某汽車公司總裝車間發(fā)動機質(zhì)量檢查自動化應用

劉德志 熊升升 高勇 李曉東

摘 要：文章主要針對汽車制造總裝車間發(fā)動機合裝之后的品質(zhì)質(zhì)檢，提出一種新的方法，由機器人與視覺質(zhì)檢系統(tǒng)相結(jié)合，進行自動檢查的方式，提升總裝車間發(fā)動機品質(zhì)保證能力，并在實際生產(chǎn)中得到運用，效果顯著。

關(guān)鍵詞：總裝車間;發(fā)動機品質(zhì);視覺質(zhì)檢

中圖分類號：U466 ?文獻標識碼：B ?文章編號：1671-7988（2020）09-222-03

Automatic Application Of Engine Quality Inspection In General AssemblyWorkshop Of An Automobile Company

Liu Dezhi， Xiong Shengsheng， Gao Yong， Li Xiaodong

（?Guangqi Honda Automobile Co.，?Ltd. Assembly Frame Division，?Guangdong?Guangzhou?510700 ）

Abstract：?This paper mainly aims at the quality inspection of the engine assembled in the general assembly workshop of automobile manufacturing， and puts forward a new method， which combines the robot and the visual inspection system to carry out the automatic inspection， improves the quality assurance ability of the engine in the general assembly workshop， and is applied in the actual production， with remarkable effect.

Keywords： General Assembly Workshop; Engine Quality; Visual quality inspection

CLC NO.： U466 ?Document Code： B ?Article ID： 1671-7988（2020）09-222-03

前言

汽車制造企業(yè)總裝車間在21世紀逐漸開始使用新技術(shù)、新方案，類似于自動化裝配及機器視覺檢查、引導等高新科技正快速普及。克服總裝車間工藝難題，挖掘可改進工序，削減勞動成本，提升生產(chǎn)品質(zhì)，是所有汽車制造總裝車間的共同追求。近年來某汽車制造企業(yè)總裝車間實現(xiàn)了諸如輪胎自動安裝、擋風玻璃自動安裝、汽車玻璃加強劑的自動涂布、繼電器自動安裝、發(fā)動機視覺質(zhì)檢等設(shè)備的成功導入，極大地提升了生產(chǎn)效率與產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定性^[1]。本文重點介紹發(fā)動機視覺質(zhì)檢設(shè)備，介紹該設(shè)備的作用、原理及導入意義。

1?總裝車間發(fā)動機裝配簡介

汽車發(fā)動機是汽車的動力來源，是汽車的心臟，發(fā)動機的品質(zhì)問題一直是汽車生產(chǎn)過程中的重要一環(huán)，如何保證發(fā)動機裝配后的品質(zhì)合格，是汽車生產(chǎn)總裝工藝中的重要課題。在總裝車間，發(fā)動機在分裝線進行裝配，裝配后需經(jīng)過一系列的品質(zhì)確認，如發(fā)動機上各零配件是否已經(jīng)組裝完好，重要部位的螺栓是否進行扭力確認，重要管路是否連接完好，是否點上紅油標記，部分零件規(guī)格是否安裝正確。需檢查的點數(shù)量多，但復雜度不高，都是目視確認品質(zhì)狀況，耗時多^[2]。

目前，國內(nèi)汽車行業(yè)的發(fā)動機裝配質(zhì)量檢查主要是靠人工完成，隨著人力成本的不斷上升，企業(yè)的負擔越來越重;另外，人工檢查存在精神不集中、視覺疲勞等問題，從而導致有漏檢的情況發(fā)生。而使用自動化設(shè)備去進行品質(zhì)質(zhì)檢是非常經(jīng)濟的措施。

2 發(fā)動機自動化質(zhì)檢難點

2.1 發(fā)動機質(zhì)檢點數(shù)量多

發(fā)動機需要質(zhì)檢的項目數(shù)量多，根據(jù)不同發(fā)動機派生（類型），每臺發(fā)動機需要檢查共50-60處，單班500臺車需檢查25000-30000處;涵蓋范圍廣，包括發(fā)動機、變速箱、懸架、減震器、制動鉗、排氣管、管路等位置;項目雜，如號碼比對、力矩檢查確認、卡夾有無有無確認、裝配間隙確認等。詳細檢查項目如下圖1：

2.2 發(fā)動機質(zhì)檢節(jié)拍快

該車間在國內(nèi)同行業(yè)中屬生產(chǎn)節(jié)拍最高車間，要求發(fā)動機質(zhì)檢自動化設(shè)備能夠保證檢查完一臺發(fā)動機的時間在45-48秒內(nèi)，發(fā)動機在檢查時需要靜止，所以排除快速進入到靜止的這段時間，每臺發(fā)動機僅剩約35-38秒的時間進行品質(zhì)檢查。

2.3 對軟件優(yōu)化與電腦性能要求高

使用視覺攝像頭進行拍照后，還需要電腦進行運算處理，在35-38秒節(jié)拍內(nèi)處理約50-60張照片，需要優(yōu)化良好的視覺處理軟件以及性能強勁的電腦。

2.4 異常處理系統(tǒng)需功能全

發(fā)動機質(zhì)檢設(shè)備帶有異常處理系統(tǒng)，當設(shè)備發(fā)現(xiàn)異常報警時，能直觀地展示具體哪個點出現(xiàn)問題，能夠有示意圖表示發(fā)動機上出現(xiàn)異常的點在哪里，是什么異常，發(fā)動機號以及拍照圖片都應該清晰的顯示且可以追溯，可大幅度提升異常處理效率，減少品質(zhì)不良流出^[3]。

