機器人自動在線貼標技術在電能表生產中的應用

謝宏偉++白瑩++王國慶

摘 要：簡述機器人在線貼標設備的功能及特點，描述機器人在線貼標設備結構的設計，以及實現設備功能的電氣軟件設計。傳統人工貼標效率低，普通在線貼標設備結構復雜故障率高，維護復雜，難以與自動化生產線匹配，因此迫切需要提升全自動在線貼標設備的可靠性和運行效率。機器人在線貼標設備應用于電能表自動化檢測流水線中，可以保證貼標設備運行的穩定性以及設備考慮，可以提高電能表檢測生產線的生產效率，保證電能表檢測生產線的產品質量。

關鍵詞：貼標設備；生產線；電能表；自動化；機器人

中圖分類號：TP27 文獻標識碼：A

隨著社會的不斷發展，電能消費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量水平。為平衡電網公司與居民之間利益，減少電能表的計量誤差帶來的禮儀沖突，國內眾多電能表制造廠家紛紛投入大量科研，以提高電能表的計量精度。電能表是國家重點管理的計量器具，是電力企業與用戶之間進行用電費用結算的依據，牽涉到千家萬戶，對國計民生意義重大。而且，由于電能表是一種使用量大且使用面廣的計量器具，使得電能表的檢定相關成為十分重要又十分繁重的工作。

隨著各個省份電力計量中心自動化檢定裝備的不斷建設，針對檢定合格表計的合格粘貼，傳統人工粘貼、離線粘貼已經難以滿足生產需求。因此將自動貼標貼標設備應用于智能的自動化生產線就成為了電能表貼標的發展趨勢。工業機器人由于其高可靠性，高穩定性，在我國制造業特別是高端制造業的應用越來越廣泛。作為先進制造業中不可替代的重要裝備和手段，工業機器人已經成為衡量一個國家制造水平和科技水平的重要標志。將工業機器人應用于電能表在線貼標也將是一個非常有意義的嘗試和創新。

1.機器人在線貼標設備的功能及特點

電能表自動檢測流水線對生產流水線中每一臺的自動化設備的工作節拍，設備穩定性，設備可交互性等都有很高要求。機器人在線貼標設備首先具有高效的生產節拍，平均約3秒即可完成一只電能表的貼標工作；控制系統上采用機器人與貼標機微機控制相結合的方式實現設備的穩定可靠運轉；機器人與貼標機微機預留有豐富的控制接口和信息接口方便與自動化生產系統的融合。

為滿足自動生產線的生產節拍需求，機器人在線貼標設備可以實現電能表在生產線上6表位一輸送托盤30秒內完成標簽粘貼。針對生產線上標簽信息的需要不斷變化的需求，標簽信息還可以實時進行更新。

2.機器人在線貼標設備的結構設計

設備依據自動生產線的結構特點、生產節拍要求，采用氣動部件與精密機械部件相結合的方式實現設備的機構設計。設備結構可分為3個主要組成部分骨架外觀部分、機器人抓表部分、貼標部分。

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構剛性；另外一方面具有足夠的質量消除設備運行中的各種振動和慣性。對于設備安裝預留有安裝地腳和調節地腳保證設備的安裝調節方便，萬向腳輪更是為設備的設備的快速安裝提供了保證。此外結構上對于與生產線相接口部分預留調節位置，保證設備就有良好的適應性。

外觀部分采用鈑金成型，噴塑表面處理。設備外觀同時考慮了審美需求、設備功能需求、結構工藝需求、加工工藝需求。審美上講究色調與生產線以及生產環境的搭配，棱角與圓角的結合。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；對于需要維護的部位設有旋轉門或選裝窗；對于電氣系統和氣動系統分別配置有相應的機柜；對于日常耗材配備有耗材箱；對于備品備件配有工具箱。結構工藝上考慮了設備的安裝工藝，以及零部件的裝配工藝、零部件的結構剛性。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為設備的結構圖。

2.2 抓表部分

抓表部分采用氣動爪手配合關節式4軸機器人手臂的方式實現電能表從生產線的可靠穩定抓取和定位。各部分流暢的運動配合實現了電能表從生產線托盤到貼標方位的變換。機器人底座采用鋁合金材質，保證了設備的輕巧，結構剛性等。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為抓表機構結構圖。

2.3 貼標部分

貼標部分采用自動打印貼標一體機裝置實現標簽的粘貼。標簽由出標裝置打印移出后由吹起機構和吸頭配合完成標簽的裝載。壓貼裝置完成貼標后，自動裝載上新的標簽等待下一個工作循環。貼標機主體結構圖如圖3所示貼標機主體結構圖。

2.4 在線貼標設備的電氣控制軟件設計

為保證設備流暢可靠的運行，電氣上采用機器人控制器控制，并且配合智能出標簽微控制器。設備的控制流程如下：

完成上一工位操作的待貼標電表由輸送線傳送至貼標模塊，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軸機器人將合格電能表抓取并放至貼標工作工位。貼標頭預吸一張標簽打印出標完成的標簽，執行貼標任務。當貼標頭執行完貼標任務后則先后預吸一張標簽等待下次貼標任務。貼標頭執行完貼標任務的同時，表位對應的色差傳感器將對貼標任務做一次成功與否的判斷，并輸出信號。

2.5 在線貼標設備的實際應用情況

機器人貼標設備已經成功應用蒙東等多個省級計量中心的自動化電能表檢測生產線項目中。設備實際生產效率大于5400只表每臺每天（工作7.5小時），實際貼標合格大于99.9%。測試設備穩定性中，設備連續運行7*24時故障維護時間小于1分鐘。

結論

機器人在線貼標設備滿足了電能表自動化檢測生產線對標簽粘貼高效可靠和要求，設備具有高穩定性，提高了電能表自動檢測生產線的效率，是自動貼標設備在電能表自動檢測生產線上的應用趨勢。圖4為設備的實際運行情況。

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