08 轮胎智能拧紧工作站设计说明及技术要求
一、 标的内容
本次项目为设计、制造、运输、安装、调试及售后一揽子交钥匙工程；乙方应保质、保量、按期完成整个工程，适应并满足工艺、生产、物流等需求，确保甲方设备如期投入生产。
1项目建设主要内容
序号
主要部件
数量
备注
1
工业机器人
2套
负载及最大工作半径设计时确认
2
螺栓拧紧系统
2套
左右各4轴拧紧机
3
视觉系统
2套
左右各一套，固定于机器人，进行轮毂定位
4
电气控制系统
1套
线体主控电气系统
5
安全防护系统
1套
安全防护
二、 技术和质量要求
1 功能描述及基本要求：轮胎四个螺栓由人工预拧到车辆的制动盘上，机器人自动拧紧并识别4个轮胎轮毂是否一致，是否与车型配置轮毂型号一致，如不一致则设备报警，作业时间满足节拍要求。左右各配置一台显示器，显示拧紧机的拧紧状态和参数，系统具备轮胎轮毂配置防错识别、自动拧紧螺栓、判定力矩和力矩上传追溯的功能，系统与拧紧机服务器联网。
2 产品参数
车型
项目
A
单位
备注
整车尺寸
2979*1496*1603
mm
参考
轴距
1960
mm
前/后轮距
1290
mm
参考
车轮型号
145/70R12
/
参考
轮胎重量（最大）
20
kg
螺栓数量
4
个
参考
螺栓规格
一种
/
参考
螺栓分度圆
50
mm
半径
最大拧紧力矩
200
N·m
参考
拧紧目标力矩
120±10
N·m
参考
3 工艺流程
3.1 轮胎预拧后车身进入工位停止，滑板定位机构对滑板进行夹紧定位；
3.2 机器人上的视觉定位系统测量前轮毂位置尺寸，并引导机器人对前轮胎螺栓进行拧紧作业，前轮胎拧紧后，执行后轮胎视觉定位和螺栓拧紧作业；
3.3 另一侧的机器人系统进行同样的前后两个轮胎的拧紧作业，所有4个主胎作业完成且机器人回到预定位置后，滑板定位机构松开夹紧，允许主线放车；
4 设备主要构成
4.1 机器人系统
4.1.1 推荐选择甲方年框合同内机器人品牌及型号。
4.1.2 机器人载荷需满足视觉系统重量及拧紧机重量要求。（包含机器人自身重量，视觉系统重量，机械人选型需富余轮胎最大重量和轮胎夹具重量，预留后续设备升级)，根据实际需要预留30%负载余量。
4.1.3 机器人臂展选型要求：每侧机器人分别负责车辆一侧前后轮胎的检测及拧紧，预留机器人轨迹能覆盖车辆前后轮胎/轮胎取件位/螺栓自动供给位、检测位。
4.1.4 智能拧紧工作站包括机器人本体、机器人控制柜、管线包、拧紧机、视觉引导等。
4.1.5 满足GB/T 38244-2019机器人安全总则要求。
4.1.6 机器人重复定位精度达到±0.2mm，保证机器人精确完成轮胎自动拧紧任务。
4.1.7 机器人本体具备IP65以上防护等级，控制柜具备IP54以上防护等级。
4.1.8 采用六轴机器人，具有软浮动功能，优先选择地面安装方式。具体机器人选型及安装方式乙方需通过专门仿真软件进行校核，并由甲方评审确认。
4.1.9 机器人上所有管线要求采用管线包布置。
4.1.10 所有机器人控制器到机械单元的电缆至少一端装备有快速接头。
4.1.11 机器人具备精确、快速的校零功能，可通过电子校零工具、插销、游标等方法来校准。
4.1.12 机器人所有轴可通过软件限制其动作范围，软限制用于防止硬性撞击和损坏。
4.1.13 机器人配置以太网接口，用于与上位机的TCP/IP通讯，配置UBS接口，可实现程序下载、存储、上传。
