工業機器人在汽車玻璃行業的應用探究

葉至東

摘 要：在科學技術高速發展的背景下，機器人技術迎來了突破式發展，在工業領域中的應用逐漸廣泛。本文以工業機器人在汽車玻璃行業中的應用為題，通過結合實例的方式，對汽車玻璃生產流程和工業機器人在其中的運用進行研究，希望為相關行業提供借鑒。

關鍵詞：工業機器人 汽車玻璃 追蹤系統

Research on the Application of Industrial Robots in the Automotive Glass Industry

Ye Zhidong

Abstract：In the context of the rapid development of science and technology， robotics has ushered in a breakthrough development， and its application in the industrial field is gradually widespread. This article takes the application of industrial robots in the automotive glass industry as the topic， and studies the automotive glass production process and the application of industrial robots in it by combining examples， hoping to provide reference for related industries.

Key words：industrial robots， automotive glass， tracking system

1 引言

在工業機器人尚未應用之前，汽車玻璃行業屬于勞動密集型產業，需要大量的人工操作，但這種生產加工方式，很難確保玻璃的生產質量，再加上操作空間有限，導致膠體被大量浪費，脫膠也不夠充分，汽車玻璃生產成本隨之增加。此外，長期進行脫膠作業和高空作業還會威脅人員安全。而應用工業機器人改造生產方式，則有助于上述問題的解決，因此，對此項課題進行研究，其意義十分重大。

2 工業機器人在玻璃加工中的應用

在玻璃加工中應用工業機器人，首先需要分析機器人的應用情況，并建立機器人控制體系，在正式應用前，需要通過試驗的方式，對機器人功能進行調試，確保機器人在汽車玻璃加工中發揮應有的作用。其次，還要基于汽車玻璃生產情況，總結工業機器人的應用方法，通過搬運檢驗體系的建立，分析機器人搬運玻璃的安全程度，同時在試驗平臺中運行玻璃搬運方法，評價機器人代替人工作業的效果。再次，還要在更加細致的工作環境中應用工業機器人，讓機器人參與到上料作業。在利用實驗平臺檢驗工業機器人運用效果時，應做好參數的設置，通過這種方式總結實驗經驗，為機器人使用方法的調整，創造有利的條件。實踐結果表明，在汽車玻璃行業中運用工業機器人取代傳統工作模式，可以促進工作效率和工作質量提升，并且，人工勞動強度和風險性會隨之下降。總之，汽車玻璃行業作為一項高風險工作，需要在未來朝著智能化和自動化的方向發展，只有這樣，才能增強行業競爭力，并推動我國汽車行業的發展。

3 汽車玻璃生產流程

在生產加工過程中，鏈板線會向涂膠工段輸送汽車車身，這個工段所需的工人數量為兩名，其分布位置為車身左側和右側。第一，工人會在側窗的邊緣進行膠帶粘連，工序時長為3分鐘左右，這目的是避免填充過程中，側窗玻璃受到溢出膠體的影響。第二，工作人員需要拿起膠槍，使用涂膠填充夾縫，在填充完成后，需要將溢出的膠體使用刮板刮出，通過這種措施，確保填充膠體與側窗面之間保持平整。第三，在進行擋風玻璃處的涂膠時，考慮到汽車的車身較寬，僅靠一個工人很難完成工作，因此此工序需要由兩個工人共同完成。第四，重復上述操作，由于汽車種類有所不同，因此涂膠所耗費的時間存在差異，以普通客車為例，普通客車的涂膠時間一般不超過25分鐘，在后續工段，需要將粘貼膠帶去除，然后對側窗污漬進行清理，避免玻璃受到污染。

在實際生產環節，鏈板線的運行，會以固定時間為標準，比如：上文所提到涂膠工段，所需時間為25分鐘，在25分鐘后無論工人是否完成操作，都需要及時停止，在下一個工段繼續完成即可。這種輸送系統的運行控制方式較為傳統，容易使定位精確性受到不利影響。與此同時，人工操作和輸送系統之間無法實現人機交互，加劇了工作人員的負擔，因此，汽車玻璃生產線上的工作人員需要定期更換，導致人員管理難度和用工成本大幅度增加[1]。

4 工業機器人在汽車玻璃行業的應用

結合上文可知，傳統輸送系統技術含量較低，主要以人工操作為主，為此，某企業對工業機器人進行了應用，并在此基礎上，對系統進行改造。首先，在生產線上定位捕捉工件。然后進行定位，在確保定位準確的前提條件下，以追蹤系統為依托，對操作位置進行明確，然后向涂膠系統反饋信號，最終實現跟蹤式涂膠的目標。

4.1 系統改造方案

本系統所使用的設備包括兩臺工業機械手、兩套自動供膠系統、兩套追蹤系統、一套定位機構和控制系統。

4.1.1 定位介紹

第一，將定位傳感器設置到工段側面，由傳感器對行進至此工段的車身工件偏轉角度和距離進行計算，這里所說的距離主要是指車身工件與傳感器之間的距離，與此同時，還要在工件尾部區域安裝傳感器，實現定位工件和明確距離參數的目的。傳感器在采集數據后，需要向控制系統反饋數據，由控制系統利用算法，對工件當前坐標和角度參數進行計算。依據計算結果，即可明確汽車工件所在位置的信息。