3 發(fā)動機自動化質(zhì)檢項目介紹

要完成一臺發(fā)動機的品質(zhì)檢查，由于檢查點達50-60處，而工時為45-48秒，除去發(fā)動機吊具進出的時間僅剩35-38秒。使用4臺機械手協(xié)同工作，每臺機械手處理12-15個檢查點，每個點有約3秒時間進行拍照處理，工時圖如下圖2：

3.1 設(shè)備布置結(jié)構(gòu)介紹

由于被檢查點各點之間分布較為分散，拍照方向不同，需要4個攝像頭平均分布在發(fā)動機四周，以便拍照范圍可覆蓋發(fā)動機的各個角落。如下圖3：

某企業(yè)總裝車間發(fā)動機裝配線為吊鏈結(jié)構(gòu)，質(zhì)檢時發(fā)動機需靜止，便于拍照。而當發(fā)動機從移動減速至靜止之后，吊著的發(fā)動機會因慣性而晃動，晃動會影響視覺拍照精度，所以需增設(shè)一個發(fā)動機定位穩(wěn)定裝置，防止發(fā)動機晃動^[4]，夾緊裝置采用可升降機構(gòu)，伸出定位膠塊固定住發(fā)動機，防止發(fā)動機搖晃，如下圖4：

3.2 視覺拍照技術(shù)原理

當攝像頭拍到關(guān)鍵點照片后，計算機對圖片進行視覺處理，將照片彩色三通道轉(zhuǎn)為單通道的灰度圖，再經(jīng)過一系列的平滑濾波，降噪處理，判定目標輪廓后得出輪廓的具體信息，進而識別出照片特征點^[5]。如下圖5：

如識別是否點紅油時，將彩色圖片進行二值化處理，只提取紅色像素，再檢測二值化后高亮區(qū)域的面積，該面積可由像素點的數(shù)量表征，當像素點數(shù)量大于設(shè)定的某個閾值后，即可斷定拍攝照片的監(jiān)測點已經(jīng)點上紅油標記。

3.3 異常處理系統(tǒng)的使用介紹

由于質(zhì)檢點數(shù)量多且雜，當設(shè)備發(fā)現(xiàn)異常點后如何報警成為了一個迫切需要解決的問題，報警系統(tǒng)要能夠明確標定異常點位置與信息的功能，保存異常數(shù)據(jù)及圖像的功能等^[6]。

發(fā)動機需檢查特征點有50-60個之多，普通情況下的聲光報警以不足以滿足要求，異常處理系統(tǒng)有詳細的處理界面，當發(fā)生檢查出異常點情況時，能夠自動報警，并顯示出異常點位置^[7]，提示現(xiàn)場人員點對點進行處理。軟件界面如下圖6：

異常處理系統(tǒng)能夠以時間點、發(fā)動機號、NG點等為依據(jù)進行產(chǎn)品的追溯，可追溯的數(shù)據(jù)包括發(fā)動機號、裝配車號、車型、排量、故障歷史、返修歷史等等，數(shù)據(jù)保存時間不少于5年，圖片保存時間不少于1個月，可以追溯在追溯范圍內(nèi)的任何一臺發(fā)動機的裝配情況。

3.4 機器視覺系統(tǒng)使用工作原理介紹

視覺系統(tǒng)與發(fā)動機鏈系統(tǒng)緊密結(jié)合，信號連鎖，發(fā)動機鏈到位等待，視覺系統(tǒng)啟動;視覺系統(tǒng)檢測NG時，發(fā)動機鏈停止，等待人工確認操作，具體流程如下圖7：

視覺質(zhì)檢系統(tǒng)功能模塊簡單易用，每當換一款新車型發(fā)

動機需重新調(diào)試時，只需重調(diào)模板即可。每次重調(diào)模板，對每個檢查點進行重新調(diào)試，使用同一套程序，只需將每個點對應的模板數(shù)據(jù)進行修改，每次檢測基準都相應的改變，以達到每款車型使用同一套系統(tǒng)進行檢測的目的，降低了車間維護成本與新車型導入調(diào)試成本^[8]。

4 發(fā)動機自動化質(zhì)檢項目導入意義

首先，該設(shè)備提升了品質(zhì)保證能力，根據(jù)某公司特有的工序品質(zhì)保證能力理論，設(shè)備保證品質(zhì)保證能力高于人工品質(zhì)保證能力，機器的檢出率高于人工。

其次，總數(shù)達50-60個點的特征點檢查數(shù)量，耗費的工時轉(zhuǎn)化成人工時間約40秒，單班次減去約0.9個人工，雙班共1.8人。該設(shè)備采用成本較低的小機器人搭配單目視覺，可以控制在36個月內(nèi)回收成本，36個月之后，每個月節(jié)約的人力成本都將轉(zhuǎn)化為收益，經(jīng)濟效益巨大。

在汽車總裝車間中，還存在著許多如發(fā)動機自動化質(zhì)檢的改造課題，用自動化設(shè)備對總裝車間進行改造將成為行業(yè)趨勢，該領(lǐng)域也成為近年來許多汽車制造企業(yè)的關(guān)注重點。

參考文獻

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