在机床上，测头通常位于主轴上，其以3000 mm/min的探测速度快速穿过机床防护罩。然而，ITG公司的创造性思维彻底改变了测头的探测方法，转而采用测头静止、垂直向上的姿态测量高精度应用中的机器人。

“我们的测量程序结合了iMS系统和海德汉触发式测头，根据机器人可实现的重复精度，实现连接操作的精度在20～50 µm之间。” IMSTec公司软件程序员Carsten Prokopp表示。

图1 ITG公司的iMS机器人校准工具与海德汉的TS150触发式测头共同协作，确保针头生产中所使用的机器人达到要求的高精度

任务与挑战

皮下注射针头的生产过程简单明了：套管的一端在注塑设备上进行二次注塑成形，进而得到皮下注射针头。注塑后，进行全面清洁和检测，确保针头在后续的医疗应用中满足清洁度和功能性的严苛要求。

此应用的特点是细管套和针头的操作，其内径仅0.3 mm。同时，这些精密针头的针尖为坡口形，在任何情况下都不允许被损坏，且位置必须精确。原因是坡口方向必须与所配注射器的目标方向相符，只有这样才能确保注射器的安全使用和未来可精确管理送药量。

解决方案

为了确保生产所用的机器人可精确抓取这些细小零件，并将其再次重新放下，IMSTec公司选用了ITG的iMS系统。iMS系统为每台机器人设有电子系统，包括校准软件，还设有触发式测头，测头安装在已准备的安装座中，并位于每台机器人校准的范围内。

校准操作极为简单：机器人抓取指定的示教对象并将其移到测头处。校准软件开始全自动校准；机床操作人员无需掌握机器人知识。现在，通过校准所确定的数据和示教对象的设计参数，可准确确定抓手的工具中心点。“校准系统的位置允许抓手和工位位于难以接近的测量位置。” Carsten Prokopp表示。

图2 操作人员进行精准测量

优势特点与应用情况

当然，如果只有机器人运动达到高精度并不充分：还需要准确校准针头的卸件工位和转运工位。海德汉TS150触发式测头的使用也十分类似：借助专用的安装座将测头固定在机械臂上并测量工件料盘，针头在生产中和生产后存放在该料盘上。

针头生产系统的客户并不孤单，他们获益于机器人的高精度，但非唯一获益方。IMSTec公司从ITG的解决方案和海德汉的TS150触发式测头中同样获益匪浅，包括在生产设备上的获益。因为触发式测头工作平稳，不限制机器人所到达的位置，甚至允许在隐藏的拐角位置，生产设备的设计可以更加便捷。在设备制造阶段，IMSTec多次执行校准操作，例如工件料盘设计变更时。然而，在客户现场安装生产设备后，初始校准十分关键，关系到在年产量达数百万支的针头批量生产时能否满足精度要求。

图3  这套校准工具能够帮助用户快速高效地执行工作任务

“iMS测量系统灵活通用，海德汉触发式测头的触发式测量为设备制造商和用户提供明显的技术优势：全自动校准整套机器人单元，始终保持精度的可重复性，而光学式测量系统只能望其项背。” ITG公司负责人Martin Loch表示。

上述针头生产设备是一套眼科一次性注射器联合生产线的一部分。IMSTec解决方案由两条相同的生产线组成，以满足产量要求。通过以下步骤进一步加工输药套管：

● 在分选设备上分选；

● 通过位于传感器前端的翻转装置进行定位；

● 注塑成形；

● 在第一回转分度台上清洁和测量；

● 在第二回转分度台上清洁，并通过多个摄像头光学测试送药管；

● 将针头转到垂直位置；

● 通过多个摄像头光学检测针头的直线度、针尖和坡口的任何破损和污染；

● 将合格的针头转到下一台设备，继续加工。

用户可随时使用这套校准工具。例如在设备定期维护期间或在使用中发生偏差时；精密抓手可十分灵敏地响应变化，包括微小的变化或轻微的触碰，因此，偏差随时可能出现。启动相应校准程序，全自动校准机器人，快速恢复系统的初始精度，且无需掌握专业技能。