燃气计量表智能装配系统研究

燃气计量表智能装配系统研究

黄义王军

中船重工鹏力（南京）智能装备系统有限公司江苏南京211106

摘要：针对燃气计量表产品结构复杂、零部件繁多、装配精度高等特点，采用闭环控制、视觉识别、建模优化、在线检测等先进技术，研发燃气计量表全自动智能装配系统，逐步构建出燃气计量表智能制造新模式，缩小与世界领先企业在自动化智能化水平及效率上的差距。

关键词：燃气计量表,装配,智能

引言

燃气计量表是我国燃气流量贸易结算的强制检定计量仪表，其质量稳定性事关人民生命财产安全［1］。然而，国内大多数燃气计量表企业自动化程度偏低，生产过程还采用传统的人工操作模式，导致生产效率低下、产品质量一致性差。因此，大力发展适用于燃气计量表产业的智能装备，已经成为我国燃气计量表产业发展的迫切需求和当前亟待解决的重大问题［2］。

1、总体设计方案

针对燃气计量表技术难点，整体思路采用“信息化管理+数字化制造”理念。通过研发生产过程执行管理系统，利用多种智能工具、传感技术、机器视觉等先进手段，实现装配过程的流程化引导、装配质量的数字化分析以及装配过程中的人机交互、关键点智能化监控等，解决混流生产、柔性生产难题；

针对空间狭小、高精度装配难题，设计思路采用部件分类组装方式，即将智能装配系统按照结构形式分为上下盖全自动智能装配生产线、机芯全自动智能装配检测生产线、计数器自动智能装配检测生产线等三部分。每一部分分类解决核心精密部件的高精度一致性难题。部件装配采用工序集中原理，部件与部件之间装配采用流水线工序原理，整体布局方案采用柔性化组装设计思路。

2、技术实施

（1）车间底层生产过程执行管理系统（BASEMES）研发。

车间底层生产过程执行管理系统基于SOA的软件架构设计，采用TCP/IP、MODBUS、自定义接口等技术，实现车间硬件设备的控制与数据采集。通过对装配全过程的数据采集与分析，建立电子装配质量档案，建立燃气仪表产品的规范化操作工艺库、装配数字化基础数据库。通过第三方系统集成与接口实现与其他企业信息系统（ERP、MES、PDM等）的集成与交互。

（2）关键工艺装备研制

针对燃气计量表高精度、多品种、变批量的生产特征，智能制造关键工艺装备采用数字化、自动化、信息化、柔性化设计思路，对现有生产工艺和流程进行优化，其主要由上下盖组件、计数器组件和机芯组件装配检测关键工艺装备组成，通过自主开发的车间底层生产过程执行管理系统对工艺装备实施数字化管控，实现装配检测过程的透视化管理与高效协同。

3、解决的技术难题

(1)数字化管控系统高效协同与集成技术

研发了企业信息化管理数据转发的标准协议，建设信息系统集成总线，使信息孤岛互联互通，实现不同平台系统之间的数据转换。打通上层管理系统（ERP）、中层执行系统(MES)与车间底层生产过程执行管理系统（BASEMES）。

(2)成表组件铆接参数自适应控制技术

采用基于RFID、网络控制、数字传感等先进手段，突破了燃气计量表上下盖组件铆接参数自适应控制技术，解决了燃气计量表上下盖形变成型制造难题，实现了薄壁壳体数字化精密成型控制。

(3)数字化柔性工装系统设计技术

针对多种类零件组装，设计出多用途可变换系列工装，通过数字化控制技术，突破交叉工序复杂工艺的柔性化装配。

(4)智能抓取搬运技术

研发了具有上下盖、轴套、底板上、环、接头、字轮等各类快速自动上料装置，能够在程序控制下自动完成零部件的上下料及搬运工作。

(5)在线检测技术

研发了具有机芯密封性检测、计数器视觉检测、跑表误差检测等一系列在线检测，能够在工控机程序控制下自动实现工件的在线检测。

(6)质量追溯技术

根据用户编码系统和项目应用的射频识别系统，结合研发的工位信息记录系统及车间底层生产过程执行管理系统（BASEMES），能够在程序控制下完成每个工件在每个工位的操作和技术参数信息的实时在线收集、建档和分析、利用，实现产品制造全过程质量追溯功能。

4、结论

本项目集视觉检测、编码识别、智能传感、柔性装配、信息化等先进技术于一体，实现了燃气计量表上下盖、计数器、机芯等精密零部件制造的装配检测一体化，是该行业国内研发的首台套工艺装备，突破了燃气计量表上下盖组件铆接参数自适应控制技术，解决了燃气计量表上下盖形变成型制造难题。从成功投产之日起至今已有多家企业以此模式进行转型升级改造，采购了该套系统的设备和软件，产生了很好的社会效益和经济效益。

参考文献

[1]袁懋宇.我国燃气计量仪表的发展现状与前景[J].世界标准化与质量管理,2001(03):36.

[2]金仲军.燃气表气密性检测仪的研制[D].中国计量学院,2012.