兩種識別檢測技術在車型防錯中的應用

如今，工業(yè)傳感器的防錯功能得到了越來越多的關注與認可，激光測距傳感器作為其中一員，在整車行業(yè)中的應用逐漸增加。其原理簡單，通過內部的激光發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射一個持續(xù)的時間極短的脈沖，脈沖以光速達到目標物體然后反射回內部的接收系統(tǒng)，經(jīng)過計時電路測得該過程所用時間為T，得到激光測距傳感器與目標物體距離L=1/2CT，其中C為光速，T為傳感器的計時電路測得的時間間隔。

方案設計

天津長城汽車二期焊裝改造項目中，焊裝車間現(xiàn)生產(chǎn)CHB-022車型，后期要實現(xiàn)CHB-025車型與CHB-022車型共線生產(chǎn)，CHB-025車型與CHB-022車型的頂蓋不同，在生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)頂蓋與車型配置錯誤。為避免失誤，我們在此環(huán)節(jié)增加了防錯功能，以確保配件合格率。

1.工藝描述

如圖1所示，頂蓋放置自動線體后，機器人進行抓取并完成固定焊，焊接完成后機器人將頂蓋放置于小車升降機下的夾具上，小車升降機下降抓取頂蓋進行下步工序。

2.方案分析

CHB-025車型要實現(xiàn)與CHB-022車型共線生產(chǎn)，在生產(chǎn)過程中為了防止兩種車型頂蓋的混淆和錯誤搭配，在生產(chǎn)過程中增加防錯識別措施。考慮到兩種頂蓋的不同特征即兩種頂蓋上的支架位置分布不同(見圖2和圖3)，我們擬定了兩種防錯方案：相機防錯識別和激光測距傳感器識別。

利用工業(yè)智能相機進行相機防錯

前期，天津一期焊裝車間南線共生產(chǎn)CHB-021和CHB-022兩種車型，這兩種車型各對應兩種頂蓋(天窗和非天窗)，總計4種頂蓋。為防止機器人抓取錯誤頂蓋，南線頂蓋處已成功使用視覺檢測系統(tǒng)，已檢測頂蓋數(shù)量2萬多個，成功率高達99.7%以上。參考天津一期焊裝車間應用相機防錯的案例，天津二期改造項目中也可采用此技術，通過相機識別頂蓋上支架位置不同，通過硬接線方式與PLC進行通信，車型信息與主焊線一致時自行小車抓取頂蓋，不一致時報警提示。

1.系統(tǒng)組成

主要元器件為工業(yè)智能相機檢測裝置一套(包括安裝支架，如圖4所示);采用自行小車PLC，通過硬接線方式與相機進行連接;現(xiàn)場已具備自行小車載碼體及其讀寫裝置，無需后加。

2.系統(tǒng)運行

(1)在自行小車抓取頂蓋前一工位的合適位置安裝工業(yè)智能相機，采用支架式，根據(jù)現(xiàn)場施工條件做到實用美觀，不影響設備正常動作。

(2)相機與自行小車PLC通過硬接線方式連接，主焊線PLC給自行小車PLC實時發(fā)送主焊線需求車型頂蓋信息。

(3)當頂蓋到達指定位置時，相機接收到觸發(fā)信號，拍攝圖像并進行處理，相機根據(jù)自身處理的信息向PLC發(fā)送不同的信息，PLC對此信息進行運算處理，識別出車型信息。系統(tǒng)將識別后的車型信息與主焊線PLC中的車型信息進行對比，信息一致時，自行小車抓取頂蓋，同時PLC通過載碼體讀寫裝置將車型信息寫入自行小車載碼體;不一致時，報警提示。

(4)自行小車攜帶不同車型頂蓋及載碼體運至主焊線上件工位，主焊線載碼體讀寫頭讀取自行小車載碼體中的車型信息，送至主焊線PLC與當前車型信息進行對比，信息一致時進行上件焊接，車型不同時系統(tǒng)報警提示，實現(xiàn)頂蓋雙重防錯，有效防止頂蓋錯裝。

