在線測量技術(shù)在白車身柔性化生產(chǎn)中的應(yīng)用

摘要：針對柔性化裝焊生產(chǎn)線在線測量系統(tǒng)，說明了系統(tǒng)組成、基本測量原理、系統(tǒng)控制原理，明確了系統(tǒng)精度要求，以實(shí)現(xiàn)尺寸測量值的校準(zhǔn)和補(bǔ)償。測量數(shù)據(jù)可視化管理系統(tǒng)IQ-VIS的使用，進(jìn)一步協(xié)助車間快速高效地進(jìn)行白車身尺寸精度分析和變化趨勢的預(yù)判，通過設(shè)置超差報(bào)警功能，實(shí)現(xiàn)對車身尺寸三級公差的智能化管理和質(zhì)量控制，可顯著降低不良車身對后續(xù)工序的影響。

關(guān)鍵詞：在線測量 白車身 機(jī)器人 測量傳感器

中圖分類號：U468.21； U466" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B" "DOI： 10.19710/J.cnki.1003-8817.20240054

Application of In-Line Measurement Technology in BIW Flexible

Production

Yang Jun

（Beijing Benz Automotive Co.， Ltd.， Beijing 101300）

Abstract： This paper introduces system composition， basic measurement principle and system control principle of the in-line measurement system used in BBAC body shop flexible production line， and defines the commissioning requirements for system accuracy guarantee to realize the calibration and compensation of dimensional measurement values. The use of the visual management system IQVIS further assists the body shop to quickly and efficiently analyze the dimensional accuracy of the body in white and predict the changing trend. By setting the out-of-tolerance alarm function， the intelligent management and quality control of the three-level tolerance of the body dimension can be realized， which can significantly reduce the impact of defective body on the subsequent processes.

Key words： In-line measurement， BIW， Robot， Measurement sensor

1 前言

車身尺寸精度是汽車生產(chǎn)制造過程中較為關(guān)注的質(zhì)量指標(biāo)之一，綜合反映了主機(jī)廠產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)制造過程的水平，因此，白車身尺寸精度的有效控制尤為重要。

傳統(tǒng)的車身尺寸檢測采用三坐標(biāo)測量機(jī)（Coordinate Measuring Machine，CMM）測量和線下檢具手工測量的方式[1]，需要車身離線檢測，測量頻次低、周期長，無法適應(yīng)現(xiàn)代化智能制造的要求，全面使用高效率、高精度的在線測量系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)對白車身尺寸的實(shí)時(shí)監(jiān)控是非常必要的。

某生產(chǎn)線在設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)劃引入基于激光掃描的非接觸式視覺在線測量技術(shù)，以提高生產(chǎn)效率，減少車身制造過程中尺寸波動(dòng)導(dǎo)致的不良品流出，實(shí)現(xiàn)對車身尺寸的精準(zhǔn)控制和波動(dòng)趨勢的精準(zhǔn)判斷。

2 在線測量在某生產(chǎn)線中的應(yīng)用

如圖1所示，某焊裝車間生產(chǎn)線Z1、Z2、Z3區(qū)域共計(jì)規(guī)劃13個(gè)在線測量工位，對所有的關(guān)鍵總成（前端總成、后端總成、下車體總成、側(cè)圍外板總成-左/右、車身Z2.3總成、所有外覆蓋件總成）100%配備車身尺寸在線測量系統(tǒng)。車間生產(chǎn)分為2條獨(dú)立生產(chǎn)線，一條為2+0兩車型柔性的燃油車生產(chǎn)線，一條為3+1三車型柔性的電動(dòng)車生產(chǎn)線，均同時(shí)規(guī)劃對所有分總成進(jìn)行測量的能力。

