智能隨動測量技術(shù)在汽車焊裝車間的研究與應(yīng)用

謝明達，王人和，劉偉偉，張瑋

摘要：在線測量技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于汽車主機廠，用于提升生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制。通過對在線隨動測量技術(shù)在焊裝車間完成線的應(yīng)用，介紹了智能隨動測量技術(shù)的測量原理與系統(tǒng)構(gòu)成，分析了智能隨動測量技術(shù)在完成線應(yīng)用的優(yōu)缺點，為后續(xù)項目采用此技術(shù)提供設(shè)計思路和參考。

關(guān)鍵詞：智能隨動測量；完成線；間隙與平順度

在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，各個品牌汽車的主機廠競爭已進入到白熱化階段，汽車的產(chǎn)品質(zhì)量依然是影響主機廠成功與否的核心因素。

智能隨動測量設(shè)備用于檢測白車身的間隙與平順度，消費者在購買汽車時可以直觀看到汽車的間隙與平順度，它的狀態(tài)好壞會對消費者是否購買此品牌汽車產(chǎn)生影響。北京奔馳在未使用智能隨動測量技術(shù)之前，均采用人工手動測量方式。但是手動測量往往存在測量一致性較差、人工成本日益增長等問題。

系統(tǒng)構(gòu)成

智能隨動測量是指機器人追隨板鏈輸送系統(tǒng)對白車身完成間隙平順度的測量。相比于傳統(tǒng)的測量技術(shù)要求白車身需要靜止不動，這項測量技術(shù)更加智能化，應(yīng)用場景更多樣化。圖1所示為智能隨動測量設(shè)備在進行間隙平順度的測量。

智能隨動測量系統(tǒng)的構(gòu)成主要分為硬件和軟件兩部分。硬件部分主要包括機器人、雙頭傳感器、車身位置識別相機、觸發(fā)傳感器、掃描儀、控制柜及計算機等；軟件部分主要包括測量軟件和車身位置識別軟件。智能隨動測量系統(tǒng)的構(gòu)成如圖2所示，展示了系統(tǒng)的各個硬件組成。

測量原理

1.車身位置識別

對于隨動測量系統(tǒng)來說，如何準(zhǔn)確識別出車身位置是關(guān)鍵因素，本文介紹的智能隨動測量系統(tǒng)主要通過6D照相機來完成。首先在車身傳送的板鏈中安裝編碼器實時與PLC通信送板鏈的運轉(zhuǎn)速度，車身隨著板鏈向前傳輸，如圖3所示，當(dāng)傳輸?shù)轿恢?時，觸發(fā)編碼器。此時照相機開始工作，通過識別車身輪廓進行位置追蹤。待車身傳輸?shù)轿恢?時，此時測量系統(tǒng)控制器通過對比車身的標(biāo)準(zhǔn)位置與實際位置之間的位置偏差，結(jié)合編碼器的傳輸速度，計算得到機器人的測量偏移量，機器人按照此偏移量可以到達車身測量準(zhǔn)確位置。

2.間隙平順度測量

車身的間隙和平順度測量是通過兩個線傳感器（見圖4）來完成的，當(dāng)線傳感器照射車門或車身的輪廓時出來的線是如圖5所示粗黑線形狀時，通常用如下理論來計算間隙與平順度。首先可以看出在這條線上有一個曲率最大點②，在粗線的拐角頂點①定義成真實的間隙點，在距離點②確定兩個距離的位置求出兩個點進而畫出這條粗線的切線，通過點①向這條切線做垂線求出虛擬間隙點③。系統(tǒng)通過計算點③的距離來得到間隙與平順度，詳情如圖6所示。

工藝應(yīng)用

智能隨動測量系統(tǒng)工位位于完成線中，屬于焊裝車間的最后一條生產(chǎn)線。它的功能就是通過智能隨動測量設(shè)備進行白車身間隙平順度的測量，用以確認白車身的質(zhì)量合格。智能隨動測量工位如圖7所示。

智能隨動測量系統(tǒng)的具體工藝內(nèi)容及流程如下：

1）白車身通過板鏈輸送系統(tǒng)傳送至本工位，并觸發(fā)智能隨動測量系統(tǒng)觸發(fā)器。

2）車身位置識別相機對白車身輪廓進行拍照測量，同時與系統(tǒng)中設(shè)定的數(shù)模車身進行對比，從而計算出當(dāng)前車身的坐標(biāo)數(shù)值并反饋給機器人測量程序的偏移值。

3）測量系統(tǒng)實時讀取編碼尺數(shù)值計算車身的當(dāng)前位置，并結(jié)合初始車身坐標(biāo)系的偏移值，將車身位置偏移量補償至實時的機器人測量軌跡。機器人通過計算的偏移值移動到車身指定位置，按照已完成示教調(diào)試程序進行逐點測量。

4）機器人完成測量后，通過PLC與生產(chǎn)管理系統(tǒng)將測量結(jié)果上傳至指定系統(tǒng)供相關(guān)人員分析和使用。

結(jié)語

通過描寫智能隨動測量技術(shù)在焊裝完成線的應(yīng)用，解決了傳統(tǒng)人工測量存在問題，主要體現(xiàn)在以下兩個方面：

1）采用機器人進行測量，測量程序一致性高，測量結(jié)果可信度高。

2）采用機器人取代人工裝配，節(jié)省操作工人。

智能隨動測量技術(shù)，是通過激光傳感器測量，收集車身尺寸數(shù)據(jù)。通過車身尺寸數(shù)據(jù)的收集和分析，能更好地提升和穩(wěn)定車身質(zhì)量水平。雖然該技術(shù)目前依然存在一些問題，例如機器人測量速度較低、機器人硬件成本略高、有經(jīng)驗調(diào)試人員缺少等，但是該技術(shù)符合智能制造的發(fā)展方向，必將引領(lǐng)汽車制造測量技術(shù)的未來發(fā)展方向。

參考文獻：

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[2] 陳媛媛，徐浩，魏慶豐.機器人激光在線檢測技術(shù)在汽車焊裝線上的應(yīng)用[J].金屬加工（熱加工），2018（3）：10-13.