朱力友，宋衍國

（1.一汽大眾汽車有限公司，吉林 長春 130011；2.機械工業(yè)第九設(shè)計研究院有限公司，吉林 長春 130011）

1 背景

所謂的細密封涂膠，是指車體在四門兩蓋和流水槽等部位的涂膠部分，也被稱為外板膠。由于細密封涂膠工藝是外觀膠條（總裝裝配后屬可見部位），膠條平直、整齊、美觀，對膠條的寬度和厚度都有嚴格的規(guī)定，人工打膠靈活性大且質(zhì)量可以目視化及時控制，所以目前大部分涂裝工廠細密封部分還是采用人工打膠。但是隨著人工成本的增加，機器人取代人工打膠成為大趨勢。但是機器人噴涂細密封膠條，調(diào)試難度高，優(yōu)化時間持續(xù)時間長，調(diào)試過程中即使是同一臺車多次噴涂都有可能產(chǎn)生不同的噴涂質(zhì)量，且后期生產(chǎn)過程中質(zhì)量容易出現(xiàn)波動。

2 項目介紹

2.1 前期分析

由于車身細密封涂膠對于機器人的高精度要求，機器人必須具備視覺識別系統(tǒng)，代替“人眼”識別四門兩蓋折邊需要進行密封的區(qū)域[1]。細密封涂膠視覺系統(tǒng)可以提供三重檢測，車身位置檢測矯正系統(tǒng)、槍嘴檢測矯正系統(tǒng)、軌跡路徑檢測矯正系統(tǒng)。

2.1.1 車身位置檢測矯正系統(tǒng)（圖1），下文簡稱3D檢測系統(tǒng)。

當(dāng)車體到達PVC 涂膠工位時，并觸發(fā)相應(yīng)的VMT 視覺系統(tǒng)的檢測計劃，一方面對得到的車型代碼進行確認，另一方面根據(jù)從PLC控制系統(tǒng)得到的車型代碼進行當(dāng)前車體的定位工作；即根據(jù)該車型的各個固有標(biāo)記進行特征匹配來確定當(dāng)前車體的方位偏差。這些工作完畢后，VMT 視覺系統(tǒng)便可以將計算的方位校正失量通過 PLC 傳送給各涂膠機器人,此工作即完成了車身位置矯正檢測。也稱為3D檢測，主要矯正的是車身位置偏差。

圖1 車身位置檢測矯正系統(tǒng)

2.1.2 槍嘴檢測矯正系統(tǒng)（圖2），下文簡稱DK檢測系統(tǒng)

圖2 槍嘴檢測矯正系統(tǒng)

一臺車的細密封膠條有很多條，根據(jù)不同的車身部位可能要用不同的槍嘴才能滿足涂膠需求。所以在一個節(jié)拍內(nèi)一個機器人會承擔(dān)多條膠條的任務(wù)，有可能需要更換槍嘴。為了保證涂膠質(zhì)量，更換槍之后要執(zhí)行排膠和清潔工藝程序。每一次更換槍嘴，槍嘴控制點的工件坐標(biāo)都會變化， 所以必須通過攝像頭檢測槍嘴形狀，在變形量較小的情況下反饋機器人修正動作，變形量較大的情況下及時發(fā)出報警[2]。在實際生產(chǎn)中，更換槍嘴的整個過程中，可能造成槍嘴的控制點偏移過大、排膠后清潔不干凈等問題，這些問題導(dǎo)致涂膠質(zhì)量不達標(biāo)。但是下一次更換槍嘴后這種質(zhì)量缺陷卻消失了，甚至?xí)霈F(xiàn)間歇性發(fā)生質(zhì)量波動，這種波動也被稱作“幽靈缺陷”。