要實(shí)現(xiàn)多車型共線，就必須滿足不同車型白車身下部的定位需求。當(dāng)各車型差異較小時(shí)，可直接采用傳統(tǒng)氣缸機(jī)械切換的方式；當(dāng)多車型地板定位孔位置差異較大時(shí)，機(jī)械切換方式將不再可行。本文針對3車型（SUV+轎車）電動(dòng)車生產(chǎn)線設(shè)計(jì)使用高柔性伺服定位裝置（NC Locator），其X軸實(shí)現(xiàn)縱向往復(fù)移動(dòng)，Y軸實(shí)現(xiàn)橫向往復(fù)移動(dòng)，Z軸實(shí)現(xiàn)升降往復(fù)移動(dòng)，如圖2所示。根據(jù)不同工件的定位孔位置，以伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過控制系統(tǒng)程序控制其運(yùn)動(dòng)軌跡來調(diào)整X、Y、Z軸，由Z軸頂端的定位銷或夾緊單元?dú)飧淄瓿啥ㄎ谎b夾任務(wù)，以實(shí)現(xiàn)精確定位，其實(shí)際精度可達(dá)±0.1 mm，根據(jù)NC型號不同，最大可達(dá)范圍達(dá)400 mm。

以前端總成在線測量工位為例，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)三車型測量需單獨(dú)設(shè)計(jì)和放置3臺(tái)檢測夾具以適應(yīng)不同車型分總成，占地面積大。而如圖3所示使用NC Locator后僅需設(shè)計(jì)4個(gè)高柔性定位單元集成在1臺(tái)檢測夾具上，極大減少了設(shè)備占地面積。當(dāng)PLC傳遞車型信號給NC單元后，定位銷或夾緊單元將依據(jù)車型程序自動(dòng)移動(dòng)到匹配車型的坐標(biāo)定位位置，接著抓件機(jī)器人將前端分總成零件放置在檢測夾具上后，測量機(jī)器人即可啟動(dòng)測量程序。

測量程序的設(shè)計(jì)需在滿足生產(chǎn)線節(jié)拍的前期下規(guī)劃，以燃油車2+0兩車型為例，設(shè)計(jì)生產(chǎn)節(jié)拍18 JPH，生產(chǎn)凈節(jié)拍主線為153 s，在滿足規(guī)劃節(jié)拍為時(shí)間前提下，Z1和Z2的在線檢測系統(tǒng)能夠在正常生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)內(nèi)對總成進(jìn)行100%測量。Z3外覆蓋件設(shè)計(jì)為多車型批次生產(chǎn)模式，節(jié)拍為76 s，由于其生產(chǎn)節(jié)拍較高故需保障最低20%的測量頻次。以Z2.3在線測量工位為例（圖4），工位間使用精度臺(tái)車輸送+升降機(jī)構(gòu)定位，時(shí)間為62 s，機(jī)器人單點(diǎn)測量時(shí)間約為3 s，計(jì)算得出單臺(tái)機(jī)器人1個(gè)節(jié)拍內(nèi)可測量點(diǎn)最大多30個(gè)。本工位規(guī)劃4臺(tái)在線測量機(jī)器人，在設(shè)計(jì)節(jié)拍內(nèi)可測量總計(jì)120個(gè)點(diǎn)，而車身尺寸重點(diǎn)控制點(diǎn)為240個(gè)，因此，將所有測量點(diǎn)分為A、B程序進(jìn)行控制并設(shè)計(jì)其可在2個(gè)節(jié)拍循環(huán)內(nèi)完成全部測量。測量點(diǎn)選取需重點(diǎn)考慮后續(xù)裝配功能點(diǎn)、關(guān)鍵工序點(diǎn)、產(chǎn)品特征點(diǎn)等，在本工位測量點(diǎn)集中在車身前端定位、側(cè)圍定位、鉸鏈安裝點(diǎn)、尾門和尾燈的安裝點(diǎn)等[2]。

3 在線測量系統(tǒng)組成和技術(shù)原理

3.1 系統(tǒng)組成

在線測量系統(tǒng)主要是由測量機(jī)器人、測量傳感器、工裝夾具、檢測校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)、測量系統(tǒng)控制柜、可編程邏輯控制器（Pragrammable Logic Conrtoller，PLC）、數(shù)據(jù)分析軟件及輔助設(shè)施等組成[3-4]，發(fā)動(dòng)機(jī)罩總成生產(chǎn)線在線測量工位如圖5所示。

