摘 要：本文主要介紹涂裝工藝自動(dòng)輸送系統(tǒng)從焊裝白車(chē)身進(jìn)入涂裝工藝設(shè)備在移載過(guò)程中出現(xiàn)的著座檢測(cè)識(shí)別問(wèn)題對(duì)生產(chǎn)、品質(zhì)、設(shè)備安全造成的影響進(jìn)行深入分析，并且提出直接、有效的解決方案。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)輸送鏈 C形吊具 著座檢測(cè) 智能視覺(jué)傳感器

0 引言

在汽車(chē)整車(chē)制造四大工藝中，涂裝工藝是其中較為復(fù)雜的工藝之一，而自動(dòng)輸送設(shè)備又是涂裝工藝最重要的設(shè)備，我司作為具有一流現(xiàn)代化生產(chǎn)設(shè)備的汽車(chē)制造企業(yè)，隨著企業(yè)的不斷快速發(fā)展，規(guī)模不斷擴(kuò)大，產(chǎn)品線車(chē)型的不斷增加，生產(chǎn)設(shè)備負(fù)荷持續(xù)增長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行，是保障生產(chǎn)目標(biāo)達(dá)成，無(wú)品質(zhì)不良的直接關(guān)鍵所在，也是設(shè)備保全技術(shù)人員主要職責(zé)。隨著智能傳感器，數(shù)字及可視化技術(shù)的迅速發(fā)展，攝像視覺(jué)傳感器識(shí)別技術(shù)在電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)中也越來(lái)越被廣泛應(yīng)用；它具有的特點(diǎn)，如抗電磁干擾、適于距離信號(hào)傳輸、易于實(shí)現(xiàn)認(rèn)為主動(dòng)相位調(diào)制、具有高靈敏度、高速度、高清晰度、適應(yīng)各種較復(fù)雜環(huán)境及非破壞性的環(huán)境等；而PLC可編程控制技術(shù)作為自動(dòng)化控制部分的核心，具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)；合理應(yīng)用PLC及智能攝像視覺(jué)傳感器識(shí)別技術(shù)很大程度上解決了整個(gè)復(fù)雜電氣控制系統(tǒng)的難題，使整個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單，運(yùn)行效率更快，功能更強(qiáng)大和穩(wěn)定。

1 自動(dòng)叉臂移載升降機(jī)移載原理介紹

在我司的自動(dòng)輸送設(shè)備中，車(chē)身移載采用叉式移載方式，其優(yōu)點(diǎn)在于運(yùn)行穩(wěn)定和定位精度可靠。為了更好地理解其工作原理和結(jié)構(gòu)，現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)介紹。移載設(shè)備由叉臂移載升降機(jī)、兩臺(tái)頂升機(jī)及輔助檢測(cè)設(shè)備和控制系統(tǒng)組成。當(dāng)焊裝臺(tái)車(chē)搭載白車(chē)身進(jìn)入涂裝工藝設(shè)備并定位后，首先由1號(hào)頂升機(jī)將其頂起。接著，叉臂移載升降機(jī)負(fù)責(zé)將車(chē)身從1號(hào)頂升機(jī)移載至2號(hào)頂升機(jī)上，然后由2號(hào)頂升機(jī)再次頂起，最終將車(chē)身放置到C形吊具上并鎖緊。在這一過(guò)程中，著座檢測(cè)至關(guān)重要，是保證車(chē)身準(zhǔn)確到位的關(guān)鍵步驟。

著座檢測(cè)確保車(chē)身在放置到C形吊具后，準(zhǔn)確無(wú)誤地完成移載，并進(jìn)入下一工序。檢測(cè)過(guò)程中，首先由攝像視覺(jué)傳感器對(duì)車(chē)身進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過(guò)對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)圖庫(kù)中的圖像，識(shí)別車(chē)身是否正確著座。如果檢測(cè)結(jié)果正常，C形吊具搭載車(chē)身進(jìn)入下一工序；如果檢測(cè)結(jié)果異常，系統(tǒng)將立即停止，并發(fā)出警報(bào)信號(hào)通知設(shè)備保全人員進(jìn)行處理。這樣設(shè)計(jì)不僅保障了設(shè)備和車(chē)身的安全，還提高了生產(chǎn)效率，減少了因檢測(cè)不準(zhǔn)確引起的生產(chǎn)故障。

