應(yīng)對(duì)細(xì)密封涂膠質(zhì)量波動(dòng)的檢測(cè)方法

朱力友，宋衍國(guó)

（1.一汽大眾汽車有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130011；2.機(jī)械工業(yè)第九設(shè)計(jì)研究院有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130011）

1 背景

所謂的細(xì)密封涂膠，是指車體在四門兩蓋和流水槽等部位的涂膠部分，也被稱為外板膠。由于細(xì)密封涂膠工藝是外觀膠條（總裝裝配后屬可見部位），膠條平直、整齊、美觀，對(duì)膠條的寬度和厚度都有嚴(yán)格的規(guī)定，人工打膠靈活性大且質(zhì)量可以目視化及時(shí)控制，所以目前大部分涂裝工廠細(xì)密封部分還是采用人工打膠。但是隨著人工成本的增加，機(jī)器人取代人工打膠成為大趨勢(shì)。但是機(jī)器人噴涂細(xì)密封膠條，調(diào)試難度高，優(yōu)化時(shí)間持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，調(diào)試過程中即使是同一臺(tái)車多次噴涂都有可能產(chǎn)生不同的噴涂質(zhì)量，且后期生產(chǎn)過程中質(zhì)量容易出現(xiàn)波動(dòng)。

2 項(xiàng)目介紹

2.1 前期分析

由于車身細(xì)密封涂膠對(duì)于機(jī)器人的高精度要求，機(jī)器人必須具備視覺識(shí)別系統(tǒng)，代替“人眼”識(shí)別四門兩蓋折邊需要進(jìn)行密封的區(qū)域[1]。細(xì)密封涂膠視覺系統(tǒng)可以提供三重檢測(cè)，車身位置檢測(cè)矯正系統(tǒng)、槍嘴檢測(cè)矯正系統(tǒng)、軌跡路徑檢測(cè)矯正系統(tǒng)。

2.1.1 車身位置檢測(cè)矯正系統(tǒng)（圖1），下文簡(jiǎn)稱3D檢測(cè)系統(tǒng)。

當(dāng)車體到達(dá)PVC 涂膠工位時(shí)，并觸發(fā)相應(yīng)的VMT 視覺系統(tǒng)的檢測(cè)計(jì)劃，一方面對(duì)得到的車型代碼進(jìn)行確認(rèn)，另一方面根據(jù)從PLC控制系統(tǒng)得到的車型代碼進(jìn)行當(dāng)前車體的定位工作；即根據(jù)該車型的各個(gè)固有標(biāo)記進(jìn)行特征匹配來(lái)確定當(dāng)前車體的方位偏差。這些工作完畢后，VMT 視覺系統(tǒng)便可以將計(jì)算的方位校正失量通過 PLC 傳送給各涂膠機(jī)器人,此工作即完成了車身位置矯正檢測(cè)。也稱為3D檢測(cè)，主要矯正的是車身位置偏差。

圖1 車身位置檢測(cè)矯正系統(tǒng)

2.1.2 槍嘴檢測(cè)矯正系統(tǒng)（圖2），下文簡(jiǎn)稱DK檢測(cè)系統(tǒng)

圖2 槍嘴檢測(cè)矯正系統(tǒng)

一臺(tái)車的細(xì)密封膠條有很多條，根據(jù)不同的車身部位可能要用不同的槍嘴才能滿足涂膠需求。所以在一個(gè)節(jié)拍內(nèi)一個(gè)機(jī)器人會(huì)承擔(dān)多條膠條的任務(wù)，有可能需要更換槍嘴。為了保證涂膠質(zhì)量，更換槍之后要執(zhí)行排膠和清潔工藝程序。每一次更換槍嘴，槍嘴控制點(diǎn)的工件坐標(biāo)都會(huì)變化， 所以必須通過攝像頭檢測(cè)槍嘴形狀，在變形量較小的情況下反饋機(jī)器人修正動(dòng)作，變形量較大的情況下及時(shí)發(fā)出報(bào)警[2]。在實(shí)際生產(chǎn)中，更換槍嘴的整個(gè)過程中，可能造成槍嘴的控制點(diǎn)偏移過大、排膠后清潔不干凈等問題，這些問題導(dǎo)致涂膠質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。但是下一次更換槍嘴后這種質(zhì)量缺陷卻消失了，甚至?xí)霈F(xiàn)間歇性發(fā)生質(zhì)量波動(dòng)，這種波動(dòng)也被稱作“幽靈缺陷”。

2.1.3 軌跡路徑檢測(cè)矯正系統(tǒng)，下文簡(jiǎn)稱BK檢測(cè)系統(tǒng)。

圖3 激光照射車身指定點(diǎn)

