1. 概述
在汽車車身制造過程中，白車身精度是關(guān)鍵質(zhì)量因素。目前，采用在線檢測技術(shù)是保證車身精度最有效手段之一。在線檢測技術(shù)是對焊裝線車身總成或分總成實(shí)行100%在線測量，實(shí)時(shí)、動態(tài)監(jiān)控生產(chǎn)線，及時(shí)發(fā)現(xiàn)誤差，并根據(jù)當(dāng)前測量數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)規(guī)律對產(chǎn)生誤差的原因做出客觀判斷，調(diào)整相關(guān)夾具或檢具，使白車身精度滿足產(chǎn)品技術(shù)要求。
而激光在線檢測技術(shù)作為在線檢測技術(shù)中的一種，是采用激光、視覺（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)，可以很好地滿足現(xiàn)代工業(yè)在線測量的要求，已經(jīng)成為先進(jìn)制造領(lǐng)域內(nèi)最先進(jìn)的在線測量技術(shù)之一。
我公司在某轎車焊裝線上也采用了此種在線檢測方式，有效的實(shí)現(xiàn)對下線白車身一致性的性能監(jiān)控。下面將結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用，對機(jī)器人激光在線測量系統(tǒng)的組成及工作原理進(jìn)行詳細(xì)介紹。
2. 激光在線測量系統(tǒng)的構(gòu)成
在白車身總成下線工位的車身兩側(cè)布置2臺檢測機(jī)器人，機(jī)器人型號采用KUKA KR150L110—2。為了對車身內(nèi)部的一些重要特征點(diǎn)實(shí)現(xiàn)測量，并兼顧車身前后關(guān)鍵功能點(diǎn)，經(jīng)過電腦模擬，得出機(jī)器人最合理安裝位置如圖1所示。圖1中坐標(biāo)系是相對于車身坐標(biāo)系而定的，機(jī)器人底座高度相對車身坐標(biāo)系在Z方向上是-400mm，為了保證機(jī)器人在測試過程中不與地面發(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)場布局，最終定出在線檢測工作站布局實(shí)物如圖2所示。
3. 檢測原理及功能
（1）系統(tǒng)工作原理 白車身通過滑撬運(yùn)動到檢測工作站停下并精確定位，線控制器給檢測站控制器發(fā)“到位”信號→站控制器給機(jī)器人發(fā)出“車型”及“啟動”信號→機(jī)器人接到信號后開始工作，機(jī)器人向測量控制器發(fā)出每個(gè)測量點(diǎn)的“測量請求”和“測點(diǎn)ID”信號，等待測量控制器發(fā)回“測量開始”信號→測量系統(tǒng)接到信號后開始測量并記錄數(shù)據(jù)，然后傳遞到測量分析軟件進(jìn)行處理，測量結(jié)束后向機(jī)器人發(fā)出“測量完成”信號→機(jī)器人收到“測量完成”信號后開始向下一測量點(diǎn)運(yùn)動。按照此流程完成所有待測點(diǎn)的測量，如圖3所示。
通過測量控制軟件可以實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前白車身的測量結(jié)果，被測點(diǎn)的三維坐標(biāo)及其與理論值的偏差都在表中顯示出來，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)入測量點(diǎn)數(shù)據(jù)查詢與分析窗口，可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)前白車身測量結(jié)果的打印，也可以對測量結(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)測量的速度設(shè)定測量數(shù)據(jù)的刷新時(shí)間，也可以選擇手動刷新。
通過激光在線檢測系統(tǒng)不僅可實(shí)現(xiàn)整車數(shù)據(jù)查詢與分析，功能尺寸分析，還可通過激光在線檢測系統(tǒng)對日產(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)，并對顯示的數(shù)據(jù)和圖表進(jìn)行打印輸出。
（2）檢測系統(tǒng)處理方式 激光在線檢測系統(tǒng)測量數(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，測量結(jié)果可以通過局域網(wǎng)接入車間信息系統(tǒng)，技術(shù)、質(zhì)保等相關(guān)部門人員可在各自辦公室終端上隨時(shí)調(diào)閱、分析測量數(shù)據(jù)。測量點(diǎn)數(shù)據(jù)查詢與分析是針對每一個(gè)被測點(diǎn)進(jìn)行的數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)、分析。打開窗口，點(diǎn)擊被測點(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。
檢測系統(tǒng)的處理方式分為手動和自動兩種方式。自動處理是根據(jù)測量結(jié)果數(shù)據(jù)的分析，由系統(tǒng)自動報(bào)警停線；而手動處理是根據(jù)測量結(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，通過人工手動操作，控制是否需要停線。在車間質(zhì)管部設(shè)置有操控按鈕，可以在沒有發(fā)生任何問題時(shí)，屏蔽測量系統(tǒng)但不停線。
當(dāng)檢測設(shè)備出現(xiàn)故障或者測量數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差時(shí)，檢測系統(tǒng)會給出相應(yīng)的報(bào)警信號。當(dāng)檢測設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，安全系統(tǒng)信號給車間質(zhì)保部發(fā)出報(bào)警信號，同時(shí)給機(jī)器人控制系統(tǒng)發(fā)出信號，機(jī)器人控制器將會對Station Controller站控制系統(tǒng)發(fā)出請求，從而將該站檢測系統(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)檢測系統(tǒng)的測量數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差時(shí)，車間質(zhì)保部及Line Controller線控制器LC上均有報(bào)警設(shè)施，提示白車身尺寸存在誤差。當(dāng)測量數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差時(shí)，車間質(zhì)保部會出現(xiàn)聲控報(bào)警音，提示監(jiān)控人員測量數(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。現(xiàn)場工藝人員根據(jù)當(dāng)前測量數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)規(guī)律對產(chǎn)生誤差的原因做出客觀判斷，調(diào)整相關(guān)參數(shù)，使白車身精度滿足產(chǎn)品技術(shù)要求，如圖4所示。
（3）檢測系統(tǒng)測量工作流程 按120s的生產(chǎn)節(jié)拍規(guī)劃，單車可測量約90點(diǎn)，針對關(guān)鍵點(diǎn)要求每臺均測量，而一般檢測點(diǎn)則輪換測量。按A+B、A+C、A+D的模式輪流測量監(jiān)控，每三臺車覆蓋所有測點(diǎn)（A為關(guān)鍵點(diǎn)，B、C、D為一般點(diǎn)監(jiān)測點(diǎn)）。
測量工作流程：PLC獲得車型信息→車身到位→掃描車身碼→夾具系統(tǒng)夾緊→車身確認(rèn)，確定測量組別→測量→車身離銷→精度補(bǔ)償（測量后即開始）→數(shù)據(jù)上傳（與車身離銷同步）→測量結(jié)果顯示。
數(shù)據(jù)的分析運(yùn)用是本在線檢測技術(shù)的重點(diǎn)，可自動生成分析結(jié)果，測量界面如圖5、圖6所示。