在整個(gè)移載過(guò)程中，叉臂移載升降機(jī)發(fā)揮了重要作用，它的設(shè)計(jì)與運(yùn)行直接影響到車(chē)身移載的精準(zhǔn)度和效率。通過(guò)合理應(yīng)用PLC及智能攝像視覺(jué)傳感器識(shí)別技術(shù)，可以大大提高整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，使移載過(guò)程更加簡(jiǎn)便、高效和安全。結(jié)合數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展和實(shí)際生產(chǎn)需求，我們?cè)谙到y(tǒng)設(shè)計(jì)中不斷優(yōu)化，以應(yīng)對(duì)多車(chē)型生產(chǎn)的復(fù)雜性和高標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)要求。這種技術(shù)應(yīng)用不僅減少了人工操作的復(fù)雜性，還顯著提升了生產(chǎn)線的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量，從而滿足現(xiàn)代汽車(chē)制造業(yè)的高效和精細(xì)化生產(chǎn)需求。

2 移載著座檢測(cè)存在的主要問(wèn)題

在移載著座檢測(cè)過(guò)程中，主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題，這些問(wèn)題嚴(yán)重影響了生產(chǎn)穩(wěn)定性和設(shè)備安全性。首先，隨著產(chǎn)品車(chē)型的增多，著座檢測(cè)異常誤報(bào)警頻繁發(fā)生，每班次可能出現(xiàn)100到200次誤報(bào)警，每次誤報(bào)警會(huì)影響生產(chǎn)約5秒，需要專(zhuān)人確認(rèn)和處理。這種頻繁的誤報(bào)警不僅降低了生產(chǎn)效率，還增加了人工成本，影響了生產(chǎn)線的穩(wěn)定性。

其次，由于車(chē)身三維定位精度不足和焊渣問(wèn)題，在移載過(guò)程中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)車(chē)身輸送孔未完全進(jìn)入C形吊具定位銷(xiāo)的情況。然而，由于現(xiàn)有光電著座檢測(cè)裝置本身的局限性，這些問(wèn)題未能及時(shí)被檢測(cè)到，導(dǎo)致車(chē)身在進(jìn)入下一工序后在槽液浮力作用下從吊具上滑落。這種情況不僅造成了輸送鏈條設(shè)備的過(guò)載，且會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)設(shè)備長(zhǎng)時(shí)停線及槽體內(nèi)白車(chē)身因長(zhǎng)時(shí)泡槽而報(bào)廢，同時(shí)還導(dǎo)致C形吊具本體受損變形，造成高額的經(jīng)濟(jì)損失。

此外，設(shè)備保全技術(shù)人員編制不足，使得他們?cè)谔幚眍l繁出現(xiàn)的檢測(cè)異常時(shí)工作負(fù)荷加重，嚴(yán)重影響了正常工作安排和設(shè)備的安全運(yùn)行。這種情況迫使我們必須增加崗位人員，進(jìn)一步增加了企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本。

當(dāng)前的著座檢測(cè)方式使用的是一組光電管，通過(guò)檢測(cè)車(chē)身底部裙邊高度來(lái)識(shí)別車(chē)身是否著座正常，但這種方式檢測(cè)單一且誤差較大。例如，A28和AL車(chē)型由于裙邊高度較AC、AD、AF車(chē)型高22到23毫米，導(dǎo)致光電管著座檢測(cè)開(kāi)關(guān)無(wú)法檢測(cè)到裙邊，從而引發(fā)異常報(bào)警，影響生產(chǎn)。此外，如果調(diào)整光電管著座檢測(cè)開(kāi)關(guān)的高度以適應(yīng)A28和AL車(chē)型，則會(huì)導(dǎo)致AC、AD、AF車(chē)型無(wú)法正常識(shí)別著座狀態(tài)。在多車(chē)型生產(chǎn)的情況下，這種檢測(cè)方式難以同時(shí)滿足多種車(chē)型的識(shí)別需求，增加了生產(chǎn)線的復(fù)雜性和風(fēng)險(xiǎn)。

3 現(xiàn)狀分析

在現(xiàn)有的移載著座檢測(cè)過(guò)程中，采用的是一組光電管，通過(guò)檢測(cè)車(chē)身底部裙邊的高度來(lái)判斷車(chē)身是否正確著座。然而，這種檢測(cè)方法存在明顯的局限性和缺陷，導(dǎo)致在實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)諸多問(wèn)題。首先，光電管檢測(cè)方式較為單一，且易受外部環(huán)境和車(chē)身自身因素的影響，檢測(cè)誤差較大。特別是在多車(chē)型生產(chǎn)環(huán)境下，不同車(chē)型的裙邊高度差異顯著，導(dǎo)致光電管無(wú)法同時(shí)滿足所有車(chē)型的檢測(cè)需求。例如，A28和AL車(chē)型的裙邊高度比AC、AD、AF車(chē)型高出22至23毫米，而光電管的最大檢測(cè)范圍僅為15毫米，明顯無(wú)法覆蓋這一高度差異，導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確檢測(cè)這些車(chē)型的著座狀態(tài)。

