車身顏色識別技術在涂裝車間面漆工藝中的應用

范振帥，黃玉超，譚里民，黃弋蘅，高重慶

（一汽?大眾汽車有限公司成都分公司涂裝車間，四川 成都 610100）

現代汽車的生產方式與傳統方式相比有了突飛猛進的發展，越來越趨向于高速化、數字化和自動化。隨著生活水平的不斷提高，人們對汽車的需求量越來越大，對汽車顏色的要求也變得越來越多，汽車生產廠商每天的汽車產量也在不斷提高。汽車廠商會根據每天的汽車實際產量來安排每臺車身所對應的發動機、變速箱以及車身的附件，通過物流運送到總裝車間現場，合理地分配現場儲備與倉庫儲備，以減少單車成本。

1 顏色噴涂錯誤的影響

雖然現在涂裝車間的車身信息自動化識別率很高，但是由于設備故障或者人為原因，顏色噴涂錯誤的情況時有發生。油漆的顏色控制主要集中在噴涂前，在噴涂過程中與噴涂后缺少控制。生產人員在沒有察覺到顏色噴涂錯誤的情況下，會將車身發往總裝車間，總裝車間裝配人員識別到顏色錯誤后會將顏色錯誤的車身下線，但是與原來顏色相匹配的發動機、變速箱、配件等往往會堆積在生產現場，這不僅造成很大的單車成本浪費，還會增加返修工作量以及引起總裝車間的抱怨。

2 解決顏色噴涂錯誤的目標

2.1 功能要求

為了能夠將噴涂顏色錯誤的車身識別出來，計劃建立一套能夠全自動識別車身顏色的系統，防止錯噴顏色的車身流出車間。

2.2 解決問題的基本原則

(1) 功能容易實現，而且節約成本。

(2) 顏色識別自動化程度高，速度快，檢測可靠且操作簡單。

(3) 不能增加生產人員的工作量。

(4) 不能影響生產節拍。

2.3 安裝地點的選擇

安裝地點的選擇應遵循以下原則：

(1) 存在讀寫站設備，能夠與顏色傳感器進行信息傳遞。

(2) 便于發現顏色錯誤車身后及時進行返修。

(3) 應是有人區域，以便報警后人員及時知悉并處理。

最終將安裝地點選擇在修飾出口滾床位置。

3 方案對比

市場上顏色識別技術的種類相當多，必須選擇一個適合于現場設備的顏色識別系統。對各種方案進行評估和綜合比較(見表1)后，建議利用顏色傳感器來識別噴涂后的顏色。

表1 不同顏色識別技術方案對比Table 1 Comparison of different color recognition schemes

4 設計思路

如圖1所示，車身在修飾出口碰到滾床占位傳感器后停止向前運行。讀寫站讀取載體中的顏色信息，同時顏色傳感器讀取車身實際顏色。兩個信號讀取完成之后進行對比：若信號相同，則車身發往下一個工序；若信號不同，則發出報警提示，車身停在滾床上不向前運行，并將車身信息存儲到PLC(可編程邏輯控制器)中，便于后期進行查找。

圖1 設計思路流程圖Figure 1 Flowchart of design idea

5 方案實施

基于成本的考慮，采用的顏色傳感器必須能夠很容易集成到現場設備。經過對比，最終采用了基恩士的LR-W500C顏色傳感器(見圖2a)和與之對應的MU-N11控制器(見圖2b)。

圖2 硬件需求Figure 2 Hardware requirements

5.1 顏色信號的采集以及顏色對比

首先，對MU-N11控制器進行設置，將輸入/輸出線信號設定為二進制模式(4個輸入輸出通道，共可檢測15種顏色)，以滿足同時判斷多種顏色的要求。將檢測模式設定為C + I模式，讀取車身實際顏色：(RGB(C)，明暗(I))

然后，安裝基恩士LR-W500C傳感器，與車身保持100 mm的距離并調焦。距離越近，傳感器讀取的實際顏色數據越準確。

最后，安裝ET200S分布式輸入/輸出模塊(見圖2c)。4個數字量輸入點采集顏色傳感器的15個輸出通道信號，1個數字量輸出點控制傳感器的投光停止功能。

顏色對比功能塊的程序設計如下：

(1) 車身實際顏色與通道標定顏色(顏色來自于調漆間油漆系統)進行對比。若對比出錯，則提示維修人員：此顏色是新顏色，未示教。

(2) 車身實際顏色與載體中的車身顏色進行對比。若對比出錯，則提示生產人員：此車實際顏色與車身載體顏色不一致，請查看車身顏色是否噴涂錯誤。

顏色對比功能塊的程序代碼如下：

5.2 噴涂錯誤車身信息的記錄

對錯誤車身信息進行記錄時，必須等到原來記錄的車身信息移位之后，才能讓新的車身信息覆蓋舊的車身信息，這樣才能保證所有的錯誤車身信息都能夠得到有效記錄。由于在程序中這個功能塊會被多次調用，因此在用戶程序中使用多重背景來減少背景數據塊的數量[1]。車身信息記錄程序代碼如下：

5.3 車身信息的人機交互界面設計

設計如圖3所示的顏色防差錯系統人機界面。此界面能夠顯示標定顏色、載體顏色及車身實際顏色，能夠記錄顏色錯誤的車身信息，并且當顏色錯誤時，操作臺能夠發出聲光報警，提示生產人員前來確認，同時增加了報警信息，便于生產人員進行判斷。

圖3 人機交互界面Figure 3 Human computer interface

為了減少PLC控制器與目視化界面的傳遞數據負擔，專門編寫以下程序塊(ASCII -> DINT)將車身顏色與PIN碼信息進行轉換：

6 項目總結及展望

(1) 此項目采用的顏色傳感器可以識別到15種車身顏色，基本上涵蓋了涂裝車間所有的車身顏色。

(2) 基恩士MU-N11控制器有NPN和PNP兩種輸出方式，可以兼容所有的PLC控制器，容易集成到現場已經存在的設備。

(3) 通過人機界面的編寫，可以對所使用的顏色進行自定義，也適用于短時間噴涂的小系統車身顏色的設定。

(4) 后續將會研究如何改變現有設計，才能利用顏色傳感器實現多種車型混合生產時的車身顏色識別及色差識別。