焊接是汽車制造中的重要工序之一，其技術(shù)要求很高，因此必須對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行仔細(xì)的檢測(cè)。傳統(tǒng)的檢驗(yàn)方法通常采用固定坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，但這種方法操作復(fù)雜、速度慢、周期長(zhǎng)，只能對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行隨機(jī)檢驗(yàn)。機(jī)器人檢測(cè)作為一種新的檢測(cè)方法，具有范圍大、非接觸、直觀、快速、精度高等優(yōu)點(diǎn)，因此可以應(yīng)用于汽車車身在線檢測(cè)，及時(shí)反饋產(chǎn)品的誤差信息，不僅提高了產(chǎn)品的合格率，而且為工藝改進(jìn)和誤差減小提供了閉環(huán)反饋尺寸控制方法，符合現(xiàn)代制造業(yè)的質(zhì)量工程要求。因此，我公司將機(jī)器人紅外檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用添加到通岳汽車自動(dòng)焊接生產(chǎn)線中。

機(jī)器人在線檢測(cè)系統(tǒng)的組成

測(cè)量系統(tǒng)由兩個(gè)對(duì)角排列的KUKA機(jī)器人、視覺(jué)傳感器、測(cè)量控制柜(包括測(cè)量計(jì)算機(jī)和圖像處理系統(tǒng)、用戶界面程序、服務(wù)器模塊等)組成。)，以及PLC控制柜系統(tǒng)(安全門模塊、光柵、RFID系統(tǒng)和z向傳感器)。其中，激光視覺(jué)探頭是獲取被測(cè)物體圖像信息的直接設(shè)備。利用半導(dǎo)體激光器作為光源的探頭，可以非接觸式在線測(cè)量車身上邊緣和定位孔的三維坐標(biāo)或功能尺寸。主要技術(shù)參數(shù)為:分辨率0.01毫米，精度0.05毫米，測(cè)量時(shí)間0.5秒，工作距離200毫米，激光探頭和傳感器支架總質(zhì)量約12公斤。

1.系統(tǒng)布局。

通岳自動(dòng)化下線MB110站體兩側(cè)布置2臺(tái)巡檢機(jī)器人。為了測(cè)量車身內(nèi)部的一些重要特征點(diǎn)，并考慮車身前后的關(guān)鍵功能點(diǎn)，通過(guò)機(jī)器人的三維仿真和現(xiàn)場(chǎng)布局，確定了檢測(cè)工作站的布局.

2.測(cè)點(diǎn)方案及仿真。

(1)測(cè)量點(diǎn)的計(jì)算。a車自動(dòng)焊接線生產(chǎn)節(jié)奏為130s/臺(tái)，滑橇輸送時(shí)間為20s，機(jī)器人單個(gè)特征點(diǎn)檢測(cè)時(shí)間約為2.5s..根據(jù)這種計(jì)算，兩個(gè)機(jī)器人的至大測(cè)量點(diǎn)數(shù)為(130-20)/2.5 = 88點(diǎn)。

(2)測(cè)點(diǎn)的選擇、模擬和確認(rèn)整個(gè)焊接生產(chǎn)線有四種關(guān)鍵的裝配狀態(tài):側(cè)壁裝配、發(fā)動(dòng)機(jī)艙裝配、地板裝配和車身裝配。我們只用一套在線檢測(cè)系統(tǒng)，就是BIW的在線檢測(cè)系統(tǒng)。因此，我們測(cè)量的點(diǎn)越多，在線監(jiān)測(cè)的視野就越廣闊。計(jì)算機(jī)模擬前，以固定的三坐標(biāo)測(cè)點(diǎn)為基礎(chǔ)，根據(jù)測(cè)點(diǎn)的重要性，通過(guò)計(jì)算機(jī)三維模擬和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，確定了77個(gè)測(cè)點(diǎn)。

3.檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)及其實(shí)現(xiàn)的功能。

(1)檢測(cè)過(guò)程如圖2所示。白色車身在滑軌上移動(dòng)，直到檢測(cè)工作站停止并準(zhǔn)確定位。線路控制器向檢測(cè)站控制器發(fā)送“到位”信號(hào)→站控制器向機(jī)器人發(fā)送“型號(hào)”和“開始”信號(hào)→機(jī)器人收到信號(hào)后開始工作，機(jī)器人在每個(gè)測(cè)量點(diǎn)向測(cè)量控制器發(fā)送“測(cè)量請(qǐng)求”和“測(cè)量點(diǎn)id”信號(hào)。等待測(cè)量控制器發(fā)回的“測(cè)量完成信號(hào)”→測(cè)量系統(tǒng)收到信號(hào)后開始測(cè)量并記錄數(shù)據(jù)，然后傳輸?shù)綔y(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)送“測(cè)量完成”信號(hào)→機(jī)器人收到“測(cè)量完成信號(hào)”后，開始移動(dòng)到下一個(gè)測(cè)量點(diǎn)，從而完成所有待測(cè)點(diǎn)的測(cè)量。

