自动化新技术在汽车焊装制造中的应用

程修华

摘要：目前随着我国科学技术水平的不断提升，尤其是一些自动化新技术的发展，因其一些新的特性如智能化、信息化、安全性等特点，因此在各行业领域得到了广泛应用。将其应用到汽车制造领域当中，不仅可以有效推动汽车生产生产效率，而且有效降低人员劳动强度，提高了产品质量及稳定性。本文主要介绍了部分自动化新技术在汽车白车身制造中的应用。

关键词：自动化新技术;安全PLC;汽车焊装制造领域;应用

引言：

在人民生活水平提升的同时，交通工具不断更新。近几年，汽车行业加快发展，不仅产品更新更快，品质也越来越好。与此同时汽车生产对生产线的要求也越来越高。在保证汽车生产效率的提升和车型的快速更新迭代的同时，比如安全性、信息化、智能化、稳定性等。在该建设模式下，要求在汽车领域更多应用电气自动化新技术。

1安全PLC在汽车白车身焊装生产中的应用

1.1安全PLC应用前提

在汽车白车身生产线设计中，不仅应用了安全光幕、安全门锁、急停开关等安全检测原件，也应用了大量的汽缸、马达传动、机械臂等执行原件。这些安全检测元件的无故障稳定工作，才能确保系统检测的可靠。而大量执行原件在高速、大惯量的运转下，又极易给人员、设备、产品造成极大的损伤。

在传统的车身焊装生产线中，通常通过两种途径来实现系统的安全控制：

1、安全光幕、安全门锁、急停开关等安全检测原件直接接入普通PLC的输入点，通过PLC逻辑处理，输出控制汽缸、马达传动、机械臂等执行原件的工作。这种模式下，如果检测原件出现自身故障，或者PLC逻辑编程有缺陷，亦或是PLC模块本身故障都可能造成以下结果：

a、检测原件出现自身故障导致安全设备无法激活;

b、PLC逻辑编程有缺陷导致无法正常判断逻辑输出;

c、PLC模块本身故障导致常判断逻辑输出时效。

2、安全光幕、安全门锁、急停开关等安全检测原件通过安全继电器硬接线回路控制汽缸、马达传动、机械臂等执行原件的工作。这种模式下可以解决检测原件出现自身故障，或者PLC逻辑编程有缺陷，亦或是PLC模块本身故障造成的不良问题。

但是安全继电器硬接线回路设计复杂、无法应对复杂的逻辑应用，第一不利于高自动化、信息化情况下的生产线使用。第二，安全继电器设计回路会给施工、维护造成极大的不便利性。第三，生产线后期改造升级困难.

1.2安全PLC应用方式

为了解决以上问题，我们在在汽车白车身焊装生产线设计中，应用了安全PLC系统。安全PLC系统具备控制系统不会失效，或者控制系统在失效模式下立即进入安全模式的功能。应用机理如下：

d、系统采用冗余的工作方式。比如CPU采用双CPU，安全程序独立于普通逻辑程序之外;安全输入采用双通道;

e、特殊的电子回路设计。经过苛刻的安全认证的安全PLC硬件回路，杜绝了绝大多数的内部电子、机械潜在时效模式;

f、系统硬件采用实时监测方式。比如实时脉冲检测输入输出回路的通断是否异常，一旦异常立即进入安全模式运行;

g、安全编程规则根据安全规范标准设置。为防止错误的逻辑编程，安全PLC设置了种种规范来限制混乱的逻辑编制，预防错误的编程或者维护造成的输入输出错误;

基于如此，我们在白车身焊装生产线自动化系统设计中，安全光幕、安全门锁、急停开关等安全检测原件直接接入安全PLC的安全通道。汽缸、马达传动、机械臂等执行原件由安全PLC的输出直接控制。在这种情况下，当检测原件出现自身故障导致安全設备无法激活时，安全PLC可立即判断出问题所在，报警并进入安全模式;当电磁阀、接触器等控制器件硬件故障时，安全PLC也会实时检测出故障点，给予判断而进入安全模式。

另外，PLC程序的设计要求我们按照其程序设计流程、规则来编制，杜绝了大部分的逻辑编程漏洞。在后续调试、维护中，错误的程序旁路也不被允许。

第三，安全PLC自动化控制系统硬件设计简单，基本等同于普通PLC自动化控制系统硬件设计。这样后期的生产维护较安全继电器更加方便，在生产线改造升级时，只需要扩展安全模块并更改程序即可。

2视觉系统在汽车白车身焊装自动化生产中的应用

近年来，随着劳动力成本的提高，工厂对产品品质要求的不断上升，汽车制造中对自动化、智能化、信息化的需求也随之更加迫切。视觉系统技术是结合计算机技术和自动化技术结合发展的。例如：机器人技术和机器视觉引导技术等，作为先进的技术手段，能为电气自动化技术的应用提供强大保障。

2.1 机器人视觉引导在上下零件上的应用

汽车车身零部件搬运上下线是生产中的重要一环。由于车身零件尺寸不规则，零件往往较大，人工上下线不仅劳动强度高，而且也会造成生产一致性较差。在汽车车身零件的上下线中应用机器人视觉引导技术有着重大的意义。

在应用中，安装在机器人末端的视觉传感器对零件进行拍照，可以测量零件在传感器坐标系下的三维位置和姿态，需要通过一系列坐标转换到空间参考坐标系下（如机器人工件坐标系），因此需要确定视觉传感器坐标系和机器人工件坐标系之间的相对关系，这就是视觉引导系统的标定过程。 机器人以不同的姿态带动视觉传感器对标定板进行拍照测量，结合不同姿态下的测量结果即可标定视觉传感器与机器人工件坐标系之间的相对位置关系。 在实际机器人上下零件时时对零件位置的拍照，计算器坐标与标准坐标之间的关系，进行执行位置的偏移，从而达到精准上下零件的过程。

2.1 机器人视觉对涂胶检测上的应用

汽车车身自动化生产中，涂胶必不可少。如结构胶、减震胶、密封胶。涂胶质量的好坏，直接影响到汽车的质量和性能。以往在人工涂胶情况下，胶条的粗细、长短等根据工人的熟练程度不同而与标准设定存在很大的差异。在机器人涂胶的情况下，虽然胶条的粗细、长短等与标准设定差异较小，但是收到机器人无法自检质量，由于设备故障造成漏胶、断胶情况时有发生。

为解决以上问题，机器人视觉涂胶检测的应运而生。

涂胶检测系统主要由视觉相机硬件平台和软件两部分构成。机器人携带视觉相机实时采集涂胶图像送至视觉系统进行图像处理，并通过与之前建立的涂胶质量标准进行比较，对胶条长短、粗细等进行进行分析，根据检测结果判断是否合格。合格放行，不合格进行系统报警，这是操作员进行干涉。同时将质量信息保存在数据库中，给工厂MES系统，进行质量追溯查询。

操作员可以在涂胶视觉检测软件上实行参数修改、远程图像查看、过往信息查询等。

目前，视觉系统技术在汽车实际生产中得到越来越多的应用，比如焊接质量检测、汽车车身尺寸检测等。

3结语

综上所述，新型安全PLC技术、机器人视觉检测技术应用到汽车白车身焊装制造领域，在一定程度上，不仅符合社会发展到今天人们对安全生产、智慧制造的需求，也有效调高了劳动生产率，确保汽车行业的健康进步和发展。

参考文献：

[1] 王博 王玉海.安全PLC在电气工程自动化控制中的应用[J].科学与财富，2017（17）

[2]刘金云.浅析电气自动化在汽车领域的应用[J].内燃机与配件，2018（20）：204-205.

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