汽車生產(chǎn)領(lǐng)域車型識(shí)別技術(shù)應(yīng)用

韓金豐，高越

（1.上汽通用（沈陽）北盛汽車有限公司，遼寧 沈陽 110000；2.華晨汽車工程研究院，遼寧 沈陽 110000）

前言

現(xiàn)如今，隨著社會(huì)的進(jìn)步, 科學(xué)技術(shù)在社會(huì)上的應(yīng)用也越來越多，人類對生活質(zhì)量的要求也越來越高，因此，就汽車制造行業(yè)而言，人類對汽車的需求量也越來越多，所以汽車制造行業(yè)需引用自動(dòng)化技術(shù)來滿足社會(huì)的需求[1]。其中識(shí)別技術(shù)的發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)汽車的柔性自動(dòng)化生產(chǎn)提供了技術(shù)基礎(chǔ)，使得企業(yè)能夠使用較低的成本投入換得更多的價(jià)值，在激烈的市場競爭中能夠得以勝出。

1 汽車焊裝車間柔性自動(dòng)化生產(chǎn)現(xiàn)狀

目前我國各大生產(chǎn)制造汽車的廠家都已經(jīng)引入了機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)，為進(jìn)一步提升企業(yè)競爭力，全柔性自動(dòng)化生產(chǎn)車間的建立就成為了必然趨勢，是在眾多廠家中脫穎而出的關(guān)鍵。汽車生產(chǎn)廠家只有是自己家生產(chǎn)的汽車擁有高性能、高穩(wěn)定、低成本、低耗能的特點(diǎn)，才能真正的做到在自動(dòng)化技術(shù)上的突破和進(jìn)展，從而獲得更高更好的經(jīng)濟(jì)效益[2]。

根據(jù)汽車結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)線規(guī)劃需求，整個(gè)白車身的工藝分塊為前圍總層、后圍總層、地板總層、左右側(cè)圍內(nèi)板總層、左右側(cè)圍外板總層、頂蓋總層、左右前門總層、左右后門總層、前后蓋總層等14大塊組成。在全柔性自動(dòng)化焊裝車間，完成左右分總層的零件焊接，并在主線逐步完成所有分總層的拼合工藝。圖1為白車身拼合工藝時(shí)序圖。

圖1 白車身拼合工藝時(shí)序圖

柔性生產(chǎn)車間多種產(chǎn)品車型多種車型配置共線生產(chǎn)，而各分拼總層到主線合拼工位均通過自動(dòng)機(jī)運(yùn)輸送設(shè)備完成自動(dòng)輸送，并在主線拼合工位通過機(jī)器人完成自動(dòng)拼合。這就需要在生產(chǎn)過程中識(shí)別當(dāng)前的車型信息，特別是在合拼工位，每個(gè)合拼零件的車型信息需要識(shí)別準(zhǔn)確，確保車型匹配正確。

2 汽車白車身車型識(shí)別技術(shù)應(yīng)用

2.1 光電傳感器技術(shù)

光電傳感器是一種利用光的各種性質(zhì)，檢測物體的有無和表面狀態(tài)的變化等的傳感器。具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)。光電傳感器主要由發(fā)送器、接收器和檢測電路三部分構(gòu)成。發(fā)射器對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，如果光線因檢測物體的不同而被遮掩或反射，到達(dá)接收器的量將發(fā)生變化，通過檢測電路識(shí)別這種變化，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行輸出。

在汽車白車身生產(chǎn)過程中，通過該技術(shù)的應(yīng)用提供自動(dòng)化服務(wù)。具體來講，在拼合工位零件準(zhǔn)備位上安裝光電檢測傳感器，然后由發(fā)送器對準(zhǔn)零件特征區(qū)域發(fā)射光束，通過檢測光束折返的狀態(tài)，判斷當(dāng)前零件的車型信息。然后，通過PLC控制器進(jìn)行各拼合單元的車型信息比對，確保匹配零件車型一致性。

2.2 機(jī)器視覺技術(shù)

機(jī)器視覺是人工智能正在快速發(fā)展的一個(gè)分支。機(jī)器視覺系統(tǒng)是通過機(jī)器視覺產(chǎn)品（即圖像攝取裝置，分COMS和CCD兩種）將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，得到被攝取目標(biāo)的形態(tài)信息，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào)；圖像系統(tǒng)對這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根據(jù)判斷的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動(dòng)作。

近年來，在汽車技術(shù)研發(fā)和制造領(lǐng)域中，機(jī)器視覺技術(shù)被廣泛應(yīng)用。對于車型特征不顯著的零件，使用傳統(tǒng)的傳感器無法準(zhǔn)確、穩(wěn)定識(shí)別其差異，引入機(jī)器視覺技術(shù)后，可以快速、準(zhǔn)確識(shí)別零件的車型信息。另外，基于電氣自動(dòng)化技術(shù)的機(jī)器人視覺技術(shù)，在汽車智能服務(wù)、安全性評估、舒適度檢測等方面的應(yīng)用價(jià)值越來越高[3]。

