★梅卡曼德机器人

1 背景

从汽车发展史看，汽车工业是一国制造业综合实力的体现。百余年以来，汽车行业在全球范围内经历了欧洲—美国—欧洲—日本的三次产业重心转移，目前伴随新一轮的科技和产业革命正在经历以油气向新能源转换的能源革命，智能电动车发展迅速。2009年中国成为全球最大的汽车产销国，2021年整车产量占比超过30%。2012年以来，汽车制造业投资占全国制造业投资比例维持在6%左右，2021年汽车制造业投资额达1.13万亿元。

轮胎作为汽车重要的组成部分，其装配质量会直接影响到轮胎总成的性能。传统汽车轮胎装配线采用的是机械设备辅助人工装配，此种装配形式劳动强度大，装配质量良莠不齐，效率普遍低下。伴随汽车主机厂车型增多及多车型混线生产的需求，越来越多的汽车主机厂都在努力提升总装工艺技术水平，希望采用更先进、更柔性、更智能的装配技术来提高产品质量，以提升产品竞争力，满足新兴市场需求。

2 案例实施与应用

梅卡曼德已经帮助众多汽车零部件工厂/主机厂实现了产线自动化、柔性化升级。在汽车主机厂轮胎装配线，梅卡曼德AI+3D视觉+工业机器人解决方案在装配精度、生产效率、生产稳定性、快速适应产品换型等方面均有显著优势，切实帮助汽车主机厂实现轮胎自动化、无人化装配。截至目前，梅卡曼德全球落地案例3000+，汽车行业落地1000+。

本项目为梅卡曼德Mech-Eye PRO系列工业级3D相机助力吉利汽车工厂主机厂轮胎装配线精准高效引导轮胎随行装配。该工厂采用了多车型共线生产的模式，现场存在许多不同型号的刹车盘，且同类型刹车

盘一致性较差，只能主要依靠人工进行装配，劳动强度大，装配质量良莠不齐，效率普遍低下。梅卡曼德AI+3D视觉方案在该项目现场使用的Mech-Eye PRO系列工业级3D相机，可对刹车盘生成结构完整、细节丰富、边界清晰的高质量点云数据，引导机器人完成高精度装配。相机采用先进的高速结构光技术，运行速度快，同时可根据客户需求，24小时连续运行，能够完全满足客户对于装配精度与速度的要求，保证客户项目高质量、高效率交付。配合梅卡曼德自研智能碰撞检测及轨迹规划算法，可以自动选择合适的机器人运动路径和进入角度，提升运行稳定性。

该项目已经顺利交付，帮助工厂实现了产线无人化、自动化、柔性化升级，满足客户对于高效率、高质量、安全性与成本控制等方面的要求。

3 项目创新

（1）装配精准高效，确保厂家项目交付无忧

乘用车轮胎装配，是让轮毂上的安装孔对准刹车盘的螺纹孔，穿入螺钉拧紧，孔位数量一般有四孔和五孔两种。吉利汽车工厂主机厂轮胎装配线现场，需要视觉系统识别定位刹车盘上孔径较小的螺纹孔，当轮毂上的五个安装孔与刹车盘的五个螺纹孔完全对准时，引导机器人进行轮胎装配。同时，由于该客户订单数量巨大，也急需进一步提升生产效率，确保订单及时交付。

（2）相机稳定性灵活性并存，适配随行装配场景

装配位置刹车盘反光，环境干扰大，且生产线不可停止，为随行装配场景。梅卡曼德Mech-Eye PRO S高精度结构光工业3D相机，可对表面反光的刹车盘生成结构完整、细节丰富、边界清晰的高质量点云数据，显著减少对大型遮光设施的需求，结合先进的视觉算法，可准确识别孔径较小且结构复杂的螺纹孔，引导机器人完成高精度装配，对于实现高精度、高稳定性的装配工艺提供了保障。车架由移载机构承载匀速前进，机器人搭载3D相机需要与车架保持严格的相对静止才能触发3D相机拍照，这就对系统的灵活性提出了一定的要求。相机体积紧凑，重量轻，适合安装于机械臂末端使用，灵活程度高，可更好应对轮胎随行装配问题。

（3）灵活可靠应对现场情况，满足工厂实际需求

轮胎装配线现场乘用车车身到位之后，刹车盘本身相对车身可能会存在角度偏差，传统机器人很难自动装配。梅卡曼德自研Mech-Viz机器人智能编程环境，可通过算法进行碰撞检测及轨迹规划，自动选择合适的机器人运动路径和进入角度，有效应对角度偏差及现场空间紧凑的问题，保证机器人抓取稳定性、安全性，提升实际生产效率。此外，梅卡曼德3D视觉系统适用于轿车、客车、货车、重卡等众多车型，支持新增车型的快速导入，实现快速换型生产，无需复杂的硬件设备改造。

4 效益分析

梅卡曼德AI+3D视觉+工业机器人解决方案在装配精度、生产效率、生产稳定性、快速适应产品换型等方面均有显著优势。该轮胎自动装配解决方案可使总装车间底盘装配线每班减少4名装配人员。可以满足车间60JPH随行装配需求；不会造成生产线停线，并可跟随生产节拍变化而变化。该解决方案拧紧扭矩合格率能达到99.9%，并可以通过可视化数据监控。与此同时，现场与车间MES系统对接，对车型进行识别，具有防错报警功能。从综合成本角度分析，回报期较短，质量、柔性、智能化等方面均有明显提升。

5 结语

从企业角度看，梅卡曼德AI+3D视觉方案帮助汽车主机厂对其轮胎装配线进行自动化升级和柔性化改造，切实解决传统轮胎装配方式中存在的问题，满足众多车企对于高效率、高质量、安全性与成本控制等方面的要求。从行业角度看，虽然目前中国已成为世界首屈一指的汽车制造业大国，但仍存在“大而不强”的问题。梅卡曼德已在汽车行业落地1000+案例，并将继续帮助更多的汽车厂商充分利用3D成像、图像处理、深度学习、运动规划、几何分析等关键技术，推动行业从“制造”迈向“智造”，加速新一代信息技术与传统产业融合，加大创新，打造新的生产方式、生产技术。从国家角度看，智能制造是我国实现中国制造2025国家战略的重要方向，也是实现中国制造2025国家战略的重要抓手，汽车行业的自动化、智能化发展，有助于企业在实践中加强核心技术攻关，深化推广应用，为国家经济社会发展注入新的动能。

摘自《自动化博览》2022年11月刊