由于這種檢測(cè)方法的局限性，頻繁出現(xiàn)誤報(bào)警現(xiàn)象。每班次100到200次的誤報(bào)警，不僅影響生產(chǎn)效率，還增加了操作人員的負(fù)擔(dān)。這些誤報(bào)警大多是因?yàn)楣怆姽軣o(wú)法準(zhǔn)確識(shí)別車(chē)身底部裙邊的高度，導(dǎo)致系統(tǒng)誤判車(chē)身未正確著座，從而停止生產(chǎn)線，要求人工介入確認(rèn)和處理。這種情況嚴(yán)重影響了生產(chǎn)線的連續(xù)性和穩(wěn)定性，增加了人工成本和設(shè)備維護(hù)成本。

此外，現(xiàn)有檢測(cè)方式還面臨車(chē)身三維定位精度不足和焊渣問(wèn)題的挑戰(zhàn)。在實(shí)際操作中，車(chē)身輸送孔有時(shí)未能完全進(jìn)入C形吊具定位銷(xiāo)，然而光電檢測(cè)裝置無(wú)法識(shí)別這種情況，導(dǎo)致車(chē)身在下一工序中滑落。這不僅造成了設(shè)備過(guò)載和停線，還導(dǎo)致了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，如報(bào)廢白車(chē)身和吊具變形等問(wèn)題。設(shè)備保全技術(shù)人員由于編制不足，難以及時(shí)處理頻繁的檢測(cè)異常，進(jìn)一步加劇了設(shè)備的安全風(fēng)險(xiǎn)和生產(chǎn)線的停工時(shí)間。

4 解決方案

針對(duì)現(xiàn)有著座檢測(cè)方式的局限性和多車(chē)型生產(chǎn)環(huán)境下的頻繁誤報(bào)警問(wèn)題，我們需要找到一種更加精確、可靠且適應(yīng)性強(qiáng)的解決方案。經(jīng)過(guò)綜合分析，提出兩種可行的方案。

第一種方案是增加一組車(chē)型檢測(cè)開(kāi)關(guān)和兩組著座檢測(cè)開(kāi)關(guān)，以先識(shí)別車(chē)型再進(jìn)行著座檢測(cè)。這種方法雖然可以在一定程度上解決不同車(chē)型之間的檢測(cè)問(wèn)題，但它存在檢測(cè)精度低、誤差大、調(diào)試周期長(zhǎng)和人工成本高等缺點(diǎn)。尤其是在后續(xù)新增車(chē)型時(shí)，這種方案的檢測(cè)能力可能再次不足，導(dǎo)致重復(fù)調(diào)整和調(diào)試，影響生產(chǎn)效率。因此，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這種方案并不是最佳選擇。

第二種方案是采用3D攝像視覺(jué)識(shí)別傳感器。這種傳感器可以滿足現(xiàn)有生產(chǎn)線上所有車(chē)型的檢測(cè)需求，并且在后續(xù)新增車(chē)型時(shí)也能靈活適應(yīng)。3D攝像視覺(jué)識(shí)別傳感器具有高精度、高靈敏度和高速度的優(yōu)點(diǎn)，能夠精確識(shí)別車(chē)身的著座狀態(tài)，避免了傳統(tǒng)光電檢測(cè)方式的誤差。此外，這種傳感器設(shè)計(jì)編程簡(jiǎn)單，調(diào)試靈活方便，采用模塊連接，檢測(cè)識(shí)別精度高，能夠一次性解決多車(chē)型生產(chǎn)中的檢測(cè)問(wèn)題。

經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)品線的現(xiàn)狀分析和綜合評(píng)估，從質(zhì)量、成本、交付、管理和安全等方面考慮，決定采用第二種方案，即使用3D攝像視覺(jué)識(shí)別傳感器。具體實(shí)施時(shí)，將在車(chē)體前端的兩個(gè)著座點(diǎn)安裝攝像視覺(jué)傳感器，通過(guò)拍攝和圖庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)圖片進(jìn)行比對(duì)識(shí)別。系統(tǒng)在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，當(dāng)2號(hào)頂升機(jī)下降到位后，PLC發(fā)出觸發(fā)信號(hào)給攝像視覺(jué)傳感器進(jìn)行拍照和識(shí)別。如果識(shí)別正常，車(chē)身繼續(xù)進(jìn)入下一工序；如果識(shí)別異常，系統(tǒng)會(huì)立即停止并發(fā)出警報(bào)，通知設(shè)備保全人員處理。

這種解決方案不僅能有效提高檢測(cè)精度，減少誤報(bào)警的發(fā)生，還能大幅降低設(shè)備保全人員的工作負(fù)荷和勞動(dòng)強(qiáng)度，提升生產(chǎn)效率和設(shè)備安全性。同時(shí)，采用3D攝像視覺(jué)識(shí)別傳感器也為企業(yè)未來(lái)的生產(chǎn)升級(jí)和技術(shù)創(chuàng)新奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。通過(guò)合理應(yīng)用這一技術(shù)，不僅解決了現(xiàn)有檢測(cè)方式的局限性，還大大提升了生產(chǎn)線的自動(dòng)化水平和穩(wěn)定性，確保了生產(chǎn)目標(biāo)的順利達(dá)成和產(chǎn)品品質(zhì)的持續(xù)提升。

