梅钢二连铸机器人装水口失败原因分析.pdf

2023年第2 期问题探讨梅山科技43.梅钢二连铸机器人装水口失败原因分析巩长军郑雷（梅山钢铁公司炼钢厂南京2梅钢二连铸在2 0 19 年安装了两套大包水摄像头安装底座震动、大包有抖动。口拆装机器人，机器人为KUKA机器人。在大1.2原因验证包底部靠近水口位置安装了特定目标板，视觉1)机器人本身定位偏差、视觉系统定位偏识别系统通过对目标板的识别，计算出大包具差、摄像头老化、摄像头温度高、摄像头安装底体的停位位置，并将位置信息转换为机器人所座震动、目标板洁净度、完整性、补光灯角度等需要的定位信息，发送给机器人，机器人完成水因素对机器人装水口的影响，都是体现在机器口的精确安装。第一年使用效果较好，机器人人装水口定位的位置偏差上，因此可以通过定水口安装成功率在9 5%以上，后期使用故障率期抽查机器人装水口位置相对大包底部水口同逐步升高，原因一直不明确，后期甚至降低到一位置是否产生偏差进行原因验证。对于同一70%以下。为找出影响机器人装水口失败的原套机器人来说，机器人本身定位、视觉系统定因，需要设计验证方案，对机器人可能的因素进位、摄像头都是相对不变因素，而目标板跟大包行科学验证。安装在一起是变动因素。试验设计如下：每个班组选择合适时间验1验证方案和实施1.1收集原因由于机器人的每一个装水口过程都不完全一致，比如每炉大包不一样、水口状况不一样、其他未知影响因素也可能不一样,因此无法对某一个因素对机器人装水口失败造成的影响进行确定性判断,这正是机器人装水口失败原因难以获知的客观条件。收集机器人装水口失败的可能原因,按照机器人装水口的过程,对每一个过程中可能有问题的因素进行了收集。影响因素主要包括：大包高度、水口夹持器变形、机器人本身定位偏差、视觉系统定位偏差、摄像头老化、补光灯角度、目标板洁净度和完整性、摄像头温度高、210039)证一次，记录机器人水口定位位置与大包底部水口同一位置的偏差，同时记录目标板脏污情况,拍照留存。每天验证两次，白班一次，夜班一次,执行两周；目标板表面洁净度分为干净（无污点）、较脏（部分油污）、很脏（全是油污），见图1；目标板表面完整性分为完整（无破损）、不完整（有部分毛边或破角）、残缺（毛边明显,破角严重）。操作方法如下：正常执行机器人装水口程序，当机器人运行到大包水口底部，向上垂直运动接近大包底部，尚未旋转装水口时，拍急停，然后到大包底部近距离测量机器人水口定位位置与大包底部水口同一位置的偏差（见表1）。OOO(a)干净目标板(b)较脏目标板图1目标板状态(c)很脏目标板44机器人水口定位位置与大包底部水口同一位置的偏差/mm10099951011029610196102959810010199由表1收集的随机数据可以看出，目标板表面有部分脏污似乎影响不大，表面破损能够影响机器人装水口定位偏差，但也有不影响的案例。通过该试验可以粗略得知：目标板表面洁净度和完整性对机器人装水口定位产生偏差有一定影响,具体影响关系无法获知，下一步将选择目标板表面干净和完整的案例数据验证其他因素。2)在机器人装水口的过程中，如果大包处于抖动状态，毫无疑问会造成水口安装失败的可能。试验设计如下：对机器人增加动作延时，原程序设计时在大包旋转到浇注位，立即启动视觉系统拍照定位，将所得数据传输给机器人，机器人启动水口安装流程。改进程序则在大包旋转到浇注位后,增加5s的延时程序，以去除大包立即停位后可能产生的抖动。本试验所统计案例的前提条件是保证目标板表面干净且完整，对增加延时前后各一周的机器人装水口次数进行统计，对目标板不符合条件的数据进行剔除(见表2)。表2 大包稳定状态与装水口成功与否统计增加延时前增加延时前增加延时后增加延时后机器人装水机器人装水机器人装水机器人装水口次数口成功次数6048梅山科技表1目标板状态与装水口成功与否统计目标板表面洁净度目标板表面完整性干净完整较脏完整很脏完整较脏不完整较脏破损干净不完整较脏不完整干净破损较脏完整很脏破损干净完整较脏完整干净完整较脏不完整由表2 的数据可以明显看出，机器人装水口增加延时对提高机器人装水口成功率有益处,因此应增加延时，但是增加延时就意味着机器人效率的降低，后期将对延时值进行优化。