車身顏色識(shí)別技術(shù)在涂裝車間面漆工藝中的應(yīng)用

范振帥，黃玉超，譚里民，黃弋蘅，高重慶

（一汽?大眾汽車有限公司成都分公司涂裝車間，四川 成都 610100）

現(xiàn)代汽車的生產(chǎn)方式與傳統(tǒng)方式相比有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，越來越趨向于高速化、數(shù)字化和自動(dòng)化。隨著生活水平的不斷提高，人們對(duì)汽車的需求量越來越大，對(duì)汽車顏色的要求也變得越來越多，汽車生產(chǎn)廠商每天的汽車產(chǎn)量也在不斷提高。汽車廠商會(huì)根據(jù)每天的汽車實(shí)際產(chǎn)量來安排每臺(tái)車身所對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱以及車身的附件，通過物流運(yùn)送到總裝車間現(xiàn)場，合理地分配現(xiàn)場儲(chǔ)備與倉庫儲(chǔ)備，以減少單車成本。

1 顏色噴涂錯(cuò)誤的影響

雖然現(xiàn)在涂裝車間的車身信息自動(dòng)化識(shí)別率很高，但是由于設(shè)備故障或者人為原因，顏色噴涂錯(cuò)誤的情況時(shí)有發(fā)生。油漆的顏色控制主要集中在噴涂前，在噴涂過程中與噴涂后缺少控制。生產(chǎn)人員在沒有察覺到顏色噴涂錯(cuò)誤的情況下，會(huì)將車身發(fā)往總裝車間，總裝車間裝配人員識(shí)別到顏色錯(cuò)誤后會(huì)將顏色錯(cuò)誤的車身下線，但是與原來顏色相匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、配件等往往會(huì)堆積在生產(chǎn)現(xiàn)場，這不僅造成很大的單車成本浪費(fèi)，還會(huì)增加返修工作量以及引起總裝車間的抱怨。

2 解決顏色噴涂錯(cuò)誤的目標(biāo)

2.1 功能要求

為了能夠?qū)娡款伾e(cuò)誤的車身識(shí)別出來，計(jì)劃建立一套能夠全自動(dòng)識(shí)別車身顏色的系統(tǒng)，防止錯(cuò)噴顏色的車身流出車間。

2.2 解決問題的基本原則

(1) 功能容易實(shí)現(xiàn)，而且節(jié)約成本。

(2) 顏色識(shí)別自動(dòng)化程度高，速度快，檢測可靠且操作簡單。

(3) 不能增加生產(chǎn)人員的工作量。

(4) 不能影響生產(chǎn)節(jié)拍。

2.3 安裝地點(diǎn)的選擇

安裝地點(diǎn)的選擇應(yīng)遵循以下原則：

(1) 存在讀寫站設(shè)備，能夠與顏色傳感器進(jìn)行信息傳遞。

(2) 便于發(fā)現(xiàn)顏色錯(cuò)誤車身后及時(shí)進(jìn)行返修。

(3) 應(yīng)是有人區(qū)域，以便報(bào)警后人員及時(shí)知悉并處理。

最終將安裝地點(diǎn)選擇在修飾出口滾床位置。

3 方案對(duì)比

市場上顏色識(shí)別技術(shù)的種類相當(dāng)多，必須選擇一個(gè)適合于現(xiàn)場設(shè)備的顏色識(shí)別系統(tǒng)。對(duì)各種方案進(jìn)行評(píng)估和綜合比較(見表1)后，建議利用顏色傳感器來識(shí)別噴涂后的顏色。

表1 不同顏色識(shí)別技術(shù)方案對(duì)比Table 1 Comparison of different color recognition schemes

4 設(shè)計(jì)思路

如圖1所示，車身在修飾出口碰到滾床占位傳感器后停止向前運(yùn)行。讀寫站讀取載體中的顏色信息，同時(shí)顏色傳感器讀取車身實(shí)際顏色。兩個(gè)信號(hào)讀取完成之后進(jìn)行對(duì)比：若信號(hào)相同，則車身發(fā)往下一個(gè)工序；若信號(hào)不同，則發(fā)出報(bào)警提示，車身停在滾床上不向前運(yùn)行，并將車身信息存儲(chǔ)到PLC(可編程邏輯控制器)中，便于后期進(jìn)行查找。

