砂型鑄造是將熔融金屬澆注到砂型中生產鑄件的方法，具有材料易得、生產周期短的特點，廣泛應用于汽車、新能源等行業復雜零部件的生產。由于砂型鑄造工藝復雜，工作強度大，生產標準高，很多企業也開始進行自動化改造，引入3D視覺，提高生產線的智能化和柔性化水平。
某汽車配件廠發動機缸體鑄造車間引入Mecarmand 3D視覺方案后，實現了砂型鑄造過程中砂芯浸涂、鉆孔、組芯的工藝自動化，大大提高了企業鑄件的生產效率和質量。
流程和轉型原因
01流程介紹
砂芯主要用于在砂型鑄造中形成鑄造型腔。制造工藝復雜，涉及制芯、浸涂、鉆孔、組芯等工序。
制芯:將原砂和粘結劑按一定比例混合，注入砂箱，形成砂芯。
浸涂:對砂芯表面進行涂層，以提高砂芯的耐火性，降低鑄件表面粗糙度，防止鑄件產生缺陷。
鉆孔:使砂芯排氣順暢，避免高溫熔融金屬注入砂芯時氣孔的侵入，影響鑄件質量。
型芯組裝:砂芯根據組裝特點高精度組裝，形成完整精密的鑄造型腔。
02轉型原因
浸涂環節:手工涂裝(圖片來自網絡)
現場有三種砂芯:機器芯、上蓋芯、下蓋芯，每種砂芯包含十個以上的模型。在浸涂工位，砂芯需要從輸送線輸送到浸涂池進行浸涂處理。涂層風干后，由輸送線輸送到鉆孔工位進行鉆孔，然后輸送到落料臺。同時，上蓋芯和下蓋芯需要精確對準和組裝。客戶在生產過程中面臨以下難題，并決定對生產線進行自動化改造:
砂芯來料
手工涂裝效率低，容易出現滴痕、刷痕等缺陷。傳統的機械設備很難準確定位砂芯，導致涂層不均勻。
手工鉆孔一致性差，傳統機械設備鉆孔精度低。容易出現錯位和滲漏，影響砂芯的氣密性，導致成品鑄件出現氣孔缺陷。
砂芯裝配精度高，手工或傳統機械設備的裝配精度難以滿足客戶的生產需求。
砂芯體積大(可達1152×464×227mm)，重量重(可達200kg)，手工搬運性強，危險性大。
受鑄件自重、高溫、粉塵、煙霧等因素影響，人工操作效率不穩定，存在健康風險。
解決方案和優勢
01解決方案
3D攝像機的選擇和安裝:Mech-Eye PRO S，臂架安裝。
通信方式:3D視覺系統直接與機器人通信，通信協議為TCP/IP。
材料供應方式:2-4個砂芯分組，托盤運輸到位。
工作流程:
輸送線通過托盤將機身芯/上蓋芯/下蓋芯輸送到指定位置；3D攝像頭拍照，3D視覺系統獲取待抓取砂芯的位姿信息和模型；三維視覺系統將砂芯模型發送給機器人，機器人切換相應的夾具。
三維視覺系統引導機器人抓取砂芯進行浸涂(砂芯浸涂工位)。
三維視覺系統引導機器人鉆取上蓋芯并安裝在下蓋芯上(砂芯鉆芯組芯工位)。
三維視覺系統引導機器人抓取砂芯，放在下料臺上(砂芯下料工位)。
02方案優勢
高性能3D視覺系統，實現高效高質量生產。
從上到下依次是體芯、上蓋芯和下蓋芯(點云圖和識別結果圖)。
Mech-Eye PRO的高精度結構光工業3D相機在現場被選中。Mech-Eye PRO S可以輕松應對不同站點、不同時間段的環境光干擾，針對各種表面不平整、有字符孔洞的砂芯生成高質量的點云數據。
Mech-Eye PRO的臂架式安裝，視野更加靈活，輕松覆蓋不一致的砂芯。成像速度快，實現砂芯抓取姿態的快速反饋。
三維視覺系統精確定位上下蓋芯，并根據砂芯復雜的裝配特點，引導機器人完成高精度的芯裝配過程。
先進的人工智能技術幫助客戶穩定運行生產線。
精確抓取
現場布局緊湊，機器人、輸送線、浸涂槽等各種工業設備融為一體。自主研發的機器人運動路徑規劃技術，結合運動仿真和碰撞檢測，可以輕松應對現場復雜工況，高效銜接各種工藝流程。
三維視覺系統能準確識別砂芯尺寸，提前調整夾具行程，保證浸涂均勻，鉆孔準確，對準裝配。
可根據訂單要求現場處理數十個砂芯，支持新產品快速推出。
大大提高了生產效率，保證了鑄件質量。
砂芯組裝成品
通過AI+3D視覺+工業機器人的解決方案，將勞動密集型的操作轉化為高度自動化的操作，整個砂芯生產線的效率翻倍。
3D視覺技術可以實現砂芯的高精度定位，無需頻繁切換定位工裝，提高了生產線的柔性。
砂芯表面涂層均勻，氣孔準確一致，對中裝配更加準確，從而保證復雜鑄件的精度滿足客戶的出廠要求。