翼。

提升效率：单个车架涉及十余个螺栓，人工拧紧效率有限，3D视觉+桁架机器人能够快速准确地完成螺栓拧紧。提升精确性：螺栓与螺母从两端对顶拧紧，3D视觉可对螺栓中心点高精度定位，避免由于螺栓未正确拧紧而导致的装配不稳定或故障。提升一致性：3D视觉引导桁架机器人更具精准性和稳定性，以一致的力度和拧紧扭矩完成螺栓连接。消除了人为因素的影响，确保每个螺栓都被均匀、正确地拧紧。提升柔性：示教法需对来料车架用工装进行固定，工装设计及维护成本高，无法适应产品换型生产。

解决方案

项目现场3D视觉系统构成：Mech-Eye PRO M工业级3D相机、Mech-Vision机器视觉软件。3D视觉系统功能：对当前到位车架及螺栓进行识别定位。3D相机安装方式：臂载式安装。通讯方式：3D视觉系统与PLC通过Snap7进行通讯和数据交互。

工作流程：螺栓车架上处于预拧紧状态，车架由AGV运输到位。PLC系统收到信号，告知3D视觉系统车架型号及对应螺栓型号，触发3D相机拍照。3D视觉系统识别定位车架位置，并发送给PLC系统，PLC系统根据车架位置计算真实相机拍照点。桁架机器人携带3D相机移动到车架一侧指定拍照点，3D相机拍照，视觉系统获取车架一侧螺栓的位姿信息，引导机器人完成螺栓拧紧。而后完成另一侧螺栓拧紧。两侧螺栓均完成拧紧后，上报完成信号，开始下一工作循环。

解决方案

· 定位精度高，大幅提升拧紧质量

不同车架单侧冀板对应螺栓Mech-Eye PRO M@1.3m

对螺栓中心点高精度定位，保证拧紧枪上下轴对准，以施加完整拧紧扭矩。实现了螺栓与螺母的精准对顶拧紧，双向传递压力至旋合螺纹，保证拧紧稳定可靠。智能映射算法，无需一拍一定位。一次拍照即可实现对单侧冀板全部螺栓的高精度定位，引导机器人按序完成拧紧。拧紧效率大幅提高。车架到位误差较大，相机拍照点需根据车架位置调整，保证相机视野完整覆盖待拧紧螺栓。3D视觉系统可通过局部特征定位来料车架，以此计算不同来料对应相机拍照点。

现场采用了高精度结构光3D相机Mech-Eye PRO M，该相机采用了先进的光学器件，可满足现场毫米级定位精度要求。能够对现场存在较强环境光干扰的情况下，对表面反光、带有划痕、油污的螺栓生成边缘清晰、细节完整的高质量点云。

· 高性能3D视觉系统，实现智能化、柔性化生产

不同车架侧冀板

现场为多机型共线生产模式，来料车架有数十种，每种车架螺栓型号、位置、数量皆不相同。3D视觉系统可提前预设匹配模板，以适应各类装载机，并支持新增产品快速导入。通过众多实际应用积累了丰富的标定经验，在现场复杂工况下，可快速完成3D相机与桁架机器人标定。自主开发标准通讯接口，支持3D视觉系统与使用TCP/IP、Snap7等主流通讯协议的机器人进行通讯。客户无需进行通讯程序开发，即可满足实际现场通讯需求。现场为紧凑型流水线布局，通过3D视觉对车架、螺栓定位，避免桁架与工件及其他设备发生碰撞，空间利用率更高。

· 连续稳定作业，保证产能需求拧紧细节

通过3D视觉引导桁架机器人完成重复性拧紧作业，可根据生产计划24小时连续作业，精度、节拍、工艺执行均满足生产需求。梅卡曼德3D视觉软件性能强大、易用性强、工业设备扩展性好。合作伙伴可快速将3D视觉系统与桁架机器人、拧紧枪等设备集成部署，助力终端客户稳定生产。

梅卡曼德可为合作伙伴提供功能强大、价格合理、简单易用、开放可拓展的智能机器人基础设施产品，及人员培训、参考方案设计、展会支持、重难点项目攻关等服务，全力协助合作伙伴快速落地各类复杂机器人应用。

梅卡曼德目前已经实现了轮胎随行装配、螺栓拧紧、汽车自动充电、电池模组上料装配等精细化作业场景的规模化交付，产品性能及稳定性经过众多大型项目终端验证。