鄭華全 凌大專 韋覃練 李桂濤

摘 要：本文詳細(xì)介紹了FARO激光跟蹤儀在升降滾床的應(yīng)用。隨著工業(yè)4.0的到來(lái)，汽車生產(chǎn)制造業(yè)也加入了智能制造行列，進(jìn)而催生柔性生產(chǎn)線，可以兼容多種車型在同一生產(chǎn)線生產(chǎn)。柔性線的出現(xiàn)就要使用升降滾床作為轉(zhuǎn)運(yùn)輸送及定位，隨之需要更高級(jí)的測(cè)量設(shè)備對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行測(cè)量校準(zhǔn)。FARO激光跟蹤儀的出現(xiàn)，從技術(shù)指標(biāo)上及精度完全可以滿足升降滾床設(shè)備安裝的需要。

關(guān)鍵詞：激光跟蹤儀;升降滾床;測(cè)量調(diào)整

1 前言

升降滾床是柔性生產(chǎn)線必不可少的一個(gè)重要組成部分。白車身的焊接需要精準(zhǔn)定位，升降滾床的設(shè)計(jì)就是為每一個(gè)關(guān)鍵焊接部位提供可靠定位，確保焊接精度達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)樯禎L床由上中下三部分組成，安裝過(guò)程極易出現(xiàn)尺寸偏差，既要保證整條生產(chǎn)線的直線度，也要保證單個(gè)拼臺(tái)的垂直度，還要保證定位單元的位置度。傳統(tǒng)的測(cè)量設(shè)備已經(jīng)無(wú)法滿足升降滾床的設(shè)計(jì)精度要求，采用FARO激光跟蹤儀可以完全滿足升降滾床的設(shè)計(jì)精度要求。提高測(cè)量調(diào)整精度，加快了柔性生產(chǎn)線的建設(shè)進(jìn)度。此次運(yùn)用FARO激光跟蹤儀完成升降滾床的安裝測(cè)量調(diào)試是與傳統(tǒng)安裝技術(shù)對(duì)比的一次技術(shù)性突破。

2 FARO激光跟蹤儀的測(cè)量技術(shù)

2.1 激光跟蹤儀的工作原理

激光跟蹤儀系統(tǒng)2個(gè)角度編碼自動(dòng)測(cè)量靶標(biāo)相對(duì)于跟蹤儀的水平方位角和垂直方位角;靶標(biāo)與激光跟蹤儀之間的距離由激光干涉測(cè)量。這些信息經(jīng)傳感器電纜傳給激光跟蹤儀控制器，跟蹤儀控制器經(jīng)整理計(jì)算后，一部分信息經(jīng)馬達(dá)電纜反饋回激光跟蹤儀，控制私服馬達(dá)，使激光跟蹤儀始終鎖定移動(dòng)的靶標(biāo);另一部分信息經(jīng)局域網(wǎng)傳輸給應(yīng)用處理機(jī)，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。跟蹤儀得到的測(cè)量數(shù)據(jù)定義了一個(gè)完整的球體坐標(biāo)系。原點(diǎn)是跟蹤部反射鏡中心，根據(jù)三角函數(shù)公式可以將球坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值轉(zhuǎn)化成笛卡爾坐標(biāo)系下得坐標(biāo)值。坐標(biāo)系原點(diǎn)仍在萬(wàn)向反射鏡中心，這個(gè)坐標(biāo)系稱作基坐標(biāo)系或者叫本地坐標(biāo)系，基坐標(biāo)系也是開始一個(gè)新工作的啟始坐標(biāo)系。

2.2 激光跟蹤儀的測(cè)量技術(shù)特點(diǎn)

激光跟蹤儀的水平轉(zhuǎn)角為640°，垂直轉(zhuǎn)角為+80°～-60°，能在-10℃至40℃的溫度范圍內(nèi)工作，測(cè)量直徑可達(dá)120米，其測(cè)距精度，ADM分辨率為0.1μm，測(cè)量精度15μm（10米以內(nèi)）、1.5μm（10米以外）。激光跟蹤儀從技術(shù)指標(biāo)上完全可以滿足升降滾床設(shè)備安裝的需要。