5 方案的確定

經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)品線的綜合評(píng)估，最終決定采用3D攝像視覺(jué)識(shí)別傳感器方案。該方案不僅能滿足現(xiàn)有生產(chǎn)線上所有車(chē)型的檢測(cè)需求，還能靈活適應(yīng)未來(lái)新增車(chē)型的要求。

具體實(shí)施時(shí)，將在車(chē)體前端的兩個(gè)著座點(diǎn)安裝攝像視覺(jué)傳感器，通過(guò)拍攝和圖庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)圖片進(jìn)行比對(duì)識(shí)別。當(dāng)系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，2號(hào)頂升機(jī)下降到位后，PLC觸發(fā)攝像視覺(jué)傳感器進(jìn)行拍照和識(shí)別。識(shí)別正常時(shí)，車(chē)身繼續(xù)進(jìn)入下一工序；識(shí)別異常時(shí)，系統(tǒng)立即停止并發(fā)出警報(bào)，通知設(shè)備保全人員處理。

3D攝像視覺(jué)識(shí)別傳感器具有高精度、高靈敏度和高速度的檢測(cè)能力，能夠精確識(shí)別車(chē)身的著座狀態(tài)，避免傳統(tǒng)光電檢測(cè)方式的誤差。該方案設(shè)計(jì)編程簡(jiǎn)單，調(diào)試靈活方便，采用模塊連接，檢測(cè)識(shí)別精度高，一次性解決多車(chē)型生產(chǎn)中的檢測(cè)問(wèn)題。

6 實(shí)施方法

安裝2個(gè)攝像視覺(jué)傳感器識(shí)別車(chē)體前端2個(gè)著座點(diǎn)，見(jiàn)下圖1，圖2；展示了如何通過(guò)攝像視覺(jué)傳感器識(shí)別車(chē)體前端的著座點(diǎn)。這包括傳感器的布局、它們與車(chē)體的相對(duì)位置，以及它們?nèi)绾尾蹲綀D像用于比對(duì)。

在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下當(dāng)2號(hào)頂升機(jī)下降到位OK，通過(guò)PLC發(fā)出觸發(fā)攝像信號(hào)給攝像視覺(jué)傳感器，進(jìn)一步進(jìn)行拍照與圖庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)圖片進(jìn)行識(shí)別比對(duì)處理，圖片比圖中描述了視覺(jué)比對(duì)輸出的過(guò)程。展示了從PLC發(fā)出觸發(fā)信號(hào)到攝像視覺(jué)傳感器拍照、圖像比對(duì)，以及根據(jù)比對(duì)結(jié)果發(fā)出相應(yīng)信號(hào)的整個(gè)流程。

對(duì)正常發(fā)出比對(duì)OK信號(hào)指令，C形吊具搭載車(chē)身進(jìn)入下一個(gè)工序，攝像識(shí)別傳感器控制系統(tǒng)進(jìn)入等待下一次PLC觸發(fā)拍照信號(hào)；如果攝像識(shí)別傳感器發(fā)出比對(duì)異常信號(hào)，自動(dòng)輸送鏈設(shè)備停止，同時(shí)發(fā)出異常信號(hào)給現(xiàn)場(chǎng)GOT和CCR中央監(jiān)控系統(tǒng)通知設(shè)備保全人員快速到現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)處理，當(dāng)異常處理后設(shè)備恢復(fù)自動(dòng)生產(chǎn)，檢測(cè)系統(tǒng)（圖3）進(jìn)入等待下一次PLC觸發(fā)拍照信號(hào)。

7 總結(jié)

通過(guò)對(duì)本次著座檢測(cè)問(wèn)題課題分析與解決，進(jìn)一步掌握和了解自動(dòng)輸送控制系統(tǒng)以及攝像視覺(jué)傳感器技術(shù)在電氣自動(dòng)控制中的應(yīng)用；隨著對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的改進(jìn)和視覺(jué)識(shí)別傳感器技術(shù)的應(yīng)用，在后續(xù)的生產(chǎn)過(guò)程中給設(shè)備安全和產(chǎn)品品質(zhì)帶來(lái)保障，同時(shí)故障率降為零，最大化減輕了設(shè)備保全技術(shù)人員的工作負(fù)荷和勞動(dòng)強(qiáng)度，提升生產(chǎn)效率和用工少人化，使班組的日常工作能正常運(yùn)作，有更多的時(shí)間去維護(hù)車(chē)間的設(shè)備運(yùn)營(yíng)。

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