4.1.14 机器人控制器应当有一个电缆支承架便于放置示教电缆。控制器也应当有一个示教盒支架便于放置示教盒。当电缆和示教盒放在支架上时，控制箱门应能很方便地打开。示教盒采用彩触摸屏。
4.1.15 控制柜整体高度不低于500mm，柜体离地面不低于90mm(配地脚)，柜体上方可承载叠加其它柜体。
4.1.16 机器人语言程序，要求主程序逻辑严密，防止机器人调用、执行一个子程序未完时，因异常情况又转而去执行另一个子程序，导致机器人撞击周围物体等故障。
4.1.17 所有子程序要自成一个子系统，禁止几个子程序共用另一个子程序。所有备份程序必须完好且保证甲方在不通过任何专用器材的情况下进行备份程序的恢复，特殊情况需专用恢复器材时，由乙方在交付时向甲方免费提供恢复程序的专用器材。
4.1.18 机器人系统出厂具备负载测试、碰撞检测、过载保护、防病毒、后台循环任务、操作记录查询、故障记录查询、中英文界面切换、与上位机通讯、程序备份等功能，具备用户坐标、工具坐标、远程工具坐标数据设定功能。包括但不限于下表中内容：
彩轮胎
序号
功能名称
备注
1
基础软件包
2
碰撞检测功能
3
过载保护功能
4
防病毒功能
5
中/英切换显示功能
6
密码保护功能
7
远程TCP功能
8
接口面板功能
9
操作记录功能
10
故障诊断功能
11
提示框创建功能
12
保养维护通知功能
13
错误代码输出功能
4.1.19 乙方应当提供一份特殊工具清单，这些特殊工具用来维护和保养机器人，乙方应随机提供此特殊工具。
4.2 定扭拧紧系统
4.2.1 机器人上集成安装有拧紧轴系统，拧紧轴的机械控制部分均集成于机器人上。
4.2.2 拧紧轴控制系统单独由拧紧轴供应商配置，拧紧轴标定方法由拧紧轴供应商确定，并完成对甲方的相关培训工作。
4.2.3 拧紧轴上配置与螺栓配套的套筒。
4.2.4 拧紧驱动与套筒间的传动部件要联接可靠，不易断裂。
4.2.5 套筒外包裹保护套，建议使用铁氟龙或MC尼龙材料，以防划伤轮辋。
4.2.6 轴伸出端与套筒连接需采取防脱落措施，并便于更换，建议采用压入滚珠防松形式。
4.2.7 采用高强磁性套筒，使套筒能够吸附螺栓防止掉落，同时应采取防爆裂的措施。
4.2.8 套筒外径设置合理，材料需进行热处理。
4.2.9 拧紧轴标定小车及工具、辅具由甲方提供，甲方设计标定辅具时乙方予以配合。
4.2.10 拧紧力矩可根据车型变化自动调整至工艺要求力矩。系统至少应可设置10种不同的扭矩。
4.2.11 拧紧轴控制器具有扭矩上限控制、扭矩下限控制和角度监控功能。
4.2.12 系统能够设置工艺参数，自动判定力矩是否合格，如不合格，声光报警等待人工处理。
4.2.13 系统可记录保存力矩值，并可追溯查询。
4.2.14 拧紧机力矩控制精度±2%，角度控制精度±3%，设备能力CMK≥2.0，寿命不低于50万次。
4.2.15 现场配备一台工控机或12＂触摸屏，可实时显示及查询各轴拧紧结果，各轴配置信息、参数，可修改拧紧程序等。
4.2.16 拧紧机数据按格式要求存储到拧紧机主服务器，网络连接及软件融合由乙方负责；且轮胎拧紧机的品牌与车间里拧紧机品牌保持一致。
4.3 车身识别及视觉引导系统
4.3.1 视觉系统应用点：
序号
项目
数量
备注
1
轮毂精确定位
2套
4.3.2 两套3D视觉系统，采集车身停止的误差和轮毂空间角度的误差，补偿机器人运动轨迹，保证机器人正确的正轮毂上的螺栓进行拧紧作业。
4.3.3 视觉相机及其定制光源安装在机器人上，每套视觉系统配置高分辨率的工业摄像头（含镜头和结构光源）、控制柜、工控机及其通讯模块。