3 主線鋼構(gòu)的精就位測(cè)量

現(xiàn)狀分析：鋼結(jié)構(gòu)是拼臺(tái)結(jié)構(gòu)的一部分，主要承載滾床、電機(jī)的載體。鋼構(gòu)的平面度、高度以及直線度的精度，都直接影響到車身的焊接質(zhì)量、輸送質(zhì)量。平面度和高度，用激光跟蹤測(cè)量?jī)x，很容易保證，偏差主要就出現(xiàn)在直線度，由于整線的長(zhǎng)度達(dá)到132米，要保證直線度Y向偏差在±0.3mm之內(nèi)才能確?；说母咚龠\(yùn)行。而在X方向的節(jié)距，可以通過(guò)激光跟蹤測(cè)量?jī)x得到保證。

現(xiàn)行方法：主要使用激光跟蹤儀進(jìn)行水平度、直線度的測(cè)量調(diào)整，圖1，圖2。

就位測(cè)量步驟，首先地上劃線，根據(jù)舉升機(jī)兩端的位置在地上畫出大概的中心線，在粗就位拼臺(tái)時(shí)拼臺(tái)的中心位置與地上的十字交叉線重合。精就位的時(shí)候，先精調(diào)確定XXX拼臺(tái)的位置，并以此高度為基準(zhǔn)，調(diào)鋼構(gòu)拼臺(tái)水平高度，然后根據(jù)基準(zhǔn)孔來(lái)控制Y向，其它拼臺(tái)的鋼結(jié)構(gòu)，X方向可按照地上劃線確定，高度方向與XXX基準(zhǔn)拼臺(tái)一致，根據(jù)各基準(zhǔn)孔確定Y方向偏差在公差范圍內(nèi)，然后各鋼結(jié)構(gòu)支腳焊接固定，見圖3。

建標(biāo)基準(zhǔn)：測(cè)量建標(biāo)基準(zhǔn)為XXX鋼構(gòu)安裝面、兩端基準(zhǔn)孔

建標(biāo)方式：3-2-1，通過(guò)平面＼點(diǎn)線建立坐標(biāo)系，鋼構(gòu)平面為X、Y平面，法向方向?yàn)?Z向，兩孔的連線為+X軸，通過(guò)找正平移建立坐標(biāo)系。

調(diào)整方法：建立坐標(biāo)系后，通過(guò)監(jiān)控軟件數(shù)字窗口可以得出如圖數(shù)字，X、Y、Z方向的數(shù)字為靶球中心所處的位置，通過(guò)直接讀取的數(shù)字調(diào)整拼臺(tái)的位置，實(shí)現(xiàn)鋼構(gòu)的快速就位。

3.2 滾床精就位測(cè)量

主線滾床由上層滾床、下層滾床和鋼結(jié)構(gòu)拼臺(tái)組成。上層滾床是布置在鋼結(jié)構(gòu)拼臺(tái)上層的滾床，用于實(shí)現(xiàn)白車身及滑橇工位間的輸送。上層滾床有升降定位滾床和普通高速滾床兩種。下層滾床是布置在鋼結(jié)構(gòu)拼臺(tái)下層的滾床，實(shí)現(xiàn)滑撬的返回輸送。滾床直線度的保證是由XXX工位拼臺(tái)為基準(zhǔn)向兩端延伸，激光跟蹤測(cè)量?jī)x建標(biāo)上層輥床和鋼構(gòu)平面安裝基準(zhǔn)孔的相互位置關(guān)系因整線的直線與單個(gè)拼臺(tái)的中心線對(duì)齊，鋼構(gòu)、輥床焊接變形量控制焊接變形導(dǎo)致焊后位置變化，影響直線度及水平度，見圖6。