3.成本運算

目前，滿足該系統(tǒng)使用的智能相機品牌主要有康耐視、歐姆龍和基恩士等，其中康耐視已在天津一期焊裝南線得到成功使用，檢測準確、系統(tǒng)運行穩(wěn)定，但價格比其他品牌略貴，價格約為3～7萬元。歐姆龍與基恩士同樣可以滿足系統(tǒng)使用且價格較低，但尚未在公司內部使用，準確性及穩(wěn)定性不確定。

利用激光測距傳感器進行配件防錯識別

1.系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)包括2套激光測距傳感器及安裝支架。

2.系統(tǒng)運行

當頂蓋完成上一工序送入小車升降機下的夾具時，在夾具旁合適位置安裝激光測距傳感器的支架以及傳感器本體，確認安裝位置與升降小車無干涉。調整傳感器的角度，確保激光打到目標體上，將傳感器設置成開關量，考慮頂蓋上支架位置的偏差，從而進行兩點示教(近點、遠點)。本項目采用的傳感器型號為邦納的L-GAGE® LE 550 Analog-Discrete Laser Sensors，進入示教模式，分別示教近點和遠點的位置：Navigate: MENU > D_OUT > Tch2Pt > TchSPt1;Navigate: MENU > D_OUT > Tch2Pt > TchSPt2。

傳感器激光達到支架的距離為795～800?mm(由于頂蓋上支架的焊接位置可能有偏差，故采集的距離為范圍值)，即當頂蓋放入夾具臺，激光測距傳感器測得支架的距離在795～800?mm范圍內即為合格品，傳感器安裝位置距離地面1.6?m，傳感器激光到達檢測目標最大值為0.8?m(見圖5)。

頂蓋在前一工位焊接完成后，機器人進行抓取并完成固定焊，焊接完成后機器人將頂蓋放置于小車升降機下的夾具上，通過激光測距傳感器檢測識別車型信息，檢測結果通過數(shù)字量輸入傳遞給小車PLC進行車型對比，信息一致后小車升降機下降抓取頂蓋，否則升降機不予動作并進行故障報警提示。故在小車升降機下降抓取頂蓋動作前增加連鎖條件，在PLC對應程序段中增加斷點，當滿足傳感器開關量條件時斷點閉合，升降小車下降抓取頂蓋進行下一步動作，反之不予動作并在報警程序段中增加報警信息。

3.成本計算

使用激光測距原理增加設備費用約1.4萬元。

兩種方案對比

工業(yè)智能相機檢測屬于非接觸的檢測方式，并且檢測距離較傳統(tǒng)檢測元器件距離更遠;相機系統(tǒng)從取像到處理圖像信息完成，再把頂蓋類型信息提供給PLC，速度很快，可以有效控制在500?ms之內甚至更快;與傳統(tǒng)檢測工藝相比，視覺檢測更穩(wěn)定、更準確;該系統(tǒng)可對3種以上頂蓋進行設計，后期仍可根據(jù)檢測需求進行擴展，識別種類可達10種以上。

激光測距傳感器只能檢測識別兩種車型頂蓋的信息，適用于在二期焊裝生產(chǎn)中識別CHB-025車型與CHB-022車型頂蓋的不同，相比于相機防錯系統(tǒng)價格較為低廉，也可達到防錯的效果。

兩種方案的對比如表所示，最終我們確定在二期焊裝生產(chǎn)中利用激光測距傳感器來識別兩種頂蓋的特征差異。

結語

隨著人們生活水平的提升，人們對汽車外形、品質等的要求也逐步增高。為了滿足消費者的需求，汽車行業(yè)也不斷開發(fā)新的車型，從而不同汽車配件實現(xiàn)了共線生產(chǎn)，這也是未來汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢。在單線多品種制造過程中，根據(jù)配件的特征合理利用激光測距原理以及視覺檢測技術可以避免出現(xiàn)配件混裝、漏裝、漏加工以及加工錯誤等錯誤，而且其原理簡單、成本較低，在汽車制造過程中可以有效地進行防錯。