車身移載過程中著座檢測識別問題分析及解決

摘 要：本文主要介紹涂裝工藝自動輸送系統從焊裝白車身進入涂裝工藝設備在移載過程中出現的著座檢測識別問題對生產、品質、設備安全造成的影響進行深入分析，并且提出直接、有效的解決方案。

關鍵詞：自動輸送鏈 C形吊具 著座檢測 智能視覺傳感器

0 引言

在汽車整車制造四大工藝中，涂裝工藝是其中較為復雜的工藝之一，而自動輸送設備又是涂裝工藝最重要的設備，我司作為具有一流現代化生產設備的汽車制造企業，隨著企業的不斷快速發展，規模不斷擴大，產品線車型的不斷增加，生產設備負荷持續增長，實現設備長期安全穩定運行，是保障生產目標達成，無品質不良的直接關鍵所在，也是設備保全技術人員主要職責。隨著智能傳感器，數字及可視化技術的迅速發展，攝像視覺傳感器識別技術在電氣自動控制系統中也越來越被廣泛應用；它具有的特點，如抗電磁干擾、適于距離信號傳輸、易于實現認為主動相位調制、具有高靈敏度、高速度、高清晰度、適應各種較復雜環境及非破壞性的環境等；而PLC可編程控制技術作為自動化控制部分的核心，具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點；合理應用PLC及智能攝像視覺傳感器識別技術很大程度上解決了整個復雜電氣控制系統的難題，使整個控制系統設計更簡單，運行效率更快，功能更強大和穩定。

1 自動叉臂移載升降機移載原理介紹

在我司的自動輸送設備中，車身移載采用叉式移載方式，其優點在于運行穩定和定位精度可靠。為了更好地理解其工作原理和結構，現對其進行詳細介紹。移載設備由叉臂移載升降機、兩臺頂升機及輔助檢測設備和控制系統組成。當焊裝臺車搭載白車身進入涂裝工藝設備并定位后，首先由1號頂升機將其頂起。接著，叉臂移載升降機負責將車身從1號頂升機移載至2號頂升機上，然后由2號頂升機再次頂起，最終將車身放置到C形吊具上并鎖緊。在這一過程中，著座檢測至關重要，是保證車身準確到位的關鍵步驟。

著座檢測確保車身在放置到C形吊具后，準確無誤地完成移載，并進入下一工序。檢測過程中，首先由攝像視覺傳感器對車身進行實時監控，通過對比標準圖庫中的圖像，識別車身是否正確著座。如果檢測結果正常，C形吊具搭載車身進入下一工序；如果檢測結果異常，系統將立即停止，并發出警報信號通知設備保全人員進行處理。這樣設計不僅保障了設備和車身的安全，還提高了生產效率，減少了因檢測不準確引起的生產故障。

在整個移載過程中，叉臂移載升降機發揮了重要作用，它的設計與運行直接影響到車身移載的精準度和效率。通過合理應用PLC及智能攝像視覺傳感器識別技術，可以大大提高整個系統的自動化水平，使移載過程更加簡便、高效和安全。結合數字化技術的發展和實際生產需求，我們在系統設計中不斷優化，以應對多車型生產的復雜性和高標準的生產要求。這種技術應用不僅減少了人工操作的復雜性，還顯著提升了生產線的工作效率和產品質量，從而滿足現代汽車制造業的高效和精細化生產需求。

2 移載著座檢測存在的主要問題

在移載著座檢測過程中，主要存在以下幾個問題，這些問題嚴重影響了生產穩定性和設備安全性。首先，隨著產品車型的增多，著座檢測異常誤報警頻繁發生，每班次可能出現100到200次誤報警，每次誤報警會影響生產約5秒，需要專人確認和處理。這種頻繁的誤報警不僅降低了生產效率，還增加了人工成本，影響了生產線的穩定性。

