廖金團(tuán),王莉莉,覃京翎,鄭志明,曾慶文
(1.柳州城市職業(yè)學(xué)院,廣西 柳州 545036;2.廣西汽車集團(tuán)有限公司,廣西 柳州 545007)
前懸總成是乘用車的一個重要零部件,其外傾角由車輪外傾角和主銷內(nèi)傾角構(gòu)成。在現(xiàn)代乘用車中,四輪定位對于車輛的操縱穩(wěn)定性、行駛安全性、輪胎及懸架襯套的使用壽命具有重要影響[1],故保證前懸外傾角的精確很重要。由于在目前的裝配線上,前懸前支柱與轉(zhuǎn)向節(jié)連接的螺栓孔無精確定位,存在配合間隙、裝配一致性差的問題,無法保證外傾角的絕對精確性,進(jìn)而影響整車的穩(wěn)定性能。如果在整車上再對外傾角進(jìn)行檢測,不合格品會造成生產(chǎn)成本的上升。因此,在乘用車前懸裝配線上設(shè)計乘用車前懸外傾角在線檢測系統(tǒng)具有重要意義。
前懸外傾角如圖1所示,是車輪外傾角和主銷內(nèi)傾角兩者之和。其中,車輪外傾角可以直接利用傾角傳感器測量,而主銷內(nèi)傾角需通過建立幾何關(guān)系間接測量得到。國內(nèi)現(xiàn)有的轉(zhuǎn)向輪定位測量裝置主要分為便攜式和四輪定位式兩類[2]。便攜式儀器的測量需手工操作,測量過程繁瑣,對檢測人員和檢測步驟要求高,且采用水泡讀數(shù),存在精度低、重復(fù)性差、讀數(shù)誤差大等缺點(diǎn)[2]。四輪定位式測量則是在整車下線前才進(jìn)行檢測,易造成生產(chǎn)成本的上升。
針對傳統(tǒng)檢測方法的不足,本系統(tǒng)采用兩個非接觸式的激光位移傳感器進(jìn)行檢測。激光位移傳感器是在激光技術(shù)和CCD技術(shù)迅速發(fā)展的前提下應(yīng)運(yùn)而生的一種高精度位移傳感器[3],具有非接觸、效率高、輕巧便捷等優(yōu)點(diǎn)[4],被廣泛應(yīng)用于手機(jī)檢測、機(jī)械加工、汽車制造、精密儀器、點(diǎn)膠機(jī)、鐵路鐵軌檢測以及科研教學(xué)等領(lǐng)域。
圖1 前懸外傾角示意圖
為實(shí)現(xiàn)乘用車前懸外傾角的快速、自動在線檢測,本文設(shè)計了乘用車前懸外傾角在線檢測系統(tǒng),構(gòu)成如圖3所示。整個系統(tǒng)以PLC作為主控制器,讀取激光位移傳感器檢測到的高度值進(jìn)行計算,并將結(jié)果實(shí)時顯示在人機(jī)交互界面上。為便于裝配線的智能化管理和操作人員對產(chǎn)品信息的查詢,系統(tǒng)設(shè)計了一個數(shù)據(jù)追溯系統(tǒng)。
圖2 檢測原理示意圖
圖3 系統(tǒng)構(gòu)成
綜合各因素考慮,本設(shè)計選用基恩士IL-600高性能激光位移傳感器。該傳感器具有較高的性價比,幾乎對任何目標(biāo)物均可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定測量;配有多種傳感頭,可檢測從20 mm到1 m的部件;帶有Etherent、Profibus、RS-232通信接口,能與大多數(shù)PLC進(jìn)行通信和發(fā)送各種信息。PLC選用西門子CPU 1513-1 PN,S7-1500PLC的處理速度快,聯(lián)網(wǎng)能力強(qiáng),診斷能力和安全性高,不僅可節(jié)省成本,提高生產(chǎn)效率,而且安全可靠,維護(hù)簡單方便;選用西門子TP1200精智面板作為人機(jī)交互界面。追溯系統(tǒng)由VB組態(tài),通過Modbus TCP協(xié)議與PLC通信連接,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與存儲。
系統(tǒng)控制流程如圖4所示。系統(tǒng)啟動運(yùn)行后,首先判斷前懸總成是否到位,若到位則下降檢測機(jī)構(gòu)并判斷是否下降到位;若檢測機(jī)構(gòu)下降到位,則啟動激光位移傳感器測量,并將測量到的數(shù)據(jù)反饋到PLC進(jìn)行計算,進(jìn)而判斷該前懸總成的外傾角是否符合要求。若檢測的外傾角符合要求,則將該前懸總成移至下一工位;若不符合要求,則下線調(diào)整。
為便于工作人員操作和查詢產(chǎn)品裝配信息,設(shè)計了手/自動操作、產(chǎn)品選擇以及夾具狀態(tài)等人機(jī)交互界面。圖5為系統(tǒng)主界面,圖6為產(chǎn)品選擇界面。
本文針對現(xiàn)有乘用車前懸外傾角檢測方法的不足,設(shè)計了基于激光位移傳感器的前懸外傾角在線檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)以PLC作為主控制器,采用非接觸式的激光位移傳感器作為測量工具,提高了前懸外傾角的測量精度及效率。同時,為工作人員設(shè)計了簡單實(shí)用的人機(jī)交互界面和數(shù)據(jù)追溯系統(tǒng),方便工作人員對數(shù)據(jù)信息作進(jìn)一步的分析處理。目前,該在線檢測系統(tǒng)已投入試運(yùn)行,實(shí)際應(yīng)用效果較好。
圖4 PLC控制程序流程
圖5 系統(tǒng)主界面
圖6 產(chǎn)品選擇界面