系統(tǒng)組成如下：

a.測量機(jī)器人。使用德國庫卡KR180 R2900 prime系列機(jī)器人，并提前預(yù)裝測量工具軟件包，機(jī)器人管線包和測量傳感器安裝在其1-6軸上，由于測量點(diǎn)多、軌跡復(fù)雜，需要保證管線包系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在測量過程中，機(jī)器人和PLC、測量控制系統(tǒng)間相互通信，最終完成測量工作。

b.測量傳感器。焊裝生產(chǎn)線有2個(gè)電氣規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)Integra 5和Integra 6，分別對應(yīng)使用2個(gè)品牌的傳感器ISRA和Perceptron（圖6），均由視覺相機(jī)和激光發(fā)射器組成。其中Perceptron 3D傳感器擅長測量難測的特征，如大孔、螺紋螺母和螺栓等，有多種尺寸供選擇。此外，可通過編程掃描密度、激光線的長度和方向，在一個(gè)位置捕獲多個(gè)零件特征來確保零件或過程信息的精確和重復(fù)性。2種測量傳感器采購成本接近，僅是由于生產(chǎn)線電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求不同而選擇不同品牌的傳感器。

c.測量系統(tǒng)控制柜。控制柜是測量系統(tǒng)的核心部件，承擔(dān)著數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)分析、參數(shù)設(shè)置以及與機(jī)器人/PLC之間的交互通信等任務(wù)，主要由圖像處理系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)等組成。

d.測量工裝夾具。根據(jù)不同的零件級別需設(shè)計(jì)對應(yīng)的工裝夾具，以保證零件的重復(fù)測量精度。工裝夾具的定位基準(zhǔn)和零件的定位基準(zhǔn)保持一致，并與CMM采用的測量基準(zhǔn)相同。Z1下車體總成、車身Z2.3車身總成由精度臺(tái)車輸送到工位后，升降機(jī)構(gòu)將白車身和精度臺(tái)車分離，放置到定位工裝夾具上進(jìn)行精定位。其他分總成，如側(cè)圍外板總成、外覆蓋件總成等均由機(jī)器人抓取后放置在單獨(dú)設(shè)計(jì)的測量工裝夾具上進(jìn)行精定位測量。

e.檢測校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)。依據(jù)2種電氣規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)的不同，現(xiàn)場有2種形式的校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)（圖7），一種為9面體金字塔形式的校準(zhǔn)塊（共用2個(gè)立柱，單獨(dú)立柱B，立柱A+側(cè)面的立柱C），一種為空間4球形結(jié)構(gòu)（共有3個(gè)單獨(dú)測量立柱）。

f. PLC。負(fù)責(zé)測量系統(tǒng)的信息傳輸、信號傳遞，并將車型信息告知測量機(jī)器人，以調(diào)取相應(yīng)的測量程序。

h. IQ-VIS數(shù)據(jù)分析軟件。負(fù)責(zé)所有測量數(shù)據(jù)的最終查詢、統(tǒng)計(jì)和公差分析，可以直觀地展示數(shù)據(jù)進(jìn)行日常分析，其可按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置上/下偏差值進(jìn)行預(yù)警管理，當(dāng)超差后，可以實(shí)現(xiàn)感知器報(bào)警和機(jī)器人停止測量來提醒尺寸工程師進(jìn)行干預(yù)和分析。

i.輔助設(shè)施。除主要測量設(shè)備以外，需構(gòu)建部分輔助設(shè)施以滿足測量要求，包括護(hù)布遮擋和混凝土基座。強(qiáng)烈的太陽光照射和反射將導(dǎo)致傳感器無法正常測量，需在工位中使用防護(hù)布整體遮蓋以消除光漫反射的影響，如圖8所示。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求每個(gè)在線測量機(jī)器人下方安裝混凝土基座以消除廠房地面條件的影響（圖9），此外，在線測量工位應(yīng)避免設(shè)置于存在地面伸縮縫的位置。混凝土基座和機(jī)器人之間也要由鋼板連接，如機(jī)械連接不穩(wěn)定，將直接導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。

3.2 技術(shù)原理

3.2.1 測量原理

測量系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，傳感器測頭內(nèi)部的發(fā)射器發(fā)出的激光直接掃描到零件輪廓上后，光束會(huì)發(fā)生反射并反饋至鏡頭后成像于電荷耦合器件（Charge Coupled Device，CCD）（成像屏幕）上形成可測量的數(shù)字化圖像[5]，通過反射光的角度、幾何距離等，并結(jié)合三角法計(jì)算原理、圖像數(shù)據(jù)處理技術(shù)即可得到被測零件與傳感器的實(shí)際距離（圖10），輪廓線在CCD中形成線條的位置隨零件表面的三維空間位置變化而變化。