圖4 采集的圖像

以車門涂膠舉例；每一個(gè)車體,車門和整車匹配精度不同，車門的開合度也不同。通過激光照射車身指定點(diǎn) （圖3），使用攝像頭采集激光反饋成像，（如圖 4）。精確計(jì)算需要進(jìn)行涂膠折邊的實(shí)際位置與制作模板時(shí)候的位置的坐標(biāo)差值，并反饋給機(jī)器人。相對(duì)于車身位置檢測(cè)系統(tǒng)，BK檢測(cè)范圍小，但檢測(cè)精度高，相當(dāng)于高精度校準(zhǔn)待涂膠件的位置。

如表1所示，如此高的補(bǔ)正精度才能保證涂膠質(zhì)量。緊張的生產(chǎn)過程中出現(xiàn)質(zhì)量波動(dòng)，如何快速判斷并查找出原因是問題的關(guān)鍵。每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)范圍設(shè)定和補(bǔ)正精度和參數(shù)設(shè)定以及初始模板制作有關(guān)系。表1展示的為長(zhǎng)春某車間的情況。

表1 各種檢測(cè)類型的檢測(cè)范圍和補(bǔ)正精度

2.2 方案介紹

為快速確定質(zhì)量波動(dòng)的原因，我們PVC優(yōu)化小組對(duì)一個(gè)節(jié)拍內(nèi)的可能影響的質(zhì)量波動(dòng)的因素做了深入的分析，分析后得出結(jié)論，在更換噴槍、排膠、吹凈噴槍這幾個(gè)環(huán)節(jié)中容易產(chǎn)生偏差，路徑軌跡矯正是很精細(xì)的一個(gè)矯正環(huán)節(jié)，這個(gè)環(huán)節(jié)也容易導(dǎo)致質(zhì)量的不穩(wěn)定。綜合以上各種因素，我們?cè)黾恿藥追N檢測(cè)手段，可以檢測(cè)出其中某個(gè)環(huán)節(jié)是否存在不穩(wěn)定的因素導(dǎo)致質(zhì)量波動(dòng)。

3 方案實(shí)施

3.1 DK單獨(dú)檢測(cè)模式

3.1.1 DK單獨(dú)檢測(cè)模式的簡(jiǎn)介

DK單獨(dú)檢測(cè)功能是為了在出現(xiàn)質(zhì)量問題時(shí)，方便單獨(dú)檢測(cè)某一個(gè)或幾個(gè)槍嘴狀態(tài)而增加的新功能。使用本功能可以方便的單獨(dú)對(duì)懷疑狀態(tài)不好的槍嘴進(jìn)行DK檢測(cè)，并且可以在VMT控制界面中查看DK檢測(cè)結(jié)果，用于判定槍嘴狀態(tài)。

以一個(gè)車型前后門分別使用一種槍嘴為例，2號(hào)槍嘴負(fù)責(zé)前門噴涂，3號(hào)槍嘴負(fù)責(zé)后門噴涂，新增的A車型DK檢測(cè)功能共有5種模式。

1）4200—2號(hào)噴嘴—無(wú)換槍有排膠過程檢測(cè)；

2）4210—2號(hào)噴嘴—無(wú)換槍無(wú)排膠過程檢測(cè)；

3）4220—3號(hào)噴嘴—無(wú)換槍有排膠過程檢測(cè)；

4）4230—3號(hào)噴嘴—無(wú)換槍無(wú)排膠過程檢測(cè)；

5）4240—2號(hào)3號(hào)噴嘴更換且都檢測(cè)—換槍無(wú)排膠過程檢測(cè)；

3.1.2 DK檢測(cè)功能的實(shí)現(xiàn)方法

DK檢測(cè)功能主要包含了槍嘴更換工藝、排膠和吹掃工藝、DK照相檢測(cè)工藝三個(gè)部分。首先需要編輯好這三部分的程序，如下圖5-7所示。

圖5 槍嘴更換程序

圖6 排膠及吹掃程序

圖7 DK照相檢測(cè)程序

首先需要在車型列表中增加新的車型代碼，如下圖8可以清晰明了的看到 4200—4240車型代碼所對(duì)應(yīng)的五種檢測(cè)程序。將上述程序都放在對(duì)應(yīng)的車型程序內(nèi)，寫入相應(yīng)噴嘴號(hào)，并在需要時(shí)進(jìn)行過度和邏輯變換即可實(shí)現(xiàn)DK單獨(dú)檢測(cè)功能，每一種檢測(cè)模式都作為一種車型程序進(jìn)行執(zhí)行。

