应对细密封涂胶质量波动的检测方法

朱力友，宋衍国

（1.一汽大众汽车有限公司，吉林 长春 130011；2.机械工业第九设计研究院有限公司，吉林 长春 130011）

1 背景

所谓的细密封涂胶，是指车体在四门两盖和流水槽等部位的涂胶部分，也被称为外板胶。由于细密封涂胶工艺是外观胶条（总装装配后属可见部位），胶条平直、整齐、美观，对胶条的宽度和厚度都有严格的规定，人工打胶灵活性大且质量可以目视化及时控制，所以目前大部分涂装工厂细密封部分还是采用人工打胶。但是随着人工成本的增加，机器人取代人工打胶成为大趋势。但是机器人喷涂细密封胶条，调试难度高，优化时间持续时间长，调试过程中即使是同一台车多次喷涂都有可能产生不同的喷涂质量，且后期生产过程中质量容易出现波动。

2 项目介绍

2.1 前期分析

由于车身细密封涂胶对于机器人的高精度要求，机器人必须具备视觉识别系统，代替“人眼”识别四门两盖折边需要进行密封的区域[1]。细密封涂胶视觉系统可以提供三重检测，车身位置检测矫正系统、枪嘴检测矫正系统、轨迹路径检测矫正系统。

2.1.1 车身位置检测矫正系统（图1），下文简称3D检测系统。

当车体到达PVC 涂胶工位时，并触发相应的VMT 视觉系统的检测计划，一方面对得到的车型代码进行确认，另一方面根据从PLC控制系统得到的车型代码进行当前车体的定位工作；即根据该车型的各个固有标记进行特征匹配来确定当前车体的方位偏差。这些工作完毕后，VMT 视觉系统便可以将计算的方位校正失量通过 PLC 传送给各涂胶机器人,此工作即完成了车身位置矫正检测。也称为3D检测，主要矫正的是车身位置偏差。

图1 车身位置检测矫正系统

2.1.2 枪嘴检测矫正系统（图2），下文简称DK检测系统

图2 枪嘴检测矫正系统

一台车的细密封胶条有很多条，根据不同的车身部位可能要用不同的枪嘴才能满足涂胶需求。所以在一个节拍内一个机器人会承担多条胶条的任务，有可能需要更换枪嘴。为了保证涂胶质量，更换枪之后要执行排胶和清洁工艺程序。每一次更换枪嘴，枪嘴控制点的工件坐标都会变化， 所以必须通过摄像头检测枪嘴形状，在变形量较小的情况下反馈机器人修正动作，变形量较大的情况下及时发出报警[2]。在实际生产中，更换枪嘴的整个过程中，可能造成枪嘴的控制点偏移过大、排胶后清洁不干净等问题，这些问题导致涂胶质量不达标。但是下一次更换枪嘴后这种质量缺陷却消失了，甚至会出现间歇性发生质量波动，这种波动也被称作“幽灵缺陷”。

2.1.3 轨迹路径检测矫正系统，下文简称BK检测系统。

图3 激光照射车身指定点

图4 采集的图像

以车门涂胶举例；每一个车体,车门和整车匹配精度不同，车门的开合度也不同。通过激光照射车身指定点 （图3），使用摄像头采集激光反馈成像，（如图 4）。精确计算需要进行涂胶折边的实际位置与制作模板时候的位置的坐标差值，并反馈给机器人。相对于车身位置检测系统，BK检测范围小，但检测精度高，相当于高精度校准待涂胶件的位置。

如表1所示，如此高的补正精度才能保证涂胶质量。紧张的生产过程中出现质量波动，如何快速判断并查找出原因是问题的关键。每个现场的检测范围设定和补正精度和参数设定以及初始模板制作有关系。表1展示的为长春某车间的情况。

表1 各种检测类型的检测范围和补正精度

2.2 方案介绍

为快速确定质量波动的原因，我们PVC优化小组对一个节拍内的可能影响的质量波动的因素做了深入的分析，分析后得出结论，在更换喷枪、排胶、吹净喷枪这几个环节中容易产生偏差，路径轨迹矫正是很精细的一个矫正环节，这个环节也容易导致质量的不稳定。综合以上各种因素，我们增加了几种检测手段，可以检测出其中某个环节是否存在不稳定的因素导致质量波动。

3 方案实施

3.1 DK单独检测模式

3.1.1 DK单独检测模式的简介

DK单独检测功能是为了在出现质量问题时，方便单独检测某一个或几个枪嘴状态而增加的新功能。使用本功能可以方便的单独对怀疑状态不好的枪嘴进行DK检测，并且可以在VMT控制界面中查看DK检测结果，用于判定枪嘴状态。