典型的三角測量原理公式為[6]：

R = B×F/X （1）

式中：B為激光發(fā)射器光軸和接收透鏡光軸的間距，F(xiàn)為接收透鏡的實(shí)際焦距，X為接收圖像點(diǎn)和透鏡光軸的間距，R為零件被測距離。

B和F可提前測得，因此只要測出X的實(shí)際值，就可通過式（1）計(jì)算出R。X可通過高分辨率的CCD測量測量傳感器在設(shè)備出廠前需進(jìn)行標(biāo)定，確保視野范圍內(nèi)的光線位置變動(dòng)量均可被準(zhǔn)確測量。

通過三角測量原理得到零件和傳感器的距離后，依然需要通過全面的系統(tǒng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換才可以推導(dǎo)出白車身測量特征值的坐標(biāo)值偏差：

（X，Y，Z）sensor·T·BX·RX =（X，Y，Z）Car" "（2）

式中：T為機(jī)器人6軸法蘭盤中心坐標(biāo)系和測量傳感器坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換系數(shù)，BX為機(jī)器人底座坐標(biāo)系和車身坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換系數(shù)，RX為機(jī)器人6軸法蘭盤中心坐標(biāo)系到機(jī)器人底座坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換（圖11）。

隨著機(jī)器人的連續(xù)工作，電動(dòng)機(jī)內(nèi)部溫度升高，將使測量精度下降，TCP產(chǎn)生漂移現(xiàn)象，測量誤差將增大。規(guī)劃在測量機(jī)器人周圍安裝3個(gè)校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，機(jī)器人每完成一個(gè)測量循環(huán)即對其中一個(gè)基準(zhǔn)進(jìn)行測量，規(guī)劃3個(gè)節(jié)拍完成3組校準(zhǔn)溫度的補(bǔ)償，以修正和補(bǔ)償溫度變化導(dǎo)致的TCP漂移和測量誤差，通過基準(zhǔn)球的測量重新擬合一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的機(jī)器人模型，并用此模型來補(bǔ)償白車身尺寸的測量值，以消除溫度波動(dòng)對測量結(jié)果的干擾[5]。

出現(xiàn)T和BX在初次標(biāo)定后一般不再發(fā)生變化，只有RX由于機(jī)器人溫度變化而導(dǎo)致坐標(biāo)值出現(xiàn)偏移和波動(dòng)，可通過溫度補(bǔ)償測量即基準(zhǔn)的定期校準(zhǔn)和修正來確定最終的坐標(biāo)系。

2種測量傳感器系統(tǒng)的測量原理略有不同。ISRA測量系統(tǒng)拍攝照片后根據(jù)灰度識(shí)別特征的輪廓進(jìn)而計(jì)算其位置，整個(gè)測量過程快速高效。如圖12所示Perceptron測量系統(tǒng)利用傳感器發(fā)射的激光線由上至下進(jìn)行掃描，生成一系列激光線組合成3D點(diǎn)云后識(shí)別輪廓進(jìn)行位置計(jì)算，此掃描點(diǎn)云可以測量的特征點(diǎn)更加豐富，測量精度更高。不同特征的掃描時(shí)間取決于掃描零件的范圍大小，一般不超過2 s，其相對于ISRA直接拍照方式的測量速度稍慢。

3.2.2 系統(tǒng)控制原理

測量過程的基本控制原理如圖13所示，當(dāng)車身或者分總成傳輸至測量工位后，PLC將識(shí)別的車型信息傳遞至測量控制器。測量控制器依據(jù)車型信息調(diào)用對應(yīng)的測量子程序，并經(jīng)過內(nèi)部通信模塊IQ.Rob傳遞程序信息至機(jī)器人。IQ.Rob作為數(shù)據(jù)傳輸中樞，起著協(xié)調(diào)機(jī)器人、測量系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)的關(guān)鍵作用。然后機(jī)器人啟動(dòng)測量程序進(jìn)行車身或分總成的測量，測量傳感器將測量特征、測量角度等信息通過IQ.Rob實(shí)時(shí)傳遞至RoVis圖像處理系統(tǒng)，兩者間通過基于TCP/IP協(xié)議接口進(jìn)行通信。RoVis為用戶提供了直觀和清晰的數(shù)據(jù)組展示，表格式的數(shù)據(jù)排列允許用戶對其進(jìn)行快速的參數(shù)化處理。光學(xué)傳感器SGS3D獲取檢測點(diǎn)信息，并利用數(shù)學(xué)處理算法對測量圖像進(jìn)行評估和計(jì)算。待IQ.Rob收集完所有的測量數(shù)據(jù)、機(jī)器人溫度補(bǔ)償?shù)群笤偌袀鬟f至測量控制器，測量控制器一方面將測量數(shù)據(jù)結(jié)依據(jù)已設(shè)定的公差和判斷結(jié)果反饋至PLC進(jìn)行車輛放行或報(bào)警，另一方面將測量數(shù)據(jù)傳輸至用戶的終端電腦并利用IQ-VIS軟件進(jìn)行可視化分析。

