車身激光在線檢測系統

奇瑞商用車（安徽）有限公司 安徽蕪湖 241000

隨著世界汽車工業的發展，人們對汽車質量的重視程度越來越高，因此檢測技術在汽車生產制造過程中成為控制汽車生產制造質量的關鍵手段。而對檢測技術的準確性、及時性以及全面性要求也越來越高。其中，激光在線測量系統憑借其及時、準確、全面等優點，逐步應用到各大汽車制造廠的裝配線中（見圖1）。

圖1 激光測量原理

在線檢測設備工作原理

1.基本原理

白車身骨架完成合拼焊接后，輸送到達測量工位，由機器人手持激光測量儀進行掃描測量，將測量數據傳回在線檢測設備，生成網絡數據，進行過程數據質量監控。某數據符合公差范圍值，則車身運送至下一工序；若數據檢測超差，則發生報警，由在線測量技術人員進行數據確認，及時識別問題，避免不良品流出。工藝過程中可以利用這些數據，結合質量工具（軟件），有效地監控零件狀態，分析解決問題。

2.坐標換算

全面的坐標換算方法使測量更加精確，減小測量誤差。

1）Base Finder讓機器人底座中心與車身坐標相關聯。

2）Tool Finder消除TCP與傳感器坐標中心的實際誤差。

通過控制器軟件的計算最終報告測量特征車身坐標系中的偏差值。

3.溫度補償

機器人長時間工作后，導致電動機的溫度升高，致使重復定位精度降低，通過每一循環測量一組溫度補償小球進行溫度補償，補償機器人因溫度變化導致的變形而對測量產生的誤差。溫度補償軌跡分為三組，每一個循環完成一組，即3個節拍完成三組補償測量。

機器人溫度自動補償能夠確保機器人長時間作業精度穩定化。

圖2所示是機器人連續作業8h熱漂移精度情況，紅色曲線是沒有通過補償的。所以8h內，測量系統精度漂移最大值可達到0.65mm。而綠色曲線是經過溫度補償后的精度。測量系統精度基本控制在0.26mm（包含機器人重復定位精度、臺車輸送精度、測量傳感器測量精度）以內。

圖2 連續8h熱漂移精度與溫度補償對比

在線質量管理

1.測點選取

根據工藝人員提供的影響外觀、性能、安裝精度的安裝孔，綜合測頭的可達性，選取了一些必測點和重要點，最終確定了98個測點。可以根據需求，將一些重要點、需要實時監測變化趨勢的點選出來，實時顯示在測量設備PC端。

2.測量分組

為了縮短在線測量工位占用節拍用時，將98個測點分成三組，每一個節拍測一組，三組循環測量。該工位4臺機器人，根據可達性及節拍需求，第一組四臺機器人分別測量11、11、6、6個點，共34個點；第二組分別測量11、11、6、5個點，共33個點；第三組分別測量11、11、5、4個點，共31個點。可以由PLC設置進行全測量功能。

設備測量結果偏差潛在風險

1）光照變化會對測量結果造成影響。

2）由于在線檢測工位靠近弧焊工位，弧光可能會對檢測精度造成影響。

3）車身測量點上的灰塵可能會對測量精度造成影響。

4）溫度補償小球上如果有灰塵可能會影響測量精度，進而影響溫度補償精度。

5）臺車一致性、臺車定位精度會影響測量精度。

設備測量結果失真預防措施

1）通過安裝深色圍欄，減小光照、弧光對測量精度的影響。

2）定期擦拭測頭和溫度補償小球，保持車身清潔，減小塵土對測量精度的影響。

3）采用一體式地基（工位地面以下整體鋼筋混凝土連帶地上機器人抬高座鋼筋混凝土結構，地面以下還需要黃沙和水泥墊層），減少外界的振動干擾，提供位置穩定的支撐和定位，降低溫度變化導致的位置變化。

4）提高臺車定位精度和臺車一致性，提高測量精度。

結語

機器人在線測量的優勢如下：

（1）全面性 掌握最新數據資料，覆蓋率100%。

（2）及時性 做到實時檢測，能夠第一時間發現不良品，并控制不流到下一工序。

（3）方便性 工藝調整實時驗證，裝配問題分析方便。

（4）實惠性 花同樣的錢，實現多種功能（可替代部分檢具方案和其他功能）。

激光在線測量的缺點：數據量大，測點數量與生產節拍關聯。

通過引入激光在線測量系統，可以在柔性化平臺中針對多款車型白車身精度進行100%覆蓋監控。并且做到數據準確性以及及時性，同時也可釋放三坐標的測量能力，以便有充足的時間去進行問題的診斷，特別是新車型問題的整改。