圖8 車型對(duì)應(yīng)列表

3.1.3 DK檢測(cè)功能的使用方法

（1）DK檢測(cè)啟用條件

1）站內(nèi)有A車身或者設(shè)置一個(gè)虛擬的占位信號(hào)；

2）占位及鎖緊信號(hào)都具備；

3）機(jī)器人及VMT系統(tǒng)處于自動(dòng)狀態(tài)，DK攝像頭表面干凈；

4）機(jī)器人自動(dòng)，噴嘴及相應(yīng)的噴嘴座狀態(tài)正常；

（2）DK檢測(cè)使用方法

1）滿足使用條件；

2）站出口鎖定；

①在釋放傳輸裝置選項(xiàng)中將出口鎖定；

②在操作面板上將輸送停止；

（3）在操作界面中使用數(shù)據(jù)編輯功能對(duì)站內(nèi)車身數(shù)據(jù)進(jìn)行更改，如下圖9；

圖9 車身數(shù)據(jù)修改

（4）在操作界面上點(diǎn)擊“重新啟動(dòng)應(yīng)用程序”；

（5）在VMT界面中查看DK檢測(cè)結(jié)果，如下圖10和11。

圖10 DK檢測(cè)圖像

圖11 DK檢測(cè)結(jié)果

實(shí)際使用過程中，根據(jù)自己的需求選擇同一個(gè)程序進(jìn)行多次檢測(cè)。例如：不更換槍嘴用新的噴嘴測(cè)量10次；更換槍嘴用新的噴嘴測(cè)量10次；不更換槍嘴，但是要排膠清潔，用新的噴嘴測(cè)量10次；還可以使用舊的槍嘴做同樣的檢測(cè)，得出的數(shù)據(jù)和新槍嘴得出的結(jié)果對(duì)比。通過不同的組合方式可以判斷出哪個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題。多次檢測(cè)后做出VMT檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)曲線，會(huì)發(fā)現(xiàn)檢測(cè)結(jié)果會(huì)在一定的范圍內(nèi)波動(dòng)，如果在大量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)個(gè)別結(jié)果偏移過大，則可以找到造成波動(dòng)過大的原因。

3.2 BK單獨(dú)檢測(cè)模式

3.2.1 BK單獨(dú)檢測(cè)模式的簡(jiǎn)介

BK檢測(cè)功能是為了在出現(xiàn)質(zhì)量問題時(shí)，方便單獨(dú)檢測(cè)車身及BK傳感器的狀態(tài)而增加的新功能。使用本功能可以方便的單獨(dú)對(duì)懷疑狀態(tài)不好的 BK傳感器進(jìn)行測(cè)試，并且可以在VMT控制界面中查看BK檢測(cè)結(jié)果，用于判定BK傳感器狀態(tài)。

3.2.2 BK檢測(cè)功能的實(shí)現(xiàn)方法

新增的A車型-BK檢測(cè)功能有1種模式。

（1）整車BK檢測(cè)，其中包括以下幾個(gè)步驟。

圖12 BK檢測(cè)功能主程序

槍嘴更換；

排膠及吹掃；

DK檢測(cè)；

BK檢測(cè)；

觀察VMT結(jié)果。

（2）編輯BK檢測(cè)的功能程序，如下圖12和圖13；

將BK檢測(cè)作為4250車型來(lái)處理（如圖14），將DK檢測(cè)和上述BK檢測(cè)程序都放在T88BK車型程序內(nèi)，并在需要時(shí)進(jìn)行過度以及邏輯變換即可實(shí)現(xiàn)BK檢測(cè)功能。

圖14 車型列表

3.2.3 BK檢測(cè)功能的使用方法

（1）BK檢測(cè)啟用條件

1）站內(nèi)有A車身且四門及兩側(cè)前翼子板齊全；

2）站位及鎖緊信號(hào)都具備；

3）機(jī)器人及VMT處于自動(dòng)狀態(tài)，BK、DK攝像頭表面干凈；

4）機(jī)器人自動(dòng)，噴嘴及相應(yīng)的噴嘴座狀態(tài)正常。

（2）BK檢測(cè)使用方法

和上述DK檢測(cè)使用方法基本一樣，不同點(diǎn)是在選擇車型程序的時(shí)候要選擇4050。

最后仍然是在VMT界面中查看BK檢測(cè)結(jié)果，但是結(jié)果顯示和DK有所不同。可以看到補(bǔ)正失量，也可以看到單個(gè)點(diǎn)的檢測(cè)數(shù)值。

實(shí)際使用過程中，可以根據(jù)自己的需要設(shè)定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。例如：BK檢查測(cè)量10次；做一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)程序后，輕微移動(dòng)車身或者車門后測(cè)試10次。多次做BK檢測(cè)，得到VMT檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)，根據(jù)VMT的檢測(cè)數(shù)值可以判斷BK傳感的狀態(tài)。多次輕微移動(dòng)車身或者車門，檢測(cè)后運(yùn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)程序，則可以判斷出BK的補(bǔ)正精度和整個(gè)BK檢測(cè)系統(tǒng)的狀態(tài)。

圖15 BK 捕捉的圖像

[1] 黃繼偉.機(jī)器人車身涂膠系統(tǒng)的應(yīng)用[J].汽車工藝與材料,2011(2):51-56. 2

[2] 操金明,姜興宇.車身大范圍細(xì)密封自動(dòng)噴涂質(zhì)量控制淺析.