3.2.3 在線測量精度

現(xiàn)場使用的在線測量技術(shù)是以工藝監(jiān)控為目的的相對尺寸測量系統(tǒng)，其測量技術(shù)及測量結(jié)果建立在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡校準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，因此需要與質(zhì)量部門CMM的測量結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性校準(zhǔn)，即用更高階的、更準(zhǔn)確的測量結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證、定期校準(zhǔn)以獲得更精確的測量數(shù)據(jù)。車身或分總成的重復(fù)精度由工裝夾具保證，機(jī)器人測量軌跡的準(zhǔn)確性由機(jī)器人的重復(fù)精度保證。現(xiàn)場使用的3D掃描傳感器的測量精度為±0.05 mm，使用的庫卡機(jī)器人重復(fù)定位精度為±0.2 mm，工裝夾具的定位精度為±0.1 mm，可得出在線測量系統(tǒng)的綜合重復(fù)性精度σ為±[0.052+0.22+0.12]=±0.23 mm。

3.3 調(diào)試要求

在線測量系統(tǒng)在正式啟用前，需進(jìn)行大量的調(diào)試和驗(yàn)證工作，只有當(dāng)系統(tǒng)的重復(fù)性、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性得到保證后，才具備最終使用條件[7-9]。具體的測量調(diào)試包括如下步驟：

a.穩(wěn)定性測試。測量過程中要求定位工裝和車身或分總成不分離，一直處于靜態(tài)夾緊的工況下，機(jī)器人對車身或分總成進(jìn)行50次重復(fù)測量，以驗(yàn)證測量設(shè)備的能力。基于測量系統(tǒng)分析（Measurement System Analysis， MSA）測量方法1的要求[10]，所有測量點(diǎn)的重復(fù)精度能力系數(shù)Cg≥1.67即視為結(jié)果合格有效[11]（表1）。

b.動(dòng)態(tài)性測試。測量設(shè)備的測量能力需要考慮工裝夾具精度的影響，測量過程中車身或分總成進(jìn)入工位后，按程序完成定位、夾緊、測量、傳輸至下一工位步驟，整個(gè)測量過程需和正常系列化生產(chǎn)工序保持一致，要求相同的測量程序、機(jī)器人測量角度、測量距離等，整個(gè)測量需重復(fù)進(jìn)行25次。基于MSA測量方法1的要求，所有測量點(diǎn)的重復(fù)精度能力系數(shù)Cg≥1.33即視為結(jié)果合格有效（表2）。車身輸送過程分為2種情況：車身由精度臺(tái)車輸送至測量工位后，接著升降機(jī)構(gòu)將車身舉起放置到定位工裝夾具上；下車身或各側(cè)圍、車門、發(fā)動(dòng)機(jī)罩等分總成由機(jī)器人直接抓取放置到測量工裝夾具上。

c.偏移測試。將車身或者分總成輸送至測量工位后，進(jìn)行5次重復(fù)性測量作為基準(zhǔn)值。然后將車身或分總成向坐標(biāo)軸X、Y、Z每個(gè)方向分別單獨(dú)偏移±2 mm，偏移過程可通過移動(dòng)機(jī)器人底座坐標(biāo)來實(shí)現(xiàn)，最后再次對車身或分總成進(jìn)行5次測量。如果最終理論計(jì)算的偏移量和實(shí)際測量偏移量的偏差在±0.2 mm以內(nèi)即證明測量結(jié)果合格有效（表3）。