其次，由于車身三維定位精度不足和焊渣問題，在移載過程中有時會出現車身輸送孔未完全進入C形吊具定位銷的情況。然而，由于現有光電著座檢測裝置本身的局限性，這些問題未能及時被檢測到，導致車身在進入下一工序后在槽液浮力作用下從吊具上滑落。這種情況不僅造成了輸送鏈條設備的過載，且會導致生產設備長時停線及槽體內白車身因長時泡槽而報廢，同時還導致C形吊具本體受損變形，造成高額的經濟損失。

此外，設備保全技術人員編制不足，使得他們在處理頻繁出現的檢測異常時工作負荷加重，嚴重影響了正常工作安排和設備的安全運行。這種情況迫使我們必須增加崗位人員，進一步增加了企業的運營成本。

當前的著座檢測方式使用的是一組光電管，通過檢測車身底部裙邊高度來識別車身是否著座正常，但這種方式檢測單一且誤差較大。例如，A28和AL車型由于裙邊高度較AC、AD、AF車型高22到23毫米，導致光電管著座檢測開關無法檢測到裙邊，從而引發異常報警，影響生產。此外，如果調整光電管著座檢測開關的高度以適應A28和AL車型，則會導致AC、AD、AF車型無法正常識別著座狀態。在多車型生產的情況下，這種檢測方式難以同時滿足多種車型的識別需求，增加了生產線的復雜性和風險。

3 現狀分析

在現有的移載著座檢測過程中，采用的是一組光電管，通過檢測車身底部裙邊的高度來判斷車身是否正確著座。然而，這種檢測方法存在明顯的局限性和缺陷，導致在實際生產中出現諸多問題。首先，光電管檢測方式較為單一，且易受外部環境和車身自身因素的影響，檢測誤差較大。特別是在多車型生產環境下，不同車型的裙邊高度差異顯著，導致光電管無法同時滿足所有車型的檢測需求。例如，A28和AL車型的裙邊高度比AC、AD、AF車型高出22至23毫米，而光電管的最大檢測范圍僅為15毫米，明顯無法覆蓋這一高度差異，導致無法準確檢測這些車型的著座狀態。

由于這種檢測方法的局限性，頻繁出現誤報警現象。每班次100到200次的誤報警，不僅影響生產效率，還增加了操作人員的負擔。這些誤報警大多是因為光電管無法準確識別車身底部裙邊的高度，導致系統誤判車身未正確著座，從而停止生產線，要求人工介入確認和處理。這種情況嚴重影響了生產線的連續性和穩定性，增加了人工成本和設備維護成本。

此外，現有檢測方式還面臨車身三維定位精度不足和焊渣問題的挑戰。在實際操作中，車身輸送孔有時未能完全進入C形吊具定位銷，然而光電檢測裝置無法識別這種情況，導致車身在下一工序中滑落。這不僅造成了設備過載和停線，還導致了嚴重的經濟損失，如報廢白車身和吊具變形等問題。設備保全技術人員由于編制不足，難以及時處理頻繁的檢測異常，進一步加劇了設備的安全風險和生產線的停工時間。

4 解決方案

針對現有著座檢測方式的局限性和多車型生產環境下的頻繁誤報警問題，我們需要找到一種更加精確、可靠且適應性強的解決方案。經過綜合分析，提出兩種可行的方案。

第一種方案是增加一組車型檢測開關和兩組著座檢測開關，以先識別車型再進行著座檢測。這種方法雖然可以在一定程度上解決不同車型之間的檢測問題，但它存在檢測精度低、誤差大、調試周期長和人工成本高等缺點。尤其是在后續新增車型時，這種方案的檢測能力可能再次不足，導致重復調整和調試，影響生產效率。因此，從長遠來看，這種方案并不是最佳選擇。

