基于傳感器的汽車柔性線車型區分機構設計

劉 杰 張太國

（重慶長安汽車股份有限公司，重慶 401100）

隨著我國汽車生產規模的快速發展和市場競爭的全球化，顧客和市場需求朝多樣化和個性化方向發展[1]，促使汽車工業由傳統的單品種且大批量的剛性生產線向多品種且中小批量的柔性生產線過渡。汽車焊裝生產線是汽車白車身全部成型工位的總稱[2]，由車身總拼線、車架線、側圍線、機艙線、地板線以及車門線等構成。每條線有不同的工位，而每個工位的基本單元是夾具。為滿足多車型的共線生產，需要生產線工位夾具具有區分功能，并通過PLC 控制系統傳遞給車間信息化系統，以實現不同車型的跟蹤控制[3]。同一平臺下的不同車型，一般有零件面的不同和孔的不同兩種形式。區分面的不同時，傳統的機械傳感器或電感傳感器比較容易實現，但難以實現孔的有無的區分（特別是直徑≤φ10mm 的孔）。因此，本文設計了一種檢測機構，可有效解決需要通過檢測孔的有無來區分車型的技術難題。

1 傳感器選型

1.1 汽車焊裝生產線常用傳感器類型分析

為了解決汽車柔性線中通過孔的有無來區分車型的技術難題，本文分析了傳感器的類型。目前，汽車焊裝線上常用的傳感器種類如表1 所示。綜合表1 中3 種傳感器的優缺點，本文選用電感式傳感器作為車型區分機構的基礎傳感器。

表1 常用傳感器優缺點對比表

1.2 電感式傳感器的工作原理

電感式傳感器由振蕩器、開關電路以及放大輸出電路3 個部分組成[4]，工作原理如圖1 所示，即振蕩器產生一個交變磁場，當金屬目標接近這一磁場時，由于趨膚效應的存在，高頻磁場在金屬目標內產生渦流[5]，從而導致振蕩衰減以至停振。振蕩器振蕩和停振的變化被后級放大處理電路處理并轉換成開關信號，觸發驅動控制器件，從而達到非接觸式檢測的目的。

圖1 電感式傳感器的工作原理

2 基于傳感器的汽車柔性線車型區分機構的工作原理及組成部分

2.1 工作原理

以電感式傳感器為基礎，本文設計了一套汽車柔性線車型區分機構。機構中有可以伸縮的金屬銷，并用彈簧控制銷子的進出。當汽車零件有孔時，彈簧頂起金屬銷端面，金屬銷頂端伸出，后面的電感式傳感器感應不到金屬銷尾端獲得信號0，如圖2（a）所示；當汽車零件無孔時，零件面壓迫金屬銷頂端，彈簧壓縮，金屬銷縮回，后面的電感式傳感器感應到金屬銷尾端獲得信號1，如圖2（b）所示。這兩種信號通過電纜傳遞到控制系統，然后控制系統根據信號的不同與原定預設進行比對，從而判斷車型的不同。

2.2 組成部分

該機構的主要組成部分如圖3 所示。機構設計時，檢測機構通常安裝在焊裝線工裝夾具上。電感式傳感器通過電纜與電控系統連接，并把信號傳遞到控制系統。控制系統根據信號的不同與原定預設進行比對來判斷車型，并通過車間AVI 系統在工位看板上顯示車型代碼。

圖2 基于電感式傳感器的汽車柔性線車型區分機構工作原理

圖3 基于傳感器的汽車柔性線車型區分機構

3 基于傳感器的汽車柔性線車型區分機構的變形機構

由于汽車焊裝生產線的結構復雜，有些需要檢測部位的橫向空間小，因此設計的檢測機構無法安裝。為解決以上問題，本文將設計的機構進行變形，變形機構如圖4 所示。

圖4 基于傳感器的汽車柔性線車型區分機構的變形機構

該變形機構的工作原理是利用電感式傳感器的感應距離來判斷車型。電感式傳感器是標準件，型號不同感應距離也不同。當金屬銷伸出，金屬銷尾端與電感式傳感器的距離大于有效距離時，后面的電感式傳感器感應不到金屬銷獲得信號0；當金屬銷縮回，金屬銷尾端與電感式傳感器的距離小于設定距離時，后面的電感式傳感器可感應到金屬銷獲得信號1。這兩種信號通過電纜傳遞到控制系統，然后控制系統根據信號的不同與原定預設進行比對來判斷車型的不同。

4 結語

隨著汽車行業競爭趨于白熱化，個性化的需求逐漸成為主流，而汽車生產未來也將走向定制化生產方式。對于有限的生產線，需要盡可能地實施柔性化生產[6]，以生產出更多的車型。因此，本文設計了一種基于傳感器的汽車柔性線車型區分機構。它的結構簡單，成本低廉，且實現方便，已在重慶長安汽車股份有限公司多條柔性焊裝生產線上廣泛應用，具有推廣價值。