汽车白车身柔性焊装线车身定位的研制

汽车白车身柔性焊装线车身定位的研制

李楠楠 齐军贵

长城汽车股份有限公司天津哈弗分公司 天津市 300462

摘要：随着汽车由大批量生产向多品种、小批量生产的方向发展，为了满足汽车消费者广泛、多样化的需求，适应汽车市场的激烈竞争，各大汽车生产厂家不断缩短车型变换周期，加快车种的更新；为满足客户定制化的需求，现代汽车焊接线在功能上逐步趋于柔性化，必须建立一套柔性生产体系，在同一条生产线上通过设备之间的切换和调整满足不同产品的批量生产，既满足多品种的多样化要求，又达到可充分利用的目的。柔性化生产体系中，汽车白车身在生产线上的定位是柔性生产的关键环节之一。本文提出了集多轴伺服白车身定位技术、多车型的无源台车定位技术和在线视觉智能引导定位技术为一体的车身定位技术，解决了柔性焊装线车身定位的技术难题。

关键词：柔性焊装线；车身定位；多轴伺服；在线视觉

一、轿车车身柔性焊装线的规划要点

想要有效规划出一条合理的轿车车身柔性焊装线，通常需要从多个方面进行综合考虑。例如，在进行轿车车身的柔性焊装线规划时，应注重结合实际的生产节拍、焊点数量、以及线体长度等信息。其中，汽车车身柔性焊装线的生产节拍，通常可以根据想要生产的轿车车型的总年产纲领、以及具体的工作时间安排、生产线开动率等情况，进行计算。同时，由于不同的车型在结构特点上，通常存在着很大程度上的差异，且对柔性焊装线的规划要求也都不同。因此，在进行轿车车身的柔性焊装线规划时，还要充分结合主要生产的轿车种类、车型特点、以及具体的车身结构，以有效的规划出最为适合车身特点的柔性焊装生产线。此外，在进行生产线的自动化程度确定时，还应综合考虑供应厂家的资源情况，以及区域的工人平均收入水平等因素。如果区域的劳动力价格相对较低，可以利用劳动力低廉的优势，制定人工作业较多的生产模式。如果区域的劳动力价格相对较高，可以根据实际情况，合理的减少人工作业，提高生产线的自动化水平。

二、汽车白车身柔性焊装线车身定位总体设计

白车身制造工艺中最重要的工艺过程之一是车身焊接，车身焊接的质量、精度、生产效率对整车的质量、精度、生产效率有着直接的影响。焊接生产线的混流柔性技术，运用于多品种车型，柔性化的制造，生产系统应具备多车型柔性生产的能力。目前国内部分焊装生产线多数仍是刚性生产线，车型切换基本采用单元内部的切换，兼容车型少。多车型共线生产导致不同车型基准的位置各异，一对一的基准设置会导致设备极其复杂，极大地影响了机器人焊接的效率，进而导致节拍增加，甚至无法实现共线共设备生产。通过伺服机构夹具和无源台车等智能装备的使用，可以解决多车型共线生产兼容性等问题。由于生产过程中，加工件数量不断增多，累积误差无可避免，通过多轴伺服白车身定位技术及无源台车的使用，可有效避开加工累积误差。因此，为了更好地适应于不同车型在焊装线上的车身定位，通过多轴伺服白车身定位技术、多车型的无源台车定位技术和在线视觉智能引导定位技术对白车身进行定位，更有利于车身装配和焊接的精度。

三、柔性焊装线多车型的无源台车定位技术

多车型无源台车可以起到对焊接之后车身地板进行定位和搬运的作用，高速往复杆上的伺服电机控制运转，从而控制这个搬送机构的移动，实现对多车型无源台车的定时、定距离的搬送，达到将多车型无源台车上的汽车工件搬运到指定的焊接岗位。由外部伺服机构牵引台车上的基准沿着导轨方向移动，移动到位之后导轨锁就导轨进行抱闸锁定，在台车低成本、轻量化的同时，实现不同车型基准之间切换的精确定位。在使用外部伺服机构控制时，需要对滑轨、导轨锁及车身强度及重量分析计算和研究，包括重复性定位精度验证，负载情况下的形变量测试和疲劳测试，导轨锁抱闸情况下能够承受推力测试，能源接口对接次数寿命验证，导轨侧向力及寿命验证，对台车重量的控制及强度验证。多车型的无源台车定位，在装载升降机处实现基准位置的无极切换，使台车调整到所需车型的状态，具备自动搜索、识别被切换体的位置，减轻了因自身重量的限制，降低制造及使用成本。结合多轴伺服白车身定位技术和其他核心技术，可以实现快速精准的车型切换传输及定位，车型切换时间小于6s，生产节拍高达43s/台，重复精度小于0.05mm。

四、柔性焊装线在线视觉智能引导定位技术

在线视觉智能引导定位技术通过工业机器人与视觉识别三维定位技术的结合，集成在机器人拾取端2D平面图像摄取和3D激光扫描技术，在机器人高速作业的过程中捕捉图像信息，根据同一被测特征点所对应的图像视差来计算深度等信息。随后利用在智能系统中设定好的计算模型分析图像数据，计算外形轮廓尺寸，将偏差值发送给机器人控制器并反馈至数据端，以控制机器人本体做补偿运动，保证在送料小车精度不高的情况下，机器人也能够准确地将小车内的工件取出，实现机器人的精确寻迹。在汽车生产的复杂环境中，导入高精度视觉图像系统对车身零件的不确定位置进行定位，通过视觉引导功能，可以代替人力进行取放件工作，适用于不同车型、无精度环境下的自动化生产，加快了自动化生产进程，提高生产效率，真正实现“机器人”代替“人”。

结语

本文研究的车身定位技术实现了3个产品平台、8种车型的柔性共线生产；实现快速精准的车型切换传输及定位，车型切换时间小于6s，生产节拍高达43s/台，重复精度小于0.05mm。采用本研究的定位技术，公司的白车身地板机器人柔性焊装线在各项性能指标上都能达到国内外先进水平。集多轴伺服白车身定位技术、多车型的无源台车定位技术和在线视觉智能引导定位技术为一体的车身定位技术，解决了柔性焊装线车身定位的技术难题，大大提高了共线车型种类及降低了车型切换时间，有效提升了生产效率。优化设计了地板总成柔性焊接生产线，通过柔性焊接生产平台，使用伺服切换精度高、柔性高，在一定范围内可实现任意位置的定位，实现高节拍、高产出比、高生产效率、高柔性、高自动化率、稳定的生产品质，对提升车身制造质量、车身生产制造速度等方面有重要作用。

参考文献

[1]刘增昌.车身标准化柔性生产线的探讨[J].汽车工艺师，2015(06):26-27.

[2]宋绍蕾，彭海峰.生产线柔性定位与转载技术浅析[J].汽车零部件，2016(04):45-