4.3.4 视觉系统适应工厂的光线和现场的照明，不需要工厂配置特殊的照明，甲方保证视觉工位无阳光直射。
4.3.5 甲方轮毂有银、灰或黑等颜，视觉系统应均可适应。
4.3.6 视觉定位系统需满足标的各款车型的需求。
4.3.7 视觉系统的质量文档100%可控制，测量过程中的时间、图像、结果、错误代码等的完整记录；所有的历史测量均可重现；可以对现场操作用户进行权限分配，并记录其更改操作，从而实现责任跟踪。
4.3.8对于车身及轮毂的定位须保证检测定位的准确、可靠性，并保证视觉引导系统功能的可靠性和节拍要求。
4.3.9 视觉定位的情况，实时显示到PC显示屏上，以便查看；必要时，也便于人工切换到手动状态，对于定位引导进行干预性的移位控制、操作。
4.3.10 甲方保证装配工位上车辆前后轮胎前束外倾值在-5°至+5°范围内，要求系统测量成功率在设备正式投入批量生产1月后大于99.5%。
4.3.11 视觉定位系统具有标定功能，当镜头等装置松动或偏移等异常情况，能够及时报警提醒，并根据标记点快速调整至正确的位置。
4.3.12 视觉系统通讯稳定可靠，通讯分为流程控制和数据交互两部分，控制部分包括车体类型码、启动信号、错误代码、错误退出信号、系统状态码等；数据交换就是视觉系统的测量结果数据传送给机器人，该数据报包括方位矫正矢量、标识位、状态位等。
4.3.13 视觉系统对四个轮胎进行拍照识别，具备轮胎大小、轮毂型号防错识别功能。若与设备通过生产管理系统获取对应车型不一致时，停止下一步动作，并自动声光报警和保护。
4.4 电气控制系统
4.4.1 机器人采用直立型控制盘设置，能精确控制机器人在六个自由度的运动。控制柜I/O点数预留20%。主从站的通信板卡配置，示教盒显示屏，中文显示。示教盒上的急停按钮可控制系统的急停。
4.4.2 电气系统控制要求：
4.4.2.1 能进行整套系统的自动控制、检测、显示、保护、报警等功能，且能对系统故障自诊断。
4.4.2.2 整个系统的总控电气柜由PLC、12寸触摸屏，以及继电器、开关、按钮、指示灯等电气辅料等组成。电器元件都通过DIN导轨挂载的方式固定在控制柜箱体内。
4.4.2.3 电控箱内线路布局合理，线束可将不同直径的连接线固定至布线板后方，整齐，美观，散热性好，方便维护。封盖将卡在线梳理的线更好的固定在线梳里，并合前端更整洁美观。电气接线和气路接线都需要有标识。
4.4.2.4 人机界面采用12寸触摸屏，触摸屏中心的高度离开地面约为1550mm。通过人机界面设定相应的工艺参数。
4.4.2.5 系统的总控电气柜中配有照明、配电插座，并配备自蒸发式空调对控制柜进行温度控制。
4.4.2.6 电控系统作为独立的电控组，机器人及视觉系统外其余外部设备都分别由总线耦合器作为从站通过以太网接入总控PLC。
4.4.2.7 设备配有三指示灯，绿为正常运行，黄为故障，红为停止，绿黄同时亮为手动运行状态，红与黄同时亮为维修状态。
4.4.2.8 设备具有出错声光报警功能。
4.4.2.9 参数的管理分为三个级别，分别是操作员级，设备维修级和管理员级。
4.4.2.10 系统的启动、停止以及暂停、急停等运转方式均可通过PLC 控制面板控制。
4.4.2.11 系统设有紧急停机按钮。
4.4.2.12 触摸屏可显示整个机器人工作站的运行状态；当系统出现故障时，屏幕可自动弹出相关警告画面或警告语句，并能以画面形式显示故障点。