第二，控制系統會從眾多車型中選擇需要生產的車型，因為，在上一步驟中，已經對汽車工件的位置進行了明確，此時，控制系統就會將車型數據作為依據，提供合理的玻璃尺寸數據，使夾縫涂膠位置得到明確。這種位置的確定方式，主要通過工業機器人身上安裝的追蹤系統實現，追蹤系統可以通過區域掃描的方式，獲取掃描區域的信息，并向控制系統反饋，最終確定玻璃之間的填充位置和深度參數，車身定位捕捉目的就此達成。

4.1.2 涂膠介紹

在確認車身玻璃空間位置后，機器人會向車身玻璃夾縫處移動，同時，將控制算法程序反饋數據作為依據，釋放出膠點和出膠量信號，在接收信號后，供膠系統會自動出膠，工業機器人開始涂膠。將膠體特性參數作為依據，機器人在運行一段時間后，會對此刻膠點坐標參數進行記錄，同時返回起點按照記錄重新行走，利用機器人手臂上的刮板將溢出膠體清除，使夾縫和玻璃面的平整度得到保持，最終完成整個工序步驟。在一側玻璃涂膠后，工業機器人會重復上述步驟，進行另一側的玻璃脫膠作業[2]。

4.2 工業機器人系統說明

該企業在改造生產線時所應用的工業機器人，其組成部分包括機器人本體、機柜、手操器、系統控制柜、移動平臺和自由轉換夾具，其中夾具的作用為連接涂膠設備和追蹤設備。工業機器人的最大工作范圍可達2.7m，最大負載重量為150kg。由于汽車的車身較長，因此，機器人被安裝到移動平臺上，可以根據需求左右移動，移動范圍介于3-10m之間。此外，安裝系統和涂膠系統相互分離，降低了污染問題的發生概率。

4.3 追蹤系統說明

追蹤系統的組成部分包括掃描系統、獨立傳感器和軟件操作系統。其中獨立傳感器具有非常高的掃描頻率，而操作系統安裝便捷，可以與控制系統保持通訊。考慮到在絲網印刷后，汽車側窗玻璃邊緣的透明度會下降，如果采用傳統相機進行檢測，需要光源配合，同時，還要在編程上編寫更多的算法，導致程序復雜程度上升，而且夾縫處固有表面物理特性判斷準確性也會受到不利影響，因此，在改造過程中，本項目對追蹤模式進行了更新，在工業機器人上安裝激光追蹤傳感器，利用傳感器對夾縫處表面物理特性進行掃描，然后向控制系統反饋掃描后的信息，并且，該系統還能對涂膠行走軌跡進行記錄。

追蹤系統內部由傳感器和處理器構成，因此，無需在外部設置控制盒、控制器等裝置。安裝方式主要以獨立安裝為主，連接線纜為標準的工業電纜。系統在運行過程中，不會被檢測工件數量所影響，同時，還能達成全角度檢測的目標，能夠獲取玻璃夾縫處的3D坐標參數。此外，該系統在通訊過程中，可以對工業以太網進行運用，故信號響應、追蹤和反饋速度較快，能夠在最大限度上增強出膠量的精確度。

4.4 涂膠系統說明

本項目在改造過程中所使用的涂膠模式為雙泵切換，在一桶涂膠使用完成后，系統會自動切換，使用另一側的涂膠，以此來保證涂膠作業的連續性。涂膠系統還可以對出膠量進行精確控制，每次涂膠后僅會溢出少量，有利于節省材料用量，并確保作業與工藝要求相符。膠桶的規格為200kg，每套系統均設置兩桶，分別列于左右兩側[3]。

計量系統的運用，能夠實現控制膠型涂布的目的，控制設備是齒輪泵，計量系統中的齒輪泵啟停十分精確，使蛇頭和拖尾現象發生的次數大幅度減少，配料精度也因此而上升，不僅可以節省材料成本，還能起到保護零件的作用。

壓力脈動和管道壓力過大是涂膠過程中的常見問題，如果不及時解決，可能會導致涂膠作業質量和零部件受損，為解決這一問題，部分廠家會使用調壓閥，其作用為調控氣壓，并在此基礎上，實現對出膠壓力的有效控制。而本項目所選擇的氣壓調控方式為電磁閥和機器人聯合控制，使出膠管得到保護，避免出膠管因為壓力過大的損壞。

本項目所使用的壓盤泵，具有良好的應用效果，具體表現為壓盤泵的馬達為空氣馬達，換向效果極為顯著，能夠獲得更加均勻的膠型。壓盤泵外部安裝了換向閥，可以自由拆卸和更換。由于該工廠所使用的膠體密度較高，因此，在實際應用階段，壓盤泵發揮了重要的作用。

改造后的機器人追蹤涂膠控制系統，受到了工廠客戶的好評，這表明，在汽車玻璃行業中運用工業機器人生產線具有非常高的可行性

5 結語

綜上所述，在社會經濟高速發展的今天，人們對汽車的需求量逐漸增加，在促進企業產業發展的同時，也對汽車生產效率和質量提出了更高的要求，為此，企業應該對現有生產加工流程進行優化和調整，通過現代科學技術的運用，推動汽車生產朝著智能化和數字化的方向發展。在眾多科學技術中，工業機器人十分契合于汽車生產。實踐結果表明，在汽車生產過程中應用工業機器人，可以提高生產效率，并降低生產成本，為此，汽車企業應予以重視。

參考文獻：

[1]李想.淺談工業機器人在汽車生產行業的應用[J].內燃機與配件，2020（03）：187-188.

[2].工業機器人在汽車行業中有哪些應用[J].智能機器人，2018（03）：9-10.

[3]張存宏，吳志光，江光月.工業機器人在汽車生產行業的應用[J].南方農機，2018，49（10）：25-26.