圖1 設(shè)計(jì)思路流程圖Figure 1 Flowchart of design idea

5 方案實(shí)施

基于成本的考慮，采用的顏色傳感器必須能夠很容易集成到現(xiàn)場設(shè)備。經(jīng)過對(duì)比，最終采用了基恩士的LR-W500C顏色傳感器(見圖2a)和與之對(duì)應(yīng)的MU-N11控制器(見圖2b)。

圖2 硬件需求Figure 2 Hardware requirements

5.1 顏色信號(hào)的采集以及顏色對(duì)比

首先，對(duì)MU-N11控制器進(jìn)行設(shè)置，將輸入/輸出線信號(hào)設(shè)定為二進(jìn)制模式(4個(gè)輸入輸出通道，共可檢測15種顏色)，以滿足同時(shí)判斷多種顏色的要求。將檢測模式設(shè)定為C + I模式，讀取車身實(shí)際顏色：(RGB(C)，明暗(I))

然后，安裝基恩士LR-W500C傳感器，與車身保持100 mm的距離并調(diào)焦。距離越近，傳感器讀取的實(shí)際顏色數(shù)據(jù)越準(zhǔn)確。

最后，安裝ET200S分布式輸入/輸出模塊(見圖2c)。4個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)采集顏色傳感器的15個(gè)輸出通道信號(hào)，1個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)控制傳感器的投光停止功能。

顏色對(duì)比功能塊的程序設(shè)計(jì)如下：

(1) 車身實(shí)際顏色與通道標(biāo)定顏色(顏色來自于調(diào)漆間油漆系統(tǒng))進(jìn)行對(duì)比。若對(duì)比出錯(cuò)，則提示維修人員：此顏色是新顏色，未示教。

(2) 車身實(shí)際顏色與載體中的車身顏色進(jìn)行對(duì)比。若對(duì)比出錯(cuò)，則提示生產(chǎn)人員：此車實(shí)際顏色與車身載體顏色不一致，請(qǐng)查看車身顏色是否噴涂錯(cuò)誤。

顏色對(duì)比功能塊的程序代碼如下：

5.2 噴涂錯(cuò)誤車身信息的記錄

對(duì)錯(cuò)誤車身信息進(jìn)行記錄時(shí)，必須等到原來記錄的車身信息移位之后，才能讓新的車身信息覆蓋舊的車身信息，這樣才能保證所有的錯(cuò)誤車身信息都能夠得到有效記錄。由于在程序中這個(gè)功能塊會(huì)被多次調(diào)用，因此在用戶程序中使用多重背景來減少背景數(shù)據(jù)塊的數(shù)量[1]。車身信息記錄程序代碼如下：

5.3 車身信息的人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)如圖3所示的顏色防差錯(cuò)系統(tǒng)人機(jī)界面。此界面能夠顯示標(biāo)定顏色、載體顏色及車身實(shí)際顏色，能夠記錄顏色錯(cuò)誤的車身信息，并且當(dāng)顏色錯(cuò)誤時(shí)，操作臺(tái)能夠發(fā)出聲光報(bào)警，提示生產(chǎn)人員前來確認(rèn)，同時(shí)增加了報(bào)警信息，便于生產(chǎn)人員進(jìn)行判斷。

圖3 人機(jī)交互界面Figure 3 Human computer interface

為了減少PLC控制器與目視化界面的傳遞數(shù)據(jù)負(fù)擔(dān)，專門編寫以下程序塊(ASCII -> DINT)將車身顏色與PIN碼信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換：

6 項(xiàng)目總結(jié)及展望

(1) 此項(xiàng)目采用的顏色傳感器可以識(shí)別到15種車身顏色，基本上涵蓋了涂裝車間所有的車身顏色。

(2) 基恩士MU-N11控制器有NPN和PNP兩種輸出方式，可以兼容所有的PLC控制器，容易集成到現(xiàn)場已經(jīng)存在的設(shè)備。

(3) 通過人機(jī)界面的編寫，可以對(duì)所使用的顏色進(jìn)行自定義，也適用于短時(shí)間噴涂的小系統(tǒng)車身顏色的設(shè)定。

(4) 后續(xù)將會(huì)研究如何改變現(xiàn)有設(shè)計(jì)，才能利用顏色傳感器實(shí)現(xiàn)多種車型混合生產(chǎn)時(shí)的車身顏色識(shí)別及色差識(shí)別。