張鎖軍

摘 要：在汽車制造工藝過程中，白車身作為所有裝配的載體包括了汽車各系統(tǒng)功能安裝點(diǎn)，白車身精度的穩(wěn)定性是至關(guān)重要。目前，各汽車廠普遍采用在線+離線組合的測量方式對白車身質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，在線測量系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)100 %測量的，實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)監(jiān)控生產(chǎn)線，及時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量異常，并報(bào)送給質(zhì)量人員開展分析和處理；同時(shí)能夠?qū)y量的數(shù)據(jù)存儲，為生產(chǎn)過程中的SPC、MSA等分析工具提供大量的數(shù)據(jù)支撐，更有效地對誤差做出客觀性判定和指導(dǎo)生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：車身；在線測量；精度維護(hù)方法

中圖分類號：TN247 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

激光在線測量是采用機(jī)器人+柔性的視覺傳感器、固定視覺傳感器、圖像處理軟件以及溫度補(bǔ)償系統(tǒng)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)物體空間尺寸及位置精密測量的新技術(shù)，具有非接觸式自動(dòng)尺寸測量，高速、高柔性對焊裝線白車身實(shí)施質(zhì)量監(jiān)控的要求?，F(xiàn)結(jié)合東風(fēng)柳汽乘用車3條焊裝線在線測量系統(tǒng)項(xiàng)目的實(shí)施及應(yīng)用情況，對激光在線測量系統(tǒng)的構(gòu)成、精度影響及應(yīng)用展開說明。

1 激光在線測量系統(tǒng)介紹

1.1 系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)由機(jī)器人（4臺）、激光傳感器（4套）、溫度補(bǔ)償球（4套）軟件系統(tǒng)1套（含外掛顯示、數(shù)據(jù)處理報(bào)警及中央處理器等及工位PLC控制系統(tǒng)，以上組成部件根據(jù)車身測點(diǎn)及生產(chǎn)節(jié)拍要求（40JPH），運(yùn)用仿真軟件進(jìn)行分析確定現(xiàn)場安裝高度。工藝布局如圖1所示。

1.2 檢測原理及功能

白車身通過有上工位由滑橇搬運(yùn)到在線測量工崗位，檢測工位及上工位上都安裝RFID讀寫頭，用于讀取滑橇上固定載碼體的車型信息，將車型信息給到監(jiān)測工位的PLC上；車身滑橇下降到位工裝夾緊并發(fā)送信號到監(jiān)測工位的PLC→機(jī)器人接收到信號后調(diào)用對應(yīng)車型的測量程序執(zhí)行測量→機(jī)器人測量動(dòng)作完成后發(fā)送信號控制柜→白車身工裝松開、滑橇等車身上升等待輸送到下工位的指令；與此同時(shí)，測量數(shù)據(jù)同步傳遞到中央處理器進(jìn)行處理→處理后的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)報(bào)警子系統(tǒng)→無停線報(bào)警指令確認(rèn)后發(fā)送信號給線體PLC將車身輸送到下工位。在白車身輸送到下工位運(yùn)動(dòng)過程中，測量控制柜開始補(bǔ)償循環(huán)，通過機(jī)器人6根軸的變化數(shù)據(jù)收集、分析，實(shí)時(shí)減少由于機(jī)器人受溫差變形導(dǎo)致的對測量精度的影響，并啟動(dòng)機(jī)器人運(yùn)行補(bǔ)償程序?機(jī)器人完成補(bǔ)償軌跡后通知測量控制柜，結(jié)束補(bǔ)償循環(huán)。原理如圖2所示。

測點(diǎn)分組：依據(jù)車身測點(diǎn)數(shù)量監(jiān)控要求（線上4款車型，110點(diǎn)/車型），該工位生產(chǎn)節(jié)拍為45JPH（72 s），將4臺機(jī)器人分別調(diào)用程序?qū)崿F(xiàn)必測點(diǎn)+選測點(diǎn)組合測量，通過必測點(diǎn)+選測點(diǎn)的方式完成每3臺車覆蓋所有點(diǎn)的監(jiān)控。（A為必測點(diǎn)，B、C、D為選測點(diǎn)；按A+B、A+C、A+D的模式輪流測量監(jiān)控）。

測量報(bào)警功能：對某一臺車或連續(xù)某幾臺車尺寸超差進(jìn)行報(bào)警。報(bào)警可分成3種等級；Trend趨勢報(bào)警：連續(xù)5次測量數(shù)據(jù)的均值超過1/3一級公差，顯示黃色，不報(bào)警；Spec一般報(bào)警：某個(gè)或連續(xù)幾個(gè)樣本超過一級公差，顯示紅色，不停機(jī)、啟動(dòng)報(bào)警；Reject拒絕報(bào)警：某個(gè)或連續(xù)幾個(gè)樣本超過二級公差，顯示紫色，停機(jī)并啟動(dòng)報(bào)警。