2.1.3 軌跡路徑檢測矯正系統(tǒng)，下文簡稱BK檢測系統(tǒng)。

圖3 激光照射車身指定點

圖4 采集的圖像

以車門涂膠舉例；每一個車體,車門和整車匹配精度不同，車門的開合度也不同。通過激光照射車身指定點 （圖3），使用攝像頭采集激光反饋成像，（如圖 4）。精確計算需要進行涂膠折邊的實際位置與制作模板時候的位置的坐標(biāo)差值，并反饋給機器人。相對于車身位置檢測系統(tǒng)，BK檢測范圍小，但檢測精度高，相當(dāng)于高精度校準(zhǔn)待涂膠件的位置。

如表1所示，如此高的補正精度才能保證涂膠質(zhì)量。緊張的生產(chǎn)過程中出現(xiàn)質(zhì)量波動，如何快速判斷并查找出原因是問題的關(guān)鍵。每個現(xiàn)場的檢測范圍設(shè)定和補正精度和參數(shù)設(shè)定以及初始模板制作有關(guān)系。表1展示的為長春某車間的情況。

表1 各種檢測類型的檢測范圍和補正精度

2.2 方案介紹

為快速確定質(zhì)量波動的原因，我們PVC優(yōu)化小組對一個節(jié)拍內(nèi)的可能影響的質(zhì)量波動的因素做了深入的分析，分析后得出結(jié)論，在更換噴槍、排膠、吹凈噴槍這幾個環(huán)節(jié)中容易產(chǎn)生偏差，路徑軌跡矯正是很精細的一個矯正環(huán)節(jié)，這個環(huán)節(jié)也容易導(dǎo)致質(zhì)量的不穩(wěn)定。綜合以上各種因素，我們增加了幾種檢測手段，可以檢測出其中某個環(huán)節(jié)是否存在不穩(wěn)定的因素導(dǎo)致質(zhì)量波動。

3 方案實施

3.1 DK單獨檢測模式

3.1.1 DK單獨檢測模式的簡介

DK單獨檢測功能是為了在出現(xiàn)質(zhì)量問題時，方便單獨檢測某一個或幾個槍嘴狀態(tài)而增加的新功能。使用本功能可以方便的單獨對懷疑狀態(tài)不好的槍嘴進行DK檢測，并且可以在VMT控制界面中查看DK檢測結(jié)果，用于判定槍嘴狀態(tài)。

以一個車型前后門分別使用一種槍嘴為例，2號槍嘴負責(zé)前門噴涂，3號槍嘴負責(zé)后門噴涂，新增的A車型DK檢測功能共有5種模式。

1）4200—2號噴嘴—無換槍有排膠過程檢測；

2）4210—2號噴嘴—無換槍無排膠過程檢測；

3）4220—3號噴嘴—無換槍有排膠過程檢測；

4）4230—3號噴嘴—無換槍無排膠過程檢測；

5）4240—2號3號噴嘴更換且都檢測—換槍無排膠過程檢測；

3.1.2 DK檢測功能的實現(xiàn)方法

DK檢測功能主要包含了槍嘴更換工藝、排膠和吹掃工藝、DK照相檢測工藝三個部分。首先需要編輯好這三部分的程序，如下圖5-7所示。

圖5 槍嘴更換程序

圖6 排膠及吹掃程序

圖7 DK照相檢測程序

首先需要在車型列表中增加新的車型代碼，如下圖8可以清晰明了的看到 4200—4240車型代碼所對應(yīng)的五種檢測程序。將上述程序都放在對應(yīng)的車型程序內(nèi)，寫入相應(yīng)噴嘴號，并在需要時進行過度和邏輯變換即可實現(xiàn)DK單獨檢測功能，每一種檢測模式都作為一種車型程序進行執(zhí)行。

