淺談FARO激光跟蹤儀在升降滾床的應用

鄭華全 凌大專 韋覃練 李桂濤

摘 要：本文詳細介紹了FARO激光跟蹤儀在升降滾床的應用。隨著工業(yè)4.0的到來，汽車生產(chǎn)制造業(yè)也加入了智能制造行列，進而催生柔性生產(chǎn)線，可以兼容多種車型在同一生產(chǎn)線生產(chǎn)。柔性線的出現(xiàn)就要使用升降滾床作為轉(zhuǎn)運輸送及定位，隨之需要更高級的測量設備對生產(chǎn)線進行測量校準。FARO激光跟蹤儀的出現(xiàn)，從技術(shù)指標上及精度完全可以滿足升降滾床設備安裝的需要。

關(guān)鍵詞：激光跟蹤儀;升降滾床;測量調(diào)整

1 前言

升降滾床是柔性生產(chǎn)線必不可少的一個重要組成部分。白車身的焊接需要精準定位，升降滾床的設計就是為每一個關(guān)鍵焊接部位提供可靠定位，確保焊接精度達到國家標準或高于國家標準。因為升降滾床由上中下三部分組成，安裝過程極易出現(xiàn)尺寸偏差，既要保證整條生產(chǎn)線的直線度，也要保證單個拼臺的垂直度，還要保證定位單元的位置度。傳統(tǒng)的測量設備已經(jīng)無法滿足升降滾床的設計精度要求，采用FARO激光跟蹤儀可以完全滿足升降滾床的設計精度要求。提高測量調(diào)整精度，加快了柔性生產(chǎn)線的建設進度。此次運用FARO激光跟蹤儀完成升降滾床的安裝測量調(diào)試是與傳統(tǒng)安裝技術(shù)對比的一次技術(shù)性突破。

2 FARO激光跟蹤儀的測量技術(shù)

2.1 激光跟蹤儀的工作原理

激光跟蹤儀系統(tǒng)2個角度編碼自動測量靶標相對于跟蹤儀的水平方位角和垂直方位角;靶標與激光跟蹤儀之間的距離由激光干涉測量。這些信息經(jīng)傳感器電纜傳給激光跟蹤儀控制器，跟蹤儀控制器經(jīng)整理計算后，一部分信息經(jīng)馬達電纜反饋回激光跟蹤儀，控制私服馬達，使激光跟蹤儀始終鎖定移動的靶標;另一部分信息經(jīng)局域網(wǎng)傳輸給應用處理機，存儲在數(shù)據(jù)庫中。跟蹤儀得到的測量數(shù)據(jù)定義了一個完整的球體坐標系。原點是跟蹤部反射鏡中心，根據(jù)三角函數(shù)公式可以將球坐標系下的坐標值轉(zhuǎn)化成笛卡爾坐標系下得坐標值。坐標系原點仍在萬向反射鏡中心，這個坐標系稱作基坐標系或者叫本地坐標系，基坐標系也是開始一個新工作的啟始坐標系。

2.2 激光跟蹤儀的測量技術(shù)特點

激光跟蹤儀的水平轉(zhuǎn)角為640°，垂直轉(zhuǎn)角為+80°～-60°，能在-10℃至40℃的溫度范圍內(nèi)工作，測量直徑可達120米，其測距精度，ADM分辨率為0.1μm，測量精度15μm（10米以內(nèi)）、1.5μm（10米以外）。激光跟蹤儀從技術(shù)指標上完全可以滿足升降滾床設備安裝的需要。

3 主線鋼構(gòu)的精就位測量

現(xiàn)狀分析：鋼結(jié)構(gòu)是拼臺結(jié)構(gòu)的一部分，主要承載滾床、電機的載體。鋼構(gòu)的平面度、高度以及直線度的精度，都直接影響到車身的焊接質(zhì)量、輸送質(zhì)量。平面度和高度，用激光跟蹤測量儀，很容易保證，偏差主要就出現(xiàn)在直線度，由于整線的長度達到132米，要保證直線度Y向偏差在±0.3mm之內(nèi)才能確保滑撬的高速運行。而在X方向的節(jié)距，可以通過激光跟蹤測量儀得到保證。

現(xiàn)行方法：主要使用激光跟蹤儀進行水平度、直線度的測量調(diào)整，圖1，圖2。

就位測量步驟，首先地上劃線，根據(jù)舉升機兩端的位置在地上畫出大概的中心線，在粗就位拼臺時拼臺的中心位置與地上的十字交叉線重合。精就位的時候，先精調(diào)確定XXX拼臺的位置，并以此高度為基準，調(diào)鋼構(gòu)拼臺水平高度，然后根據(jù)基準孔來控制Y向，其它拼臺的鋼結(jié)構(gòu)，X方向可按照地上劃線確定，高度方向與XXX基準拼臺一致，根據(jù)各基準孔確定Y方向偏差在公差范圍內(nèi)，然后各鋼結(jié)構(gòu)支腳焊接固定，見圖3。