d.重復(fù)性及再現(xiàn)性測試。考慮零件精度對測量系統(tǒng)的影響，至少安排5臺(tái)車身或分總成進(jìn)行測試。車身或分總成進(jìn)入工位后，完成定位、夾緊、測量、傳輸至下一工位，整個(gè)過程重復(fù)進(jìn)行4次。基于MSA測量方法3的要求，如果最終所有測量點(diǎn)的重復(fù)性和再現(xiàn)性代表值%EV或%GRR數(shù)據(jù)在0～20%之間，即視為測量系統(tǒng)設(shè)備的檢測能力合格有效（表4）。

e.Correlation相關(guān)性測試。通過對5臺(tái)車身或者分總成的在線測量數(shù)據(jù)和質(zhì)量部門三坐標(biāo)測量結(jié)果進(jìn)行比對，如果有90%測量點(diǎn)的差異幅度≤0.2 mm即認(rèn)為測試通過。

f.耐久性測試。對車身或分總成進(jìn)行24 h不間斷測量，測量過程中要求定位工裝和車身或分總成不分離。測量從機(jī)器人冷啟動(dòng)狀態(tài)下開始進(jìn)行，整個(gè)測量過程無測量報(bào)錯(cuò)或故障即視為測試通過。

g.溫度補(bǔ)償測試。測試目的為驗(yàn)證機(jī)器人溫度補(bǔ)償?shù)挠行裕瑴y試從機(jī)器人冷啟動(dòng)狀態(tài)下開始不間斷連續(xù)測量4 h，測量過程中定位工裝和車身或分總成不分離。機(jī)器人對校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行測量以補(bǔ)償溫度偏差，所有測量數(shù)據(jù)曲線和機(jī)器人運(yùn)行工作溫度曲線一一對應(yīng)進(jìn)行分析。最終如果無測量系統(tǒng)報(bào)錯(cuò)、測量值無異常波動(dòng)或測量值正常波動(dòng)范圍在±0.2 mm內(nèi)即視為測試通過。

3.4 測量數(shù)據(jù)分析和管理

在線測量系統(tǒng)持續(xù)輸出大量的測量數(shù)據(jù)，為此需建立有效的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、可視化和計(jì)算分析，便于對車身尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，對異常波動(dòng)和精度變化趨勢進(jìn)行預(yù)警管理。

3.4.1 IQ-VIS數(shù)據(jù)分析

如圖14所示，IQ-VIS軟件廣泛應(yīng)用于焊裝工藝過程在線測量系統(tǒng)的白車身尺寸測量數(shù)據(jù)輸出，其可作為數(shù)據(jù)庫單獨(dú)使用，也可用于數(shù)據(jù)采集、在線監(jiān)控、可視化顯示和分析生產(chǎn)過程中車身質(zhì)量相關(guān)的測量數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)等。系統(tǒng)軟件擁有完整的數(shù)據(jù)庫、結(jié)構(gòu)樹、界面顯示、公差設(shè)置等功能[12]。

IQ-VIS系統(tǒng)軟件主要提供以下要功能：

a.在線測量監(jiān)控，通過使用不同顏色和形狀的色塊代表測量零件的尺寸狀態(tài)，每個(gè)色塊代表一個(gè)零件，通過設(shè)置可顯示最新的50件零件狀態(tài)。綠色代表尺寸處于公差范圍內(nèi)結(jié)果合格，黃色代表超1級公差，紅色代表超2級公差，深紅色代表超3級公差。正方形代表測量成功，三角形代表測量失敗。

b.分析評估，該功能可選擇固定時(shí)間內(nèi)前10位的超差報(bào)警質(zhì)量停止報(bào)警（Quality-Stop， Q-stop）數(shù)據(jù)，通過問題清單能直觀看到問題點(diǎn)、報(bào)警次數(shù)、問題工位及占比情況，提醒工程師及時(shí)進(jìn)行干預(yù)并采取有效優(yōu)化措施。

c.可視化報(bào)告，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和整理將某個(gè)零件的測量點(diǎn)在一定時(shí)間內(nèi)所有測量值的變化趨勢輸出報(bào)告，用于零件尺寸狀態(tài)追蹤，便于對產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備過程能力進(jìn)行預(yù)測和控制。

d.數(shù)據(jù)比對，可實(shí)現(xiàn)測量數(shù)據(jù)與三坐標(biāo)數(shù)據(jù)的對比分析，輸出一致性評估結(jié)果，并協(xié)助進(jìn)行相關(guān)性校準(zhǔn)。