第二種方案是采用3D攝像視覺識別傳感器。這種傳感器可以滿足現有生產線上所有車型的檢測需求，并且在后續新增車型時也能靈活適應。3D攝像視覺識別傳感器具有高精度、高靈敏度和高速度的優點，能夠精確識別車身的著座狀態，避免了傳統光電檢測方式的誤差。此外，這種傳感器設計編程簡單，調試靈活方便，采用模塊連接，檢測識別精度高，能夠一次性解決多車型生產中的檢測問題。

經過對現場產品線的現狀分析和綜合評估，從質量、成本、交付、管理和安全等方面考慮，決定采用第二種方案，即使用3D攝像視覺識別傳感器。具體實施時，將在車體前端的兩個著座點安裝攝像視覺傳感器，通過拍攝和圖庫標準圖片進行比對識別。系統在自動運行狀態下，當2號頂升機下降到位后，PLC發出觸發信號給攝像視覺傳感器進行拍照和識別。如果識別正常，車身繼續進入下一工序；如果識別異常，系統會立即停止并發出警報，通知設備保全人員處理。

這種解決方案不僅能有效提高檢測精度，減少誤報警的發生，還能大幅降低設備保全人員的工作負荷和勞動強度，提升生產效率和設備安全性。同時，采用3D攝像視覺識別傳感器也為企業未來的生產升級和技術創新奠定了堅實基礎。通過合理應用這一技術，不僅解決了現有檢測方式的局限性，還大大提升了生產線的自動化水平和穩定性，確保了生產目標的順利達成和產品品質的持續提升。

5 方案的確定

經過對現場產品線的綜合評估，最終決定采用3D攝像視覺識別傳感器方案。該方案不僅能滿足現有生產線上所有車型的檢測需求，還能靈活適應未來新增車型的要求。

具體實施時，將在車體前端的兩個著座點安裝攝像視覺傳感器，通過拍攝和圖庫標準圖片進行比對識別。當系統自動運行時，2號頂升機下降到位后，PLC觸發攝像視覺傳感器進行拍照和識別。識別正常時，車身繼續進入下一工序；識別異常時，系統立即停止并發出警報，通知設備保全人員處理。

3D攝像視覺識別傳感器具有高精度、高靈敏度和高速度的檢測能力，能夠精確識別車身的著座狀態，避免傳統光電檢測方式的誤差。該方案設計編程簡單，調試靈活方便，采用模塊連接，檢測識別精度高，一次性解決多車型生產中的檢測問題。

6 實施方法

安裝2個攝像視覺傳感器識別車體前端2個著座點，見下圖1，圖2；展示了如何通過攝像視覺傳感器識別車體前端的著座點。這包括傳感器的布局、它們與車體的相對位置，以及它們如何捕捉圖像用于比對。

在自動運行狀態下當2號頂升機下降到位OK，通過PLC發出觸發攝像信號給攝像視覺傳感器，進一步進行拍照與圖庫標準圖片進行識別比對處理，圖片比圖中描述了視覺比對輸出的過程。展示了從PLC發出觸發信號到攝像視覺傳感器拍照、圖像比對，以及根據比對結果發出相應信號的整個流程。

對正常發出比對OK信號指令，C形吊具搭載車身進入下一個工序，攝像識別傳感器控制系統進入等待下一次PLC觸發拍照信號；如果攝像識別傳感器發出比對異常信號，自動輸送鏈設備停止，同時發出異常信號給現場GOT和CCR中央監控系統通知設備保全人員快速到現場確認處理，當異常處理后設備恢復自動生產，檢測系統（圖3）進入等待下一次PLC觸發拍照信號。

7 總結

通過對本次著座檢測問題課題分析與解決，進一步掌握和了解自動輸送控制系統以及攝像視覺傳感器技術在電氣自動控制中的應用；隨著對檢測系統的改進和視覺識別傳感器技術的應用，在后續的生產過程中給設備安全和產品品質帶來保障，同時故障率降為零，最大化減輕了設備保全技術人員的工作負荷和勞動強度，提升生產效率和用工少人化，使班組的日常工作能正常運作，有更多的時間去維護車間的設備運營。

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