1.3 數(shù)據(jù)分析及管理

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示：在一個(gè)測量循環(huán)完成后，顯示被測點(diǎn)與理論值的偏差在報(bào)警系統(tǒng)上實(shí)施顯示，針對觸發(fā)報(bào)警條件的信息以郵件及生產(chǎn)管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)報(bào)送。

測量點(diǎn)數(shù)據(jù)查詢、分析和統(tǒng)計(jì)功能：測點(diǎn)誤差在3個(gè)方向上的變化曲線或誤差統(tǒng)計(jì)圖，所有測量點(diǎn)的測量結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，按周、月、年對測量點(diǎn)的合格率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并可輸出統(tǒng)計(jì)圖數(shù)據(jù)與圖線輸出（統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)列表、趨勢圖、柱狀圖、正態(tài)分布圖、相關(guān)性分析圖；輸出CP、CPK等相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息）；實(shí)時(shí)在線測量數(shù)據(jù)顯示，可以展現(xiàn)完整的工藝信息，暴露超差、殘次等問題。

2 在線影響測量精度維護(hù)方法

2.1 影響精度因素

示教作業(yè)不規(guī)范：目前在線測量采用的激光束為單條平面掃描，對示教時(shí)對特征的識別度較高，對各特征掃描線條數(shù)量有要求，示教質(zhì)量的好壞直接影響到測量精度，針對特征的示教制定標(biāo)準(zhǔn)要求，流程如圖4所示；各特征掃描線條數(shù)量要求見表1。

一致性對比：在線測量工位與三坐標(biāo)測量機(jī)對同一個(gè)白車身分別測量，收集多個(gè)比對樣本后分析2個(gè)測量系統(tǒng)輸出的測量值的變化趨勢與波動(dòng)大小是否相關(guān)一致；開展Offset設(shè)置：以CMM測量值為基準(zhǔn)，讓在線測量系統(tǒng)的測量值均值與CMM保持一致，實(shí)現(xiàn)在線和離線相結(jié)合的方式對白車身質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控。

2.2 測量系統(tǒng)精度維護(hù)及判定標(biāo)準(zhǔn)

在線測量系統(tǒng)精度驗(yàn)收是要完成靜態(tài)測試、半動(dòng)態(tài)測試和全動(dòng)測試等測試內(nèi)容，測量方式及判定標(biāo)準(zhǔn)見表2，項(xiàng)目驗(yàn)收合格后交付使用。使用過程中需要根據(jù)公司對在線測量的使用目的制定表1中各項(xiàng)測量的頻次，測試時(shí)需要三坐標(biāo)和白車身等資源，需要在非生產(chǎn)時(shí)間開展。使用CII指標(biāo)對焊裝線車身質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控以下測試頻次可采用3～6月進(jìn)行一次系統(tǒng)精度確認(rèn)；使用一致性管控指標(biāo)對焊裝線車身質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控以下測試頻次可采用1～3月進(jìn)行一次系統(tǒng)精度確認(rèn)，具體維護(hù)頻次根據(jù)公司測量資源制定合理的頻次。

3 結(jié)語

激光在線測量系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)焊裝線白車身關(guān)鍵尺寸點(diǎn)100 %測量，實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)監(jiān)控生產(chǎn)線，及時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量異常，并報(bào)送給質(zhì)量人員開展分析和處理；在車身數(shù)據(jù)出現(xiàn)波動(dòng)或偏差時(shí)會及時(shí)保送給質(zhì)量工程師進(jìn)行處理，工程師根據(jù)在線測量系統(tǒng)的提供的數(shù)據(jù)和圖表開展分析并給出整改指令，通過在線測量系統(tǒng)的應(yīng)用有效縮短問題的解決時(shí)間，杜絕白車身不良品流轉(zhuǎn)到后工序及成本的浪費(fèi)。

激光在線測量系統(tǒng)作為白車身質(zhì)量監(jiān)控的有效手段，將所有測量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫管理，為精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)及解決問題，實(shí)現(xiàn)車身質(zhì)量有效的監(jiān)控，國內(nèi)外多數(shù)汽車制造商在機(jī)艙線、地板線、側(cè)圍線和主拼線上布置在線測量系統(tǒng)，為高質(zhì)量的車身制造提供最有效的質(zhì)量管控手段。

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