1. 概述
在汽車(chē)車(chē)身制造過(guò)程中，白車(chē)身精度是關(guān)鍵質(zhì)量因素。目前，采用在線檢測(cè)技術(shù)是保證車(chē)身精度最有效手段之一。在線檢測(cè)技術(shù)是對(duì)焊裝線車(chē)身總成或分總成實(shí)行100%在線測(cè)量，實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)監(jiān)控生產(chǎn)線，及時(shí)發(fā)現(xiàn)誤差，并根據(jù)當(dāng)前測(cè)量數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)規(guī)律對(duì)產(chǎn)生誤差的原因做出客觀判斷，調(diào)整相關(guān)夾具或檢具，使白車(chē)身精度滿(mǎn)足產(chǎn)品技術(shù)要求。
而激光在線檢測(cè)技術(shù)作為在線檢測(cè)技術(shù)中的一種，是采用激光、視覺(jué)（CCD）傳感、圖像處理以及計(jì)算機(jī)控制等技術(shù)實(shí)現(xiàn)物體空間尺寸及位置精密測(cè)量的新技術(shù)，具有非接觸、速度快、環(huán)境適應(yīng)性好的特點(diǎn)，可以很好地滿(mǎn)足現(xiàn)代工業(yè)在線測(cè)量的要求，已經(jīng)成為先進(jìn)制造領(lǐng)域內(nèi)最先進(jìn)的在線測(cè)量技術(shù)之一。
我公司在某轎車(chē)焊裝線上也采用了此種在線檢測(cè)方式，有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)下線白車(chē)身一致性的性能監(jiān)控。下面將結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用，對(duì)機(jī)器人激光在線測(cè)量系統(tǒng)的組成及工作原理進(jìn)行詳細(xì)介紹。
2. 激光在線測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)成
在白車(chē)身總成下線工位的車(chē)身兩側(cè)布置2臺(tái)檢測(cè)機(jī)器人，機(jī)器人型號(hào)采用KUKA KR150L110—2。為了對(duì)車(chē)身內(nèi)部的一些重要特征點(diǎn)實(shí)現(xiàn)測(cè)量，并兼顧車(chē)身前后關(guān)鍵功能點(diǎn)，經(jīng)過(guò)電腦模擬，得出機(jī)器人最合理安裝位置如圖1所示。圖1中坐標(biāo)系是相對(duì)于車(chē)身坐標(biāo)系而定的，機(jī)器人底座高度相對(duì)車(chē)身坐標(biāo)系在Z方向上是-400mm，為了保證機(jī)器人在測(cè)試過(guò)程中不與地面發(fā)生碰撞，機(jī)器人底座高度必須>400mm，兩者以距地面高者為準(zhǔn)。
根據(jù)模擬結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)布局，最終定出在線檢測(cè)工作站布局實(shí)物如圖2所示。
3. 檢測(cè)原理及功能
（1）系統(tǒng)工作原理 白車(chē)身通過(guò)滑撬運(yùn)動(dòng)到檢測(cè)工作站停下并精確定位，線控制器給檢測(cè)站控制器發(fā)“到位”信號(hào)→站控制器給機(jī)器人發(fā)出“車(chē)型”及“啟動(dòng)”信號(hào)→機(jī)器人接到信號(hào)后開(kāi)始工作，機(jī)器人向測(cè)量控制器發(fā)出每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的“測(cè)量請(qǐng)求”和“測(cè)點(diǎn)ID”信號(hào)，等待測(cè)量控制器發(fā)回“測(cè)量開(kāi)始”信號(hào)→測(cè)量系統(tǒng)接到信號(hào)后開(kāi)始測(cè)量并記錄數(shù)據(jù)，然后傳遞到測(cè)量分析軟件進(jìn)行處理，測(cè)量結(jié)束后向機(jī)器人發(fā)出“測(cè)量完成”信號(hào)→機(jī)器人收到“測(cè)量完成”信號(hào)后開(kāi)始向下一測(cè)量點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。按照此流程完成所有待測(cè)點(diǎn)的測(cè)量，如圖3所示。
通過(guò)測(cè)量控制軟件可以實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前白車(chē)身的測(cè)量結(jié)果，被測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)及其與理論值的偏差都在表中顯示出來(lái)，不同范圍偏差以不同顏色顯示，綠色表示正常，黃色表示告警，紅色表示超差。雙擊某點(diǎn)的數(shù)據(jù)表格進(jìn)入測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)查詢(xún)與分析窗口，可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)前白車(chē)身測(cè)量結(jié)果的打印，也可以對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)打印。在實(shí)時(shí)顯示中，既可以根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍及系統(tǒng)測(cè)量的速度設(shè)定測(cè)量數(shù)據(jù)的刷新時(shí)間，也可以選擇手動(dòng)刷新。
通過(guò)激光在線檢測(cè)系統(tǒng)不僅可實(shí)現(xiàn)整車(chē)數(shù)據(jù)查詢(xún)與分析，功能尺寸分析，還可通過(guò)激光在線檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)日產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)表和日合格率進(jìn)行月統(tǒng)計(jì)和年統(tǒng)計(jì)，并對(duì)顯示的數(shù)據(jù)和圖表進(jìn)行打印輸出。
