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航天科技一院18所成功研制全自动绕制LVDT螺线管
来源:中国航天报     日期:2018/02/06    字体:【】【】【

“哈哈,成功了,成功了……”当第一个采用全自动流程绕制完成的LVDT螺线管诞生时,航天科技集团一院18所2事业部15室和5事业部绕线组的成员们兴奋不已。只见线管表面异常地光洁明亮,线圈左端面紧密且平整,呈现出人工绕制所不能达到的极致完美,右端面虽小有瑕疵,但毕竟是实验件1号,瑕不掩瑜。

LVDT螺线管是弹箭伺服机构产品上的重要传感器件,随着首个全自动绕制的LVDT螺线管实验件下线,沿用了几十年的人工绕线工艺将成为历史。

“这是机器人技术应用的标志性成果……”2事业部副主任王燕波难掩心中的激动。一个课题从论证到落地,无异于登高峰,其中的艰辛都洒在走过的路上了。

逢山开路 自力更生“闯”新道

绕线效率低,劳动强度大,废品率高,质量控制难,是困扰LVDT传感器生产的老问题,还容易导致工人视力、颈椎和腰椎等方面的职业病。18所曾投资采购过新型的绕线机,但由于军工产品特殊的结构、工艺设计,严格的质量要求,问题都没有在新绕线机上得到解决。

王燕波说:“航天产品是典型的多品种、小批量,指望采用市场上的成熟装备解决所有问题并不现实。对老旧的生产过程进行自动化、信息化、智能化改造更是军工部门的广泛需求,这条自力更生的路需要我们自己闯出来。”

于是,18所立下预研课题,进行绕线机智能化升级改造。该任务落在了2事业部15室专攻智能感知技术和自动化方向的1503组,由设计员王昊主要负责方案设计和实施,陈志鸿、梁斌焱、廖瑜等人共同参与。

在充分了解绕线机生产情况后,项目成员们计划采用机器视觉精确测量技术来替代人眼对生产过程的观测,做到以智能算法来代替人脑的判断和思考,同时采用逻辑控制器对设备的操作输入进行替代,最终达到解放操作人员的手眼,实现生产过程的完全自动化。

踏平坎坷 改造方案“雕”成型

在绕线机改造项目方案论证过程中,项目组成员发现其中难点重重,线径纤细如发、特征难辨、工艺繁琐、手动性强等,尤其是要让机器智能代替人的手眼配合操作更是一大难点。“不论是视觉识别部分,还是控制系统改造部分都具有相当大的挑战性。”王昊说。

就在大家一筹莫展,无从下手时,王燕波鼓励大家:“我们作为机器人技术的先锋队就是专门来承担这种具有技术挑战性的项目,目前急需寻找技术的突破点。首先,我们先把老旧设备的电气图资料找出来,然后再进行改造方案的详细设计……”

王昊更是深入一线,向生产班组学习经验,寻找突破点。实地调研中,他发现,目标线径虽然微小,但在合理的镜头参数和主动光照下,CCD图像传感器也可以获得特征优良的局部图像,这一判断得到了实验结果有力支持;将工人繁多具体的关注点进行总结抽象,把成功的生产经验简化为了两个关键参数……

有了这些认知突破,大家信心倍增,群策群力。组长陈志鸿凭借多年测控工程经验,摸清了机床的控制架构,为自动控制扫清了障碍;组员梁斌焱提出了光栅尺与工业相机结合的螺线长度测量方案,获得肯定和推行;5事业部工艺赵鹏负责协调,绕线生产班组技师董舒筠进行实验现场的指导和协助,在共同探讨中提供了宝贵的经验。

随着反复的失败与成功,大家伙儿踏平了一道道坎儿,改造方案也在“千锤百炼”中一步步雕琢成型。

旧瓶装新酒 旧绕线机变智能

“旧瓶”装得了“新酒”。经过3个月的方案设计、工艺摸索、改造实施、程序调试,一台上世纪80年代的老旧绕线机,被项目团队武装了机器视觉、测量传感、自动控制技术,并且成功测试了各种经线的线圈产品,取得了喜人的成果。

目前,项目成员眼望更高的目标,要努力实现次级线圈的自动绕线,排除人工测量误差,提升型号产品的一致性。

不久的将来,绕线组人员可以在这台机床上,轻松进行多型LVDT传感器初级线圈的自动生产。届时,沿用了几十年的人工绕线工艺将成为历史。

“这一所内改造项目意义深远,证明了我们机器人技术应用于实际生产的能力。”王燕波说,“以系统内的需求作为出发点和切入点,将来必将牵引更大规模的产业合作。这一次实践的成功告诉我们,自力更生,长缨在手,军民融合发展道路一定会越走越宽。”(王喜英)

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