建標基準：測量建標基準為XXX鋼構(gòu)安裝面、兩端基準孔

建標方式：3-2-1，通過平面＼點線建立坐標系，鋼構(gòu)平面為X、Y平面，法向方向為+Z向，兩孔的連線為+X軸，通過找正平移建立坐標系。

調(diào)整方法：建立坐標系后，通過監(jiān)控軟件數(shù)字窗口可以得出如圖數(shù)字，X、Y、Z方向的數(shù)字為靶球中心所處的位置，通過直接讀取的數(shù)字調(diào)整拼臺的位置，實現(xiàn)鋼構(gòu)的快速就位。

3.2 滾床精就位測量

主線滾床由上層滾床、下層滾床和鋼結(jié)構(gòu)拼臺組成。上層滾床是布置在鋼結(jié)構(gòu)拼臺上層的滾床，用于實現(xiàn)白車身及滑橇工位間的輸送。上層滾床有升降定位滾床和普通高速滾床兩種。下層滾床是布置在鋼結(jié)構(gòu)拼臺下層的滾床，實現(xiàn)滑撬的返回輸送。滾床直線度的保證是由XXX工位拼臺為基準向兩端延伸，激光跟蹤測量儀建標上層輥床和鋼構(gòu)平面安裝基準孔的相互位置關(guān)系因整線的直線與單個拼臺的中心線對齊，鋼構(gòu)、輥床焊接變形量控制焊接變形導致焊后位置變化，影響直線度及水平度，見圖6。

實施做法：

1、對滾床進行精就位、確保滾床的黑快安裝面在公差范圍內(nèi)

2、對滾床焊接固定

3、對滾床的黑色支撐塊平面1-平面6進行精調(diào)，確保在+＼-0.1mm范圍之內(nèi)

4、將滑撬放到相應的拼臺，測量平面1-平面6為測量基準平面a、滑翹上的基準孔圓7-圓14進行迭代建標，在這坐標系上對滑撬上的夾具、docking、抓手的夾具進行測量調(diào)整。

每個滑翹上的基準孔的數(shù)值不是設計的理論值而是廠家實測值，在測量過程中需要隨身攜帶廠家給的測量數(shù)值，在建標測量過程中輸入實測值作為我們建標的理論值，而且基準孔上的實測偏差數(shù)據(jù)與設備本身精度、環(huán)境有很大的影響.

4 格林達升降機的就位測量

格林達升降機分為上升和下降兩個狀態(tài)，兩個狀態(tài)高度、直線度的保證是確保輸送平穩(wěn)轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵，在最低位是與下層滾床對接。為了確保高度與直線度達到要求在鋼構(gòu)最上面多加一層貼板，加上鋼板厚度，理論占用的高度是H2，調(diào)整量高度H3，格林達升降機安裝面和下層滾床的安裝面應該是平齊的。先以XXX拼臺為基準，將滾床精確就位，從XXX拼臺工位開始就位，往線頭線尾測量按照前面的鋼結(jié)構(gòu)Y向精度，可以用激光跟蹤測量儀測量其它拼臺的滾床（基準孔建標）驗證。這樣，整條線的滾床的中心線就出來了，升降滾床點焊鎖緊。普通高速滾床可根據(jù)升降滾床粗調(diào)Y向，高度為包膠輪最高點到鋼結(jié)構(gòu)上安裝面是H1，再根據(jù)滾床中心對鋼結(jié)構(gòu)的中心，X方向就確定了。

4.1 下層滾床就位測量

下層滾床的Y向控制，可通過激光跟蹤測量儀從上層滾床來確定，上層滾床的中心就是下層滾床的中心，X向由地上劃線確定。高度由上層普通滾床包膠輪的最高度到下層滾床包膠輪最高度是H（格林達升降機行程就是H）。

讓隨行夾具滑撬從一個拼臺到下一個拼臺，運動無上下跳動及側(cè)面碰撞，在升降滾床升降高度，到線尾或線頭格林達升降機接車，格林達升降機下降，送入下層滾床（看其是否有高度差，運行是否順暢）?？淳€頭線尾的格林達升降機跟上層下層滾床接送車是否順暢，相應微調(diào)升降機的行程。

5 結(jié)語

綜上所述，運用FARO激光跟蹤儀進行升降滾床的測量就位調(diào)整，能非常高效地完成安裝任務，并且可以把誤差控制在很小的范圍內(nèi)，使設備在高速運轉(zhuǎn)過程中減少故障率，提高車間生產(chǎn)效率，為導入更多車型提過便利。

參考文獻：

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