2.3 射頻識(shí)別技術(shù)

射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）是Radio Frequency Identification的縮寫。是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種，通過無線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，利用無線射頻方式對記錄媒體（電子標(biāo)簽或射頻卡）進(jìn)行讀寫，從而達(dá)到識(shí)別目標(biāo)和數(shù)據(jù)交換的目的，其被認(rèn)為是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ男畔⒓夹g(shù)之一[4]。

在汽車白車身加工車間中，RFID技術(shù)與LargePallet隨行工裝技術(shù)相結(jié)合，在生產(chǎn)過程中為每一臺(tái)白車身建立獨(dú)立的身份標(biāo)識(shí)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的精確管理。在柔性自動(dòng)化生產(chǎn)車間，通過RFID技術(shù)的引入，在每個(gè)生產(chǎn)工位進(jìn)行RFID車型信息與軟件傳遞車型信息的雙重比對，大大提升車型信息的準(zhǔn)確性，避免車輛匹配錯(cuò)誤故障的發(fā)生。

3 白車身識(shí)別技術(shù)的具體應(yīng)用案例

3.1 白車身車頂橫梁安裝

汽車不同車型的車頂橫梁各不相同，同種車型汽車按天窗區(qū)分也可分為大天窗、小天窗和無天窗三種配置。對應(yīng)不同的天窗配置，白車身的車頂橫梁數(shù)量及安裝位置也各不相同。在車頂橫梁安裝工位，需要根據(jù)不同的車型，安裝正確的橫梁，并進(jìn)行自動(dòng)防錯(cuò)檢測，確保產(chǎn)品配置正確。首先，白車身在隨行工裝上進(jìn)入工位，到達(dá)停止位置后，PLC系統(tǒng)通過隨行工裝上的RFID電子標(biāo)簽讀取對應(yīng)的車型及配置信息，同時(shí)與PLC程序中由前序工位傳遞過來的車型及配置信息相比對，比對結(jié)果一致后，將車型匹配信息顯示到工位LED顯示屏上，指導(dǎo)上料員工進(jìn)行車間零件安裝。安裝結(jié)束后，員工按下控制臺(tái)上Runbar按鈕，PLC通過工位安裝的光電傳感器檢測安裝橫梁的數(shù)量及位置，并自動(dòng)判斷與車型配置信息是否一致，驗(yàn)證車型配置一致后，本工位工藝完成，白車身進(jìn)入下序工位。現(xiàn)場實(shí)際安裝狀態(tài)如圖2所示。

圖2 白車身車頂橫梁安裝工位狀態(tài)

3.2 白車身車頂總層安裝

汽車不同車型的車頂總層各不相，同種車型汽車車頂總層也分為大天窗有天線孔、大天窗無天線孔、小天窗有天線孔、小天窗無天線孔和無天窗有天線孔、無天窗無天線孔共六種配置。當(dāng)載有白車身的隨行工裝進(jìn)入工位后，PLC系統(tǒng)通過隨行工裝上的RFID電子標(biāo)簽讀取對應(yīng)的車型及配置信息，同時(shí)與PLC程序中由前序工位傳遞過來的車型及配置信息相比對，比對結(jié)果一致后，將正確的車型及配置信息發(fā)送給放料機(jī)器人，進(jìn)行車頂總層的自動(dòng)安裝。在車頂總層安放到白車身上后，通過視覺拍照系統(tǒng)，進(jìn)行車頂總層車型信息的自動(dòng)識(shí)別，并將識(shí)別的結(jié)果發(fā)送給PLC控制器進(jìn)行比對，確認(rèn)RFID電子標(biāo)簽、程序傳遞車型和視覺系統(tǒng)識(shí)別結(jié)果三者一致后，進(jìn)行車頂總層焊接工藝，完成后白車身進(jìn)入后續(xù)生產(chǎn)工位。白車身車頂總層安裝工位狀態(tài)如圖3所示。

圖3 白車身車頂總層安裝工位狀態(tài)

4 結(jié)論

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對汽車的需求將越來越個(gè)性化和多樣化。汽車生產(chǎn)商要想在激烈的市場競爭中利于不敗之地，必須在滿足客戶需求的同時(shí)，使用最少的成本實(shí)現(xiàn)最大的價(jià)值。這樣柔性自動(dòng)化生產(chǎn)車間將是汽車生產(chǎn)行業(yè)的并然趨勢，與之相匹配的車型識(shí)別技術(shù)也必將在未來的汽車生產(chǎn)行業(yè)中大放異彩。