以一个车型前后门分别使用一种枪嘴为例，2号枪嘴负责前门喷涂，3号枪嘴负责后门喷涂，新增的A车型DK检测功能共有5种模式。

1）4200—2号喷嘴—无换枪有排胶过程检测；

2）4210—2号喷嘴—无换枪无排胶过程检测；

3）4220—3号喷嘴—无换枪有排胶过程检测；

4）4230—3号喷嘴—无换枪无排胶过程检测；

5）4240—2号3号喷嘴更换且都检测—换枪无排胶过程检测；

3.1.2 DK检测功能的实现方法

DK检测功能主要包含了枪嘴更换工艺、排胶和吹扫工艺、DK照相检测工艺三个部分。首先需要编辑好这三部分的程序，如下图5-7所示。

图5 枪嘴更换程序

图6 排胶及吹扫程序

图7 DK照相检测程序

首先需要在车型列表中增加新的车型代码，如下图8可以清晰明了的看到 4200—4240车型代码所对应的五种检测程序。将上述程序都放在对应的车型程序内，写入相应喷嘴号，并在需要时进行过度和逻辑变换即可实现DK单独检测功能，每一种检测模式都作为一种车型程序进行执行。

图8 车型对应列表

3.1.3 DK检测功能的使用方法

（1）DK检测启用条件

1）站内有A车身或者设置一个虚拟的占位信号；

2）占位及锁紧信号都具备；

3）机器人及VMT系统处于自动状态，DK摄像头表面干净；

4）机器人自动，喷嘴及相应的喷嘴座状态正常；

（2）DK检测使用方法

1）满足使用条件；

2）站出口锁定；

①在释放传输装置选项中将出口锁定；

②在操作面板上将输送停止；

（3）在操作界面中使用数据编辑功能对站内车身数据进行更改，如下图9；

图9 车身数据修改

（4）在操作界面上点击“重新启动应用程序”；

（5）在VMT界面中查看DK检测结果，如下图10和11。

图10 DK检测图像

图11 DK检测结果

实际使用过程中，根据自己的需求选择同一个程序进行多次检测。例如：不更换枪嘴用新的喷嘴测量10次；更换枪嘴用新的喷嘴测量10次；不更换枪嘴，但是要排胶清洁，用新的喷嘴测量10次；还可以使用旧的枪嘴做同样的检测，得出的数据和新枪嘴得出的结果对比。通过不同的组合方式可以判断出哪个环节出现了问题。多次检测后做出VMT检测结果数据曲线，会发现检测结果会在一定的范围内波动，如果在大量数据中发现个别结果偏移过大，则可以找到造成波动过大的原因。

3.2 BK单独检测模式

3.2.1 BK单独检测模式的简介

BK检测功能是为了在出现质量问题时，方便单独检测车身及BK传感器的状态而增加的新功能。使用本功能可以方便的单独对怀疑状态不好的 BK传感器进行测试，并且可以在VMT控制界面中查看BK检测结果，用于判定BK传感器状态。

3.2.2 BK检测功能的实现方法

新增的A车型-BK检测功能有1种模式。

（1）整车BK检测，其中包括以下几个步骤。

图12 BK检测功能主程序

枪嘴更换；

排胶及吹扫；

DK检测；

BK检测；

观察VMT结果。

（2）编辑BK检测的功能程序，如下图12和图13；

将BK检测作为4250车型来处理（如图14），将DK检测和上述BK检测程序都放在T88BK车型程序内，并在需要时进行过度以及逻辑变换即可实现BK检测功能。

图14 车型列表

3.2.3 BK检测功能的使用方法

（1）BK检测启用条件

1）站内有A车身且四门及两侧前翼子板齐全；

2）站位及锁紧信号都具备；

3）机器人及VMT处于自动状态，BK、DK摄像头表面干净；

4）机器人自动，喷嘴及相应的喷嘴座状态正常。

（2）BK检测使用方法

和上述DK检测使用方法基本一样，不同点是在选择车型程序的时候要选择4050。

最后仍然是在VMT界面中查看BK检测结果，但是结果显示和DK有所不同。可以看到补正失量，也可以看到单个点的检测数值。

实际使用过程中，可以根据自己的需要设定实验内容。例如：BK检查测量10次；做一个点对点程序后，轻微移动车身或者车门后测试10次。多次做BK检测，得到VMT检测结果数据，根据VMT的检测数值可以判断BK传感的状态。多次轻微移动车身或者车门，检测后运行点对点程序，则可以判断出BK的补正精度和整个BK检测系统的状态。

图15 BK 捕捉的图像

[1] 黄继伟.机器人车身涂胶系统的应用[J].汽车工艺与材料,2011(2):51-56. 2

[2] 操金明,姜兴宇.车身大范围细密封自动喷涂质量控制浅析.