机器人自动在线贴标技术在电能表生产中的应用

2016-12-08谢宏伟王国庆

中国新技术新产品 2016年22期

关键词：贴标结构图电能表

谢宏伟　白　莹　王国庆

（国网内蒙古东部电力有限公司，内蒙古呼和浩特 010020）

机器人自动在线贴标技术在电能表生产中的应用

谢宏伟白莹王国庆

（国网内蒙古东部电力有限公司，内蒙古呼和浩特 010020）

简述机器人在线贴标设备的功能及特点，描述机器人在线贴标设备结构的设计，以及实现设备功能的电气软件设计。传统人工贴标效率低，普通在线贴标设备结构复杂故障率高，维护复杂，难以与自动化生产线匹配，因此迫切需要提升全自动在线贴标设备的可靠性和运行效率。机器人在线贴标设备应用于电能表自动化检测流水线中，可以保证贴标设备运行的稳定性以及设备考虑，可以提高电能表检测生产线的生产效率，保证电能表检测生产线的产品质量。

贴标设备；生产线；电能表；自动化；机器人

随着社会的不断发展，电能消费成为人们生活中不可或缺的一部分，而电能表的精度直接影响电能表计量水平。为平衡电网公司与居民之间利益，减少电能表的计量误差带来的礼仪冲突，国内众多电能表制造厂家纷纷投入大量科研，以提高电能表的计量精度。电能表是国家重点管理的计量器具，是电力企业与用户之间进行用电费用结算的依据，牵涉到千家万户，对国计民生意义重大。而且，由于电能表是一种使用量大且使用面广的计量器具，使得电能表的检定相关成为十分重要又十分繁重的工作。

随着各个省份电力计量中心自动化检定装备的不断建设，针对检定合格表计的合格粘贴，传统人工粘贴、离线粘贴已经难以满足生产需求。因此将自动贴标贴标设备应用于智能的自动化生产线就成为了电能表贴标的发展趋势。工业机器人由于其高可靠性，高稳定性，在我国制造业特别是高端制造业的应用越来越广泛。作为先进制造业中不可替代的重要装备和手段，工业机器人已经成为衡量一个国家制造水平和科技水平的重要标志。将工业机器人应用于电能表在线贴标也将是一个非常有意义的尝试和创新。

1.机器人在线贴标设备的功能及特点

电能表自动检测流水线对生产流水线中每一台的自动化设备的工作节拍，设备稳定性，设备可交互性等都有很高要求。机器人在线贴标设备首先具有高效的生产节拍，平均约3秒即可完成一只电能表的贴标工作；控制系统上采用机器人与贴标机微机控制相结合的方式实现设备的稳定可靠运转；机器人与贴标机微机预留有丰富的控制接口和信息接口方便与自动化生产系统的融合。

为满足自动生产线的生产节拍需求，机器人在线贴标设备可以实现电能表在生产线上6表位一输送托盘30秒内完成标签粘贴。针对生产线上标签信息的需要不断变化的需求，标签信息还可以实时进行更新。

2.机器人在线贴标设备的结构设计

设备依据自动生产线的结构特点、生产节拍要求，采用气动部件与精密机械部件相结合的方式实现设备的机构设计。设备结构可分为3个主要组成部分骨架外观部分、机器人抓表部分、贴标部分。

2.1骨架外观部分

骨架采用铝合金型材装配成型，一方面保证骨架具有良好的结构刚性；另外一方面具有足够的质量消除设备运行中的各种振动和惯性。对于设备安装预留有安装地脚和调节地脚保证设备的安装调节方便，万向脚轮更是为设备的设备的快速安装提供了保证。此外结构上对于与生产线相接口部分预留调节位置，保证设备就有良好的适应性。

外观部分采用钣金成型，喷塑表面处理。设备外观同时考虑了审美需求、设备功能需求、结构工艺需求、加工工艺需求。审美上讲究色调与生产线以及生产环境的搭配，棱角与圆角的结合。功能需求上对于日常需要巡视的部位采用透明亚克力材质；对于需要维护的部位设有旋转门或选装窗；对于电气系统和气动系统分别配置有相应的机柜；对于日常耗材配备有耗材箱；对于备品备件配有工具箱。结构工艺上考虑了设备的安装工艺，以及零部件的装配工艺、零部件的结构刚性。加工工艺上考虑了钣金成型以及喷塑外外观处理的需求。图1为设备的结构图。

2.2抓表部分

抓表部分采用气动爪手配合关节式4轴机器人手臂的方式实现电能表从生产线的可靠稳定抓取和定位。各部分流畅的运动配合实现了电能表从生产线托盘到贴标方位的变换。机器人底座采用铝合金材质，保证了设备的轻巧，结构刚性等。气动爪手与电能表接触部位采用聚氨酯类缓冲材料，防止电能表抓表过程中抓手对电能表的损坏。图2为抓表机构结构图。

2.3贴标部分

贴标部分采用自动打印贴标一体机装置实现标签的粘贴。标签由出标装置打印移出后由吹起机构和吸头配合完成标签的装载。压贴装置完成贴标后，自动装载上新的标签等待下一个工作循环。贴标机主体结构图如图3所示贴标机主体结构图。

2.4在线贴标设备的电气控制软件设计

为保证设备流畅可靠的运行，电气上采用机器人控制器控制，并且配合智能出标签微控制器。设备的控制流程如下：

完成上一工位操作的待贴标电表由输送线传送至贴标模块，RFID读取该工装板表位信息后，挡停气缸动作对工装板第一次挡停定位，当RFID读取该工装板表位信息，并确定有合格表之后，通过4轴机器人将合格电能表抓取并放至贴标工作工位。贴标头预吸一张标签打印出标完成的标签，执行贴标任务。当贴标头执行完贴标任务后则先后预吸一张标签等待下次贴标任务。贴标头执行完贴标任务的同时，表位对应的色差传感器将对贴标任务做一次成功与否的判断，并输出信号。

2.5在线贴标设备的实际应用情况

机器人贴标设备已经成功应用蒙东等多个省级计量中心的自动化电能表检测生产线项目中。设备实际生产效率大于5400只表每台每天（工作7.5小时），实际贴标合格大于99.9%。测试设备稳定性中，设备连续运行7*24时故障维护时间小于1分钟。