通过实际考察，发现造成大包抖动还可能有以下三个原因：大包另外一个臂在吊（落）包、大包起升油缸有内泄、大包滑板机构动作。后续测试将在增加延时的基础上验证其他因素。3）由于空间位置有限，梅钢装水口机器人的动作区间受限较多，因此大包停位高度影响机器人装水口的效果。试验设计如下：设计了三种大包高度进行测试,第一种高度定义为目标板识别图像在整个视觉识别屏幕的中间；第二种高度比第一种高度低10 cm;第三种高度比第一种高度高10cm。本试验所统计案例的前提条件是保证目标板表面干净且完整，且机器人已经增加了延时，每种情况测试三天（见表3）。表3 大包停位高度与装水口成功与否统计位置机器人装水口次数机器人装水口成功次数第一种高度30第二种高度28次第三种高度由表3 的数据可以看出，大包高度对机器口次数口成功次数67612023年第2 期装水口是否成功，目测是否有卡阻成功（无卡阻）成功（无卡阻）不成功成功（无卡阻）成功(无卡阻）成功（有卡阻）成功(无卡阻）不成功成功(无卡阻）不成功成功(有卡阻)成功（无卡阻）不成功成功（无卡阻）26153125人装水口成功率有明显影响，尤其大包高度位置偏低对机器人装水口成功率有明显的副作次巩长军等梅钢二连铸机器人装水口失败原因分析用，大包高度的最佳位置暂时无法确定，后续可详细验证,暂时将大包高度定义为第一种高度，后续在此基础上验证其他因素。4)水口夹持器上设置有四组弹簧，保证水口夹持器能够牢固与大包底部连接，因此水口夹持器的弹簧状态可能影响机器人装水口的成功率。夹持器连续成功装水6口次数/次成功装水口过无程是否有卡阻不继续使用的水口问题装水口失败水口问题装水口失败水口问题水口问题水口问题装水口失败水口问题装水口失败原因由表4的数据可以清晰得知，机器人装水口成功率与水口夹持器有显著关系。现场对装水口成功的夹持器与不成功的夹持器进行了比对，发现夹持器四周的弹簧正常与否起到关键作用,装水口失败的夹持器四个弹簧中多出现弹簧不一致的问题。图2 为正常的水口夹持器弹簧示意图。图2 水口夹持器弹簧通过以上验证，基本得出影响机器人水口安装失败的四个主要因素是：目标板、大包高度、大包抖动、水口夹持器。后一步可以通过设计更加详细的试验，对每个因素的影响度进行测试与优化。2机器人日常维护要素1）大包位置高度是影响机器人装水口失45.试验设计如下：对不同夹持器的使用情况进行统计，前提是保证目标板表面干净且完整，且机器人已经增加了延时。大包高度定义为上文所述的第一种高度。由于每一个水口可使用多炉，也就是说每个夹持器可连续使用多炉，因此选取10 个夹持器的使用情况进行了统计(见表4)。表4水口夹持器状态与装水口成功与否统计1#2#2有无O3#54#1有无败的重要因素，大包位置高度合适是机器人装水口成功的重要条件，可以通过定期标定该高度来确保大包位置高度不超范围。2)大包有抖动是影响机器人装水口失败的关键因素，大包抖动的原因主要集中在以下四个方面：大包另外一个臂在吊（落)包、大包起升油缸有内泄、大包滑板机构动作、大包停位不稳。机器人装水口应避开以上阶段。3）目标板脏污、破损是影响机器人装水口失败的重要因素，应在大包下线时检查目标板的固定情况，对脏污目标板进行清洁，对破损目标板进行更换。4)水口夹持器变形是影响机器人装水口失败的重要因素，水口夹持器变形主要表现在周围四个弹簧有一个或多个异常，造成水口夹持器受力不均，机器人装水口过程中主要表现为过载失败，平时应对上线水口夹持弹簧进行外观检查。3 结 论通过对影响机器人装水口失败的现象进行统计及分类，制定原因验证方案，最终锁定了影响机器人装水口失败的主要原因，并实施了改进措施。经过近一年时间的努力，目前机器人水口安装成功率由先前的不到7 0%，已经提高到9 0%以上，并且可以长时间维持在9 0%以上。当出现失败情况时，也能够快速锁定原因，机器人使用状况稳定可控。5#46#3无7#5无有无有8#39#210#0