动态双料检测系统在自动化冲压线上的应用

板料厚度的检测是自动化冲压生产线至关重要的环节，双料检测的失效，将直接导致双张以上的板料被自动化放入压机，从而造成模具的损坏，产生高昂的维修费。随着生产节拍越来越快以及对产品质量要求的不断提升，传统静态双料检测的优势逐渐消失，本文采用非接触式的动态双料检测系统来消除静态系统带来的质量缺陷，同时提升整线的生产节拍，有效的提高了生产效率。

前言

随着生产效率的不断提升，冲压件质量要求的不断提高，静态双料检测系统优势逐渐消失，传统的静态双料检测传感器，需要通过真空的建立将板料吸附在传感器上，才能进行检测，为了保障检测的准确性，在这个过程中真空需要建立到一个稳定的范围值，传感器才启动检测，而拆垛的机器人需要确定当前抓取的是单张板料的信号后，才可以进行下一步的动作，这就导致了时间等待上的浪费，同时由于，静态传感器需要吸附着板料进行检测，检测气隙的大小都会影响着测量值的准确性，而且位置过高，会导致传感器的探头在金属板料上留下无法消除的压痕，产生质量缺陷，笔者通过对双料检测系统的升级，将静态的接触式检测，升级为非接触式的动态双料检测系统，不仅有效的消除了压痕的质量缺陷，并且提高了整线的生产节拍。

静态双料检测系统架构与检测原理

静态双料检测系统架构

拆垛单元为两台KUKA机器人，将料垛进行拆抓，机器人1通过真空将板料抓取，同时静态双料检测将吸附在板料上，双料检测将检测的结果发送给PLC系统，PLC将信号反馈给机器人，机器人确认是单张板料后，将板料放置在节拍皮带传输至下一工序，机器人2在对板料的位置进行修正的过程中，采用同样的方法进行再次检测，信号确认后将板料放置在对中台，等待机械手将板料放入压机内部。

系统检测原理

通过真空的吸力作用，将板料吸附在双料检测传感器上，通过电磁场磁化金属板料，此时检测金属达到磁饱和时的磁通量的数值，来计算板料的厚度。

抽真空孔：用真空泵产生的真空吸力，吸取板料进行检测

因为需要通过真空吸力并通过接触来保证检测的有效性，因此传感器和金属板料的气隙也将影响着检测结果的真实性，下图为板料厚度与传感器气隙值的对应关系。

静态检测系统遇到的问题

双料检测传感器安装位置偏高，导致气隙过大，检测值偏低，双料检测失效，双张板料流入压机。

传感器安装距离过大，导致检测值偏低。

检测值在范围内，但是实际已经是双张板料，检测失效

双料检测失效，真实的两张板料没有检测出来，导致流入压机内部，损伤模具。

双料检测传感器安装位置偏低，超出标准位置，导致传感器与板料挤压，冲压件出现压痕的批量质量缺陷。

如图7所示，机器人在抓取板料的过程中，传感器由于位置突出，导致每次在抓的过程中，传感器和板料产生挤压和碰撞，在板料的表面会产生无法消除的压痕（如图8），造成质量缺陷。

由于真空建立的时间过长，导致整线节拍无法提升。

由于必须经过双料检测的确认后机器人才能继续移动，将板料放入下一个工序，所以检测通过的时间越快，生产的节拍就会越高，但是由于接触式的需要先建立真空，真空达到要求值后，才能进行检测，这样整体的节拍会收到影响。

升级动态双料检测系统

取消当前的静态双料检测系统，在节拍传送带上方，安装传感器支架，并固定发射端的传感器，同时在皮带的下方，安装接收端的传感器（发射端与接收端间距A控制在45mm～50mm之间为最佳间距），在板料传输的过程中，直接进行板料厚度的检测，避免了和板料的接触产生质量缺陷，同时也不用再等真空建立起之后再进行检测，有效的节约了检测时间。

动态检测系统实施过程

安装动态传感器支架，并安装发射端与接收端传感器，间距控制在45～50mm范围内，保证传感器安装稳定。

安装动态传感器检测盒，并用专用线缆连接至传感器。

安装触发检测的传感器，并连接线缆。

Roland官网下载双料检测盒的GSD文件，将双料检测盒组态在s7-400CPU下的Profibus网络下，配置通讯地址与输入和输出地址。

在S7-400CPU下进行逻辑的编程，并进行相关程序的连锁。

效果验证

动态系统的检测结果准确性更高

安装好动态双料检测系统后，随机采样100张金属板料（板料厚度为1.0mm），检测结果如图15和图16，动态的检测结果更趋于稳定，波动相比静态系统小。测量的数值真实性更高。

静态双料检测系统

动态双料检测系统

动态系统应用后再无压痕质量缺陷的产生。

省去了真空建立的时间，整线的节拍由之前的9spm顺利提升至10spm。

结语

通过将静态双料检测系统升级为动态双料检测系统，不仅消除了冲压件间断出现压痕的质量缺陷，同时也降低了系统的检测时间，有效的提升了生产节拍，提高了生产效率，也同时因为采用了非接触的方式，不需要真空系统来吸附板料，避免了真空故障的出现。