實(shí)施做法：

1、對(duì)滾床進(jìn)行精就位、確保滾床的黑快安裝面在公差范圍內(nèi)

2、對(duì)滾床焊接固定

3、對(duì)滾床的黑色支撐塊平面1-平面6進(jìn)行精調(diào)，確保在+＼-0.1mm范圍之內(nèi)

4、將滑撬放到相應(yīng)的拼臺(tái)，測(cè)量平面1-平面6為測(cè)量基準(zhǔn)平面a、滑翹上的基準(zhǔn)孔圓7-圓14進(jìn)行迭代建標(biāo)，在這坐標(biāo)系上對(duì)滑撬上的夾具、docking、抓手的夾具進(jìn)行測(cè)量調(diào)整。

每個(gè)滑翹上的基準(zhǔn)孔的數(shù)值不是設(shè)計(jì)的理論值而是廠家實(shí)測(cè)值，在測(cè)量過(guò)程中需要隨身攜帶廠家給的測(cè)量數(shù)值，在建標(biāo)測(cè)量過(guò)程中輸入實(shí)測(cè)值作為我們建標(biāo)的理論值，而且基準(zhǔn)孔上的實(shí)測(cè)偏差數(shù)據(jù)與設(shè)備本身精度、環(huán)境有很大的影響.

4 格林達(dá)升降機(jī)的就位測(cè)量

格林達(dá)升降機(jī)分為上升和下降兩個(gè)狀態(tài)，兩個(gè)狀態(tài)高度、直線度的保證是確保輸送平穩(wěn)轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵，在最低位是與下層滾床對(duì)接。為了確保高度與直線度達(dá)到要求在鋼構(gòu)最上面多加一層貼板，加上鋼板厚度，理論占用的高度是H2，調(diào)整量高度H3，格林達(dá)升降機(jī)安裝面和下層滾床的安裝面應(yīng)該是平齊的。先以XXX拼臺(tái)為基準(zhǔn)，將滾床精確就位，從XXX拼臺(tái)工位開始就位，往線頭線尾測(cè)量按照前面的鋼結(jié)構(gòu)Y向精度，可以用激光跟蹤測(cè)量?jī)x測(cè)量其它拼臺(tái)的滾床（基準(zhǔn)孔建標(biāo)）驗(yàn)證。這樣，整條線的滾床的中心線就出來(lái)了，升降滾床點(diǎn)焊鎖緊。普通高速滾床可根據(jù)升降滾床粗調(diào)Y向，高度為包膠輪最高點(diǎn)到鋼結(jié)構(gòu)上安裝面是H1，再根據(jù)滾床中心對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的中心，X方向就確定了。

4.1 下層滾床就位測(cè)量

下層滾床的Y向控制，可通過(guò)激光跟蹤測(cè)量?jī)x從上層滾床來(lái)確定，上層滾床的中心就是下層滾床的中心，X向由地上劃線確定。高度由上層普通滾床包膠輪的最高度到下層滾床包膠輪最高度是H（格林達(dá)升降機(jī)行程就是H）。

讓隨行夾具滑撬從一個(gè)拼臺(tái)到下一個(gè)拼臺(tái)，運(yùn)動(dòng)無(wú)上下跳動(dòng)及側(cè)面碰撞，在升降滾床升降高度，到線尾或線頭格林達(dá)升降機(jī)接車，格林達(dá)升降機(jī)下降，送入下層滾床（看其是否有高度差，運(yùn)行是否順暢）?？淳€頭線尾的格林達(dá)升降機(jī)跟上層下層滾床接送車是否順暢，相應(yīng)微調(diào)升降機(jī)的行程。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，運(yùn)用FARO激光跟蹤儀進(jìn)行升降滾床的測(cè)量就位調(diào)整，能非常高效地完成安裝任務(wù)，并且可以把誤差控制在很小的范圍內(nèi)，使設(shè)備在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中減少故障率，提高車間生產(chǎn)效率，為導(dǎo)入更多車型提過(guò)便利。

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