圖8 車型對應(yīng)列表

3.1.3 DK檢測功能的使用方法

（1）DK檢測啟用條件

1）站內(nèi)有A車身或者設(shè)置一個虛擬的占位信號；

2）占位及鎖緊信號都具備；

3）機器人及VMT系統(tǒng)處于自動狀態(tài)，DK攝像頭表面干凈；

4）機器人自動，噴嘴及相應(yīng)的噴嘴座狀態(tài)正常；

（2）DK檢測使用方法

1）滿足使用條件；

2）站出口鎖定；

①在釋放傳輸裝置選項中將出口鎖定；

②在操作面板上將輸送停止；

（3）在操作界面中使用數(shù)據(jù)編輯功能對站內(nèi)車身數(shù)據(jù)進行更改，如下圖9；

圖9 車身數(shù)據(jù)修改

（4）在操作界面上點擊“重新啟動應(yīng)用程序”；

（5）在VMT界面中查看DK檢測結(jié)果，如下圖10和11。

圖10 DK檢測圖像

圖11 DK檢測結(jié)果

實際使用過程中，根據(jù)自己的需求選擇同一個程序進行多次檢測。例如：不更換槍嘴用新的噴嘴測量10次；更換槍嘴用新的噴嘴測量10次；不更換槍嘴，但是要排膠清潔，用新的噴嘴測量10次；還可以使用舊的槍嘴做同樣的檢測，得出的數(shù)據(jù)和新槍嘴得出的結(jié)果對比。通過不同的組合方式可以判斷出哪個環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題。多次檢測后做出VMT檢測結(jié)果數(shù)據(jù)曲線，會發(fā)現(xiàn)檢測結(jié)果會在一定的范圍內(nèi)波動，如果在大量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)個別結(jié)果偏移過大，則可以找到造成波動過大的原因。

3.2 BK單獨檢測模式

3.2.1 BK單獨檢測模式的簡介

BK檢測功能是為了在出現(xiàn)質(zhì)量問題時，方便單獨檢測車身及BK傳感器的狀態(tài)而增加的新功能。使用本功能可以方便的單獨對懷疑狀態(tài)不好的 BK傳感器進行測試，并且可以在VMT控制界面中查看BK檢測結(jié)果，用于判定BK傳感器狀態(tài)。

3.2.2 BK檢測功能的實現(xiàn)方法

新增的A車型-BK檢測功能有1種模式。

（1）整車BK檢測，其中包括以下幾個步驟。

圖12 BK檢測功能主程序

槍嘴更換；

排膠及吹掃；

DK檢測；

BK檢測；

觀察VMT結(jié)果。

（2）編輯BK檢測的功能程序，如下圖12和圖13；

將BK檢測作為4250車型來處理（如圖14），將DK檢測和上述BK檢測程序都放在T88BK車型程序內(nèi)，并在需要時進行過度以及邏輯變換即可實現(xiàn)BK檢測功能。

圖14 車型列表

3.2.3 BK檢測功能的使用方法

（1）BK檢測啟用條件

1）站內(nèi)有A車身且四門及兩側(cè)前翼子板齊全；

2）站位及鎖緊信號都具備；

3）機器人及VMT處于自動狀態(tài)，BK、DK攝像頭表面干凈；

4）機器人自動，噴嘴及相應(yīng)的噴嘴座狀態(tài)正常。

（2）BK檢測使用方法

和上述DK檢測使用方法基本一樣，不同點是在選擇車型程序的時候要選擇4050。

最后仍然是在VMT界面中查看BK檢測結(jié)果，但是結(jié)果顯示和DK有所不同。可以看到補正失量，也可以看到單個點的檢測數(shù)值。

實際使用過程中，可以根據(jù)自己的需要設(shè)定實驗內(nèi)容。例如：BK檢查測量10次；做一個點對點程序后，輕微移動車身或者車門后測試10次。多次做BK檢測，得到VMT檢測結(jié)果數(shù)據(jù)，根據(jù)VMT的檢測數(shù)值可以判斷BK傳感的狀態(tài)。多次輕微移動車身或者車門，檢測后運行點對點程序，則可以判斷出BK的補正精度和整個BK檢測系統(tǒng)的狀態(tài)。

圖15 BK 捕捉的圖像

[1] 黃繼偉.機器人車身涂膠系統(tǒng)的應(yīng)用[J].汽車工藝與材料,2011(2):51-56. 2

[2] 操金明,姜興宇.車身大范圍細密封自動噴涂質(zhì)量控制淺析.