廖金團(tuán)，王莉莉，覃京翎，鄭志明，曾慶文

（1.柳州城市職業(yè)學(xué)院，廣西 柳州 545036；2.廣西汽車集團(tuán)有限公司，廣西 柳州 545007）

0 引 言

前懸總成是乘用車的一個(gè)重要零部件，其外傾角由車輪外傾角和主銷內(nèi)傾角構(gòu)成。在現(xiàn)代乘用車中，四輪定位對(duì)于車輛的操縱穩(wěn)定性、行駛安全性、輪胎及懸架襯套的使用壽命具有重要影響[1]，故保證前懸外傾角的精確很重要。由于在目前的裝配線上，前懸前支柱與轉(zhuǎn)向節(jié)連接的螺栓孔無精確定位，存在配合間隙、裝配一致性差的問題，無法保證外傾角的絕對(duì)精確性，進(jìn)而影響整車的穩(wěn)定性能。如果在整車上再對(duì)外傾角進(jìn)行檢測，不合格品會(huì)造成生產(chǎn)成本的上升。因此，在乘用車前懸裝配線上設(shè)計(jì)乘用車前懸外傾角在線檢測系統(tǒng)具有重要意義。

1 測量原理

前懸外傾角如圖1所示，是車輪外傾角和主銷內(nèi)傾角兩者之和。其中，車輪外傾角可以直接利用傾角傳感器測量，而主銷內(nèi)傾角需通過建立幾何關(guān)系間接測量得到。國內(nèi)現(xiàn)有的轉(zhuǎn)向輪定位測量裝置主要分為便攜式和四輪定位式兩類[2]。便攜式儀器的測量需手工操作，測量過程繁瑣，對(duì)檢測人員和檢測步驟要求高，且采用水泡讀數(shù)，存在精度低、重復(fù)性差、讀數(shù)誤差大等缺點(diǎn)[2]。四輪定位式測量則是在整車下線前才進(jìn)行檢測，易造成生產(chǎn)成本的上升。

針對(duì)傳統(tǒng)檢測方法的不足，本系統(tǒng)采用兩個(gè)非接觸式的激光位移傳感器進(jìn)行檢測。激光位移傳感器是在激光技術(shù)和CCD技術(shù)迅速發(fā)展的前提下應(yīng)運(yùn)而生的一種高精度位移傳感器[3]，具有非接觸、效率高、輕巧便捷等優(yōu)點(diǎn)[4]，被廣泛應(yīng)用于手機(jī)檢測、機(jī)械加工、汽車制造、精密儀器、點(diǎn)膠機(jī)、鐵路鐵軌檢測以及科研教學(xué)等領(lǐng)域。

圖1 前懸外傾角示意圖

2 系統(tǒng)構(gòu)成

為實(shí)現(xiàn)乘用車前懸外傾角的快速、自動(dòng)在線檢測，本文設(shè)計(jì)了乘用車前懸外傾角在線檢測系統(tǒng)，構(gòu)成如圖3所示。整個(gè)系統(tǒng)以PLC作為主控制器，讀取激光位移傳感器檢測到的高度值進(jìn)行計(jì)算，并將結(jié)果實(shí)時(shí)顯示在人機(jī)交互界面上。為便于裝配線的智能化管理和操作人員對(duì)產(chǎn)品信息的查詢，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè)數(shù)據(jù)追溯系統(tǒng)。

圖2 檢測原理示意圖

圖3 系統(tǒng)構(gòu)成

綜合各因素考慮，本設(shè)計(jì)選用基恩士IL-600高性能激光位移傳感器。該傳感器具有較高的性價(jià)比，幾乎對(duì)任何目標(biāo)物均可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定測量；配有多種傳感頭，可檢測從20 mm到1 m的部件；帶有Etherent、Profibus、RS-232通信接口，能與大多數(shù)PLC進(jìn)行通信和發(fā)送各種信息。PLC選用西門子CPU 1513-1 PN，S7-1500PLC的處理速度快，聯(lián)網(wǎng)能力強(qiáng)，診斷能力和安全性高，不僅可節(jié)省成本，提高生產(chǎn)效率，而且安全可靠，維護(hù)簡單方便；選用西門子TP1200精智面板作為人機(jī)交互界面。追溯系統(tǒng)由VB組態(tài)，通過Modbus TCP協(xié)議與PLC通信連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與存儲(chǔ)。

3 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)控制流程如圖4所示。系統(tǒng)啟動(dòng)運(yùn)行后，首先判斷前懸總成是否到位，若到位則下降檢測機(jī)構(gòu)并判斷是否下降到位；若檢測機(jī)構(gòu)下降到位，則啟動(dòng)激光位移傳感器測量，并將測量到的數(shù)據(jù)反饋到PLC進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而判斷該前懸總成的外傾角是否符合要求。若檢測的外傾角符合要求，則將該前懸總成移至下一工位；若不符合要求，則下線調(diào)整。

為便于工作人員操作和查詢產(chǎn)品裝配信息，設(shè)計(jì)了手/自動(dòng)操作、產(chǎn)品選擇以及夾具狀態(tài)等人機(jī)交互界面。圖5為系統(tǒng)主界面，圖6為產(chǎn)品選擇界面。

4 結(jié) 語

本文針對(duì)現(xiàn)有乘用車前懸外傾角檢測方法的不足，設(shè)計(jì)了基于激光位移傳感器的前懸外傾角在線檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)以PLC作為主控制器，采用非接觸式的激光位移傳感器作為測量工具，提高了前懸外傾角的測量精度及效率。同時(shí)，為工作人員設(shè)計(jì)了簡單實(shí)用的人機(jī)交互界面和數(shù)據(jù)追溯系統(tǒng)，方便工作人員對(duì)數(shù)據(jù)信息作進(jìn)一步的分析處理。目前，該在線檢測系統(tǒng)已投入試運(yùn)行，實(shí)際應(yīng)用效果較好。

圖4 PLC控制程序流程

圖5 系統(tǒng)主界面

圖6 產(chǎn)品選擇界面