(2)檢測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)三種功能:

a.車輛數(shù)據(jù)查詢和分析。整車數(shù)據(jù)查詢是根據(jù)整車車身進(jìn)行查詢，反映整車車身狀況。車輛數(shù)據(jù)可以根據(jù)車身生產(chǎn)時(shí)間或車身數(shù)量進(jìn)行查詢。查詢數(shù)據(jù)列表可以有多種排序方式:體數(shù)與點(diǎn)數(shù)、點(diǎn)數(shù)與體數(shù)、生產(chǎn)時(shí)間與班次等。數(shù)據(jù)顯示，使用三種不同的地面顏色來(lái)反映測(cè)量點(diǎn)的制造誤差。

b.功能維度分析。功能分析是對(duì)車身多個(gè)點(diǎn)的綜合評(píng)價(jià)。可以選擇某個(gè)時(shí)間段生產(chǎn)的車身進(jìn)行功能尺寸評(píng)價(jià)，也可以選擇某個(gè)數(shù)字段的車身進(jìn)行功能尺寸評(píng)價(jià)。至后，評(píng)估表中會(huì)列出車身數(shù)量、生產(chǎn)時(shí)間和各種功能維度，表中的數(shù)據(jù)可以根據(jù)選擇的功能維度項(xiàng)目顯示，也可以圖形化顯示。

c.統(tǒng)計(jì)功能。整條生產(chǎn)線產(chǎn)品質(zhì)量的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可分為月度統(tǒng)計(jì)和年度統(tǒng)計(jì)。對(duì)于每月日復(fù)一日的產(chǎn)品數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，可以選擇統(tǒng)計(jì)條件，如要統(tǒng)計(jì)的月份、發(fā)散網(wǎng)格數(shù)等。圖表可以以合格率或日產(chǎn)量的形式顯示。年度統(tǒng)計(jì)是以月度統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)的，所以統(tǒng)計(jì)后每個(gè)月的數(shù)據(jù)都會(huì)出現(xiàn)在年度統(tǒng)計(jì)表中。

4.測(cè)量影響因素及注意事項(xiàng)。

在測(cè)量過(guò)程中，對(duì)影響測(cè)量精度的主要因素進(jìn)行了驗(yàn)證，總結(jié)如下:

(1)傳感器在采集圖片時(shí)，其姿態(tài)垂直于檢測(cè)特征平面時(shí)精度至高，測(cè)量精度隨著傾斜角度的增大而降低。

(2)溫度的影響可以忽略，但機(jī)器人本體運(yùn)行過(guò)程中溫度的變化對(duì)測(cè)量值的影響較大，溫度的變化主要引起檢測(cè)特征面法線方向的偏差(垂直測(cè)量時(shí))。在極限條件下，對(duì)精度的至大影響在0.2 mm左右，一般溫度影響不大。

(3)測(cè)量特性的影響越明顯，測(cè)量精度越高。比如邊緣線上測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量精度高于邊緣線上的測(cè)量精度，平面孔的測(cè)量精度高于螺母孔的測(cè)量精度。

(4)機(jī)器人自身重復(fù)定位精度越高，測(cè)量精度越高。

5.實(shí)際效果。

經(jīng)驗(yàn)證明，它具有以下效果:測(cè)量速度快、精度高，實(shí)現(xiàn)了在線產(chǎn)品的100%檢測(cè)。當(dāng)檢測(cè)數(shù)據(jù)與參考數(shù)據(jù)出現(xiàn)小批量偏差時(shí)，控制站會(huì)自動(dòng)報(bào)警，工作人員可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。根據(jù)監(jiān)測(cè)的趨勢(shì)圖分析，現(xiàn)場(chǎng)工程師可以大致確定問(wèn)題的原因，指導(dǎo)解決問(wèn)題的方向，縮小問(wèn)題原因的范圍，縮短解決問(wèn)題的時(shí)間。

通過(guò)該系統(tǒng)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，降低BIW的報(bào)修率和報(bào)廢率。自安裝該測(cè)量系統(tǒng)以來(lái)，沒(méi)有產(chǎn)品的批量維修和報(bào)廢。

目前，基于工業(yè)機(jī)器人的視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)成為國(guó)外大公司的研究熱點(diǎn)。而且，工業(yè)機(jī)器人的柔性視覺(jué)檢測(cè)被各大汽車廠商視為未來(lái)在線檢測(cè)的應(yīng)用趨勢(shì)。目前，工業(yè)機(jī)器人視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了汽車白車身在線柔性檢測(cè)、擋風(fēng)玻璃自動(dòng)安裝、車門自動(dòng)安裝、激光焊縫檢測(cè)等。，并已成功應(yīng)用于國(guó)際知名汽車廠商如寶馬、戴姆勒-克萊斯勒、通用等。，并正在逐步應(yīng)用于自主品牌汽車廠商。