3.4.2 相關(guān)性校準(zhǔn)

相關(guān)性測試完成后，為保證在線測量數(shù)據(jù)的可靠性，仍需定期將在線測量的數(shù)據(jù)與質(zhì)量部門CMM測量數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性比對。對于數(shù)據(jù)有偏差的測點(diǎn)，在對比過程中，軟件會(huì)自動(dòng)生成偏移值，將其導(dǎo)入在線測量系統(tǒng)調(diào)整在線測量的數(shù)值，使之更貼近于精度更高的三坐標(biāo)數(shù)值[13]。表5所示為精度臺(tái)車部分點(diǎn)相關(guān)性校準(zhǔn)示例，在線測量和三坐標(biāo)測量系統(tǒng)的偏差值全部在-0.08～0.1 mm范圍內(nèi)，滿足±0.2 mm的質(zhì)量要求，兩者測量系統(tǒng)的相關(guān)度較高，通過對其偏移值的設(shè)置和優(yōu)化，可使其結(jié)果無限趨近三坐標(biāo)測量。

3.4.3 測量系統(tǒng)報(bào)警Q-stop

在線測量系統(tǒng)的使用可精準(zhǔn)和實(shí)時(shí)反饋車身尺寸的數(shù)據(jù)波動(dòng)，通過對數(shù)據(jù)的檢查和分析可對車身生產(chǎn)線進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控。當(dāng)個(gè)別測量點(diǎn)出現(xiàn)異常時(shí)，需設(shè)置應(yīng)急反應(yīng)流程和相關(guān)的設(shè)備報(bào)警來提醒現(xiàn)場進(jìn)行人工干預(yù)和分析。要實(shí)現(xiàn)此目的，首先需進(jìn)行公差范圍的設(shè)定，車身在線測量按照三級公差管理和設(shè)定。一級公差為產(chǎn)品設(shè)計(jì)公差，與三坐標(biāo)的公差保持一致，當(dāng)車身數(shù)據(jù)超差時(shí)，設(shè)備不需停線報(bào)警，如圖15所示一級公差為±1.0 mm。二級公差為預(yù)警公差，主要目的為提示測量點(diǎn)偏差超限，針對每個(gè)車身零件和測點(diǎn)位置的不同，工程師可在測量系統(tǒng)軟件內(nèi)智能化定義設(shè)備停機(jī)報(bào)警前連續(xù)測量超差數(shù)量。項(xiàng)目調(diào)試階段可嚴(yán)格設(shè)置每個(gè)件出現(xiàn)二級超差即設(shè)備Q-stop停機(jī)，待后期設(shè)備調(diào)試穩(wěn)定后，可逐步將此頻次放寬至連續(xù)2～3件，圖15中二級公差為±1.3 mm。三級公差為停機(jī)報(bào)警公差，所有車身件和測量點(diǎn)每次出現(xiàn)三級超差后，設(shè)備立即Q-stop停機(jī)，需即刻對故障進(jìn)行檢查和分析，圖15中三級公差為±1.5 mm。測量報(bào)警Q-stop功能的開啟和使用，可有效避免批量尺寸波動(dòng)的問題車身傳遞至后續(xù)噴漆和總裝而影響系列化生產(chǎn)的正常工藝裝配，對提高車身質(zhì)量和精度、識(shí)別不合格品提供了有效的管理識(shí)別工具[1，14]。

4 結(jié)束語

某焊裝生產(chǎn)線通過在線測量監(jiān)控技術(shù)的成功引入和使用，實(shí)現(xiàn)了對車身尺寸關(guān)鍵控制點(diǎn)的100%檢測，有效規(guī)避了批量不良車的流轉(zhuǎn)，提高了質(zhì)量控制效率[15]。IQ-VIS數(shù)據(jù)分析軟件可以快速有效地監(jiān)控白車身尺寸的精度數(shù)據(jù)和波動(dòng)趨勢，為車身狀態(tài)的穩(wěn)定提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和硬件保障。在線測量檢測過程中的時(shí)效性、穩(wěn)定性、高精度以及高智能化都是現(xiàn)代化智能制造的卓越體現(xiàn)，是未來重點(diǎn)發(fā)展和深度開發(fā)的方向。

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