兩種識(shí)別檢測技術(shù)在車型防錯(cuò)中的應(yīng)用

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

方案設(shè)計(jì)

天津長城汽車二期焊裝改造項(xiàng)目中，焊裝車間現(xiàn)生產(chǎn)CHB-022車型，后期要實(shí)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(cuò)誤。為避免失誤，我們在此環(huán)節(jié)增加了防錯(cuò)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(dòng)線體后，機(jī)器人進(jìn)行抓取并完成固定焊，焊接完成后機(jī)器人將頂蓋放置于小車升降機(jī)下的夾具上，小車升降機(jī)下降抓取頂蓋進(jìn)行下步工序。

2.方案分析

CHB-025車型要實(shí)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(cuò)誤搭配，在生產(chǎn)過程中增加防錯(cuò)識(shí)別措施?？紤]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(cuò)方案：相機(jī)防錯(cuò)識(shí)別和激光測距傳感器識(shí)別。

利用工業(yè)智能相機(jī)進(jìn)行相機(jī)防錯(cuò)

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(yīng)兩種頂蓋(天窗和非天窗)，總計(jì)4種頂蓋。為防止機(jī)器人抓取錯(cuò)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(gè)，成功率高達(dá)99.7%以上。參考天津一期焊裝車間應(yīng)用相機(jī)防錯(cuò)的案例，天津二期改造項(xiàng)目中也可采用此技術(shù)，通過相機(jī)識(shí)別頂蓋上支架位置不同，通過硬接線方式與PLC進(jìn)行通信，車型信息與主焊線一致時(shí)自行小車抓取頂蓋，不一致時(shí)報(bào)警提示。

1.系統(tǒng)組成

主要元器件為工業(yè)智能相機(jī)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(jī)進(jìn)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(yùn)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(jī)，采用支架式，根據(jù)現(xiàn)場施工條件做到實(shí)用美觀，不影響設(shè)備正常動(dòng)作。

(2)相機(jī)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(shí)時(shí)發(fā)送主焊線需求車型頂蓋信息。

(3)當(dāng)頂蓋到達(dá)指定位置時(shí)，相機(jī)接收到觸發(fā)信號(hào)，拍攝圖像并進(jìn)行處理，相機(jī)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(jìn)行運(yùn)算處理，識(shí)別出車型信息。系統(tǒng)將識(shí)別后的車型信息與主焊線PLC中的車型信息進(jìn)行對比，信息一致時(shí)，自行小車抓取頂蓋，同時(shí)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(shí)，報(bào)警提示。

(4)自行小車攜帶不同車型頂蓋及載碼體運(yùn)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(dāng)前車型信息進(jìn)行對比，信息一致時(shí)進(jìn)行上件焊接，車型不同時(shí)系統(tǒng)報(bào)警提示，實(shí)現(xiàn)頂蓋雙重防錯(cuò)，有效防止頂蓋錯(cuò)裝。

3.成本運(yùn)算

目前，滿足該系統(tǒng)使用的智能相機(jī)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(zhǔn)確、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，但價(jià)格比其他品牌略貴，價(jià)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(jià)格較低，但尚未在公司內(nèi)部使用，準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性不確定。

利用激光測距傳感器進(jìn)行配件防錯(cuò)識(shí)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(yùn)行

當(dāng)頂蓋完成上一工序送入小車升降機(jī)下的夾具時(shí)，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(rèn)安裝位置與升降小車無干涉。調(diào)整傳感器的角度，確保激光打到目標(biāo)體上，將傳感器設(shè)置成開關(guān)量，考慮頂蓋上支架位置的偏差，從而進(jìn)行兩點(diǎn)示教(近點(diǎn)、遠(yuǎn)點(diǎn))。本項(xiàng)目采用的傳感器型號(hào)為邦納的L-GAGE® LE 550 Analog-Discrete Laser Sensors，進(jìn)入示教模式，分別示教近點(diǎn)和遠(yuǎn)點(diǎn)的位置：Navigate: MENU > D_OUT > Tch2Pt > TchSPt1;Navigate: MENU > D_OUT > Tch2Pt > TchSPt2。

傳感器激光達(dá)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(dāng)頂蓋放入夾具臺(tái)，激光測距傳感器測得支架的距離在795～800?mm范圍內(nèi)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(dá)檢測目標(biāo)最大值為0.8?m(見圖5)。

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

3.成本計(jì)算

使用激光測距原理增加設(shè)備費(fèi)用約1.4萬元。

兩種方案對比

工業(yè)智能相機(jī)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(yuǎn);相機(jī)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(nèi)甚至更快;與傳統(tǒng)檢測工藝相比，視覺檢測更穩(wěn)定、更準(zhǔn)確;該系統(tǒng)可對3種以上頂蓋進(jìn)行設(shè)計(jì)，后期仍可根據(jù)檢測需求進(jìn)行擴(kuò)展，識(shí)別種類可達(dá)10種以上。

激光測距傳感器只能檢測識(shí)別兩種車型頂蓋的信息，適用于在二期焊裝生產(chǎn)中識(shí)別CHB-025車型與CHB-022車型頂蓋的不同，相比于相機(jī)防錯(cuò)系統(tǒng)價(jià)格較為低廉，也可達(dá)到防錯(cuò)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(shí)別兩種頂蓋的特征差異。

結(jié)語

隨著人們生活水平的提升，人們對汽車外形、品質(zhì)等的要求也逐步增高。為了滿足消費(fèi)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(shí)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(shù)可以避免出現(xiàn)配件混裝、漏裝、漏加工以及加工錯(cuò)誤等錯(cuò)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(jìn)行防錯(cuò)。