智能隨動測量技術在汽車焊裝車間的研究與應用

謝明達，王人和，劉偉偉，張瑋

摘要：在線測量技術已廣泛地應用于汽車主機廠，用于提升生產過程中的質量控制。通過對在線隨動測量技術在焊裝車間完成線的應用，介紹了智能隨動測量技術的測量原理與系統構成，分析了智能隨動測量技術在完成線應用的優缺點，為后續項目采用此技術提供設計思路和參考。

關鍵詞：智能隨動測量；完成線；間隙與平順度

在科學技術飛速發展的今天，各個品牌汽車的主機廠競爭已進入到白熱化階段，汽車的產品質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，它的狀態好壞會對消費者是否購買此品牌汽車產生影響。北京奔馳在未使用智能隨動測量技術之前，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。

系統構成

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

智能隨動測量系統的構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。智能隨動測量系統的構成如圖2所示，展示了系統的各個硬件組成。

測量原理

1.車身位置識別

對于隨動測量系統來說，如何準確識別出車身位置是關鍵因素，本文介紹的智能隨動測量系統主要通過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通信送板鏈的運轉速度，車身隨著板鏈向前傳輸，如圖3所示，當傳輸到位置1時，觸發編碼器。此時照相機開始工作，通過識別車身輪廓進行位置追蹤。待車身傳輸到位置2時，此時測量系統控制器通過對比車身的標準位置與實際位置之間的位置偏差，結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。

工藝應用

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

智能隨動測量系統的具體工藝內容及流程如下：

1）白車身通過板鏈輸送系統傳送至本工位，并觸發智能隨動測量系統觸發器。

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

3）測量系統實時讀取編碼尺數值計算車身的當前位置，并結合初始車身坐標系的偏移值，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，按照已完成示教調試程序進行逐點測量。

4）機器人完成測量后，通過PLC與生產管理系統將測量結果上傳至指定系統供相關人員分析和使用。

結語

通過描寫智能隨動測量技術在焊裝完成線的應用，解決了傳統人工測量存在問題，主要體現在以下兩個方面：

1）采用機器人進行測量，測量程序一致性高，測量結果可信度高。

2）采用機器人取代人工裝配，節省操作工人。

智能隨動測量技術，是通過激光傳感器測量，收集車身尺寸數據。通過車身尺寸數據的收集和分析，能更好地提升和穩定車身質量水平。雖然該技術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、有經驗調試人員缺少等，但是該技術符合智能制造的發展方向，必將引領汽車制造測量技術的未來發展方向。

參考文獻：

[1] 胡津銘.激光在線測量在汽車車身尺寸監控中的應用[J].汽車實用術，2019（7）：48-49，65.

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