（2）檢測(cè)系統(tǒng)處理方式 激光在線檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量數(shù)據(jù)能以圖表、曲線直觀顯示，如果超差系統(tǒng)輸出報(bào)警信號(hào)，測(cè)量結(jié)果可以通過(guò)局域網(wǎng)接入車(chē)間信息系統(tǒng)，技術(shù)、質(zhì)保等相關(guān)部門(mén)人員可在各自辦公室終端上隨時(shí)調(diào)閱、分析測(cè)量數(shù)據(jù)。測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)查詢(xún)與分析是針對(duì)每一個(gè)被測(cè)點(diǎn)進(jìn)行的數(shù)據(jù)查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)、分析。打開(kāi)窗口，點(diǎn)擊被測(cè)點(diǎn)，在窗口下可出現(xiàn)該點(diǎn)加工誤差在X、Y、Z三個(gè)方向上的變化曲線或誤差統(tǒng)計(jì)圖，可以設(shè)定測(cè)量點(diǎn)X、Y、Z三個(gè)方向的坐標(biāo)理論值及告警和超差設(shè)置。
檢測(cè)系統(tǒng)的處理方式分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式。自動(dòng)處理是根據(jù)測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)的分析，由系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警停線；而手動(dòng)處理是根據(jù)測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)的分析，在系統(tǒng)給出報(bào)警后，由監(jiān)控人員進(jìn)行二次分析和判斷，通過(guò)人工手動(dòng)操作，控制是否需要停線。在車(chē)間質(zhì)管部設(shè)置有操控按鈕，可以在沒(méi)有發(fā)生任何問(wèn)題時(shí)，屏蔽測(cè)量系統(tǒng)但不停線。
當(dāng)檢測(cè)設(shè)備出現(xiàn)故障或者測(cè)量數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差時(shí)，檢測(cè)系統(tǒng)會(huì)給出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，安全系統(tǒng)信號(hào)給車(chē)間質(zhì)保部發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)給機(jī)器人控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，機(jī)器人控制器將會(huì)對(duì)Station Controller站控制系統(tǒng)發(fā)出請(qǐng)求，從而將該站檢測(cè)系統(tǒng)的工作屏蔽，此時(shí)生產(chǎn)線不需停線，可繼續(xù)生產(chǎn)。
當(dāng)檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差時(shí)，車(chē)間質(zhì)保部及Line Controller線控制器LC上均有報(bào)警設(shè)施，提示白車(chē)身尺寸存在誤差。當(dāng)測(cè)量數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差時(shí)，車(chē)間質(zhì)保部會(huì)出現(xiàn)聲控報(bào)警音，提示監(jiān)控人員測(cè)量數(shù)據(jù)存在偏差，并在Line Controller線控制器LC的顯示屏上將偏差的數(shù)值顯示出來(lái)?，F(xiàn)場(chǎng)工藝人員根據(jù)當(dāng)前測(cè)量數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)規(guī)律對(duì)產(chǎn)生誤差的原因做出客觀判斷，調(diào)整相關(guān)參數(shù)，使白車(chē)身精度滿(mǎn)足產(chǎn)品技術(shù)要求，如圖4所示。
（3）檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量工作流程 按120s的生產(chǎn)節(jié)拍規(guī)劃，單車(chē)可測(cè)量約90點(diǎn)，針對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)要求每臺(tái)均測(cè)量，而一般檢測(cè)點(diǎn)則輪換測(cè)量。按A+B、A+C、A+D的模式輪流測(cè)量監(jiān)控，每三臺(tái)車(chē)覆蓋所有測(cè)點(diǎn)（A為關(guān)鍵點(diǎn)，B、C、D為一般點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)）。
測(cè)量工作流程：PLC獲得車(chē)型信息→車(chē)身到位→掃描車(chē)身碼→夾具系統(tǒng)夾緊→車(chē)身確認(rèn)，確定測(cè)量組別→測(cè)量→車(chē)身離銷(xiāo)→精度補(bǔ)償（測(cè)量后即開(kāi)始）→數(shù)據(jù)上傳（與車(chē)身離銷(xiāo)同步）→測(cè)量結(jié)果顯示。
數(shù)據(jù)的分析運(yùn)用是本在線檢測(cè)技術(shù)的重點(diǎn)，可自動(dòng)生成分析結(jié)果，測(cè)量界面如圖5、圖6所示。
