工业机器人在汽车玻璃行业的应用探究

叶至东

摘 要：在科学技术高速发展的背景下，机器人技术迎来了突破式发展，在工业领域中的应用逐渐广泛。本文以工业机器人在汽车玻璃行业中的应用为题，通过结合实例的方式，对汽车玻璃生产流程和工业机器人在其中的运用进行研究，希望为相关行业提供借鉴。

关键词：工业机器人 汽车玻璃 追踪系统

Research on the Application of Industrial Robots in the Automotive Glass Industry

Ye Zhidong

Abstract：In the context of the rapid development of science and technology， robotics has ushered in a breakthrough development， and its application in the industrial field is gradually widespread. This article takes the application of industrial robots in the automotive glass industry as the topic， and studies the automotive glass production process and the application of industrial robots in it by combining examples， hoping to provide reference for related industries.

Key words：industrial robots， automotive glass， tracking system

1 引言

在工業机器人尚未应用之前，汽车玻璃行业属于劳动密集型产业，需要大量的人工操作，但这种生产加工方式，很难确保玻璃的生产质量，再加上操作空间有限，导致胶体被大量浪费，脱胶也不够充分，汽车玻璃生产成本随之增加。此外，长期进行脱胶作业和高空作业还会威胁人员安全。而应用工业机器人改造生产方式，则有助于上述问题的解决，因此，对此项课题进行研究，其意义十分重大。

2 工业机器人在玻璃加工中的应用

在玻璃加工中应用工业机器人，首先需要分析机器人的应用情况，并建立机器人控制体系，在正式应用前，需要通过试验的方式，对机器人功能进行调试，确保机器人在汽车玻璃加工中发挥应有的作用。其次，还要基于汽车玻璃生产情况，总结工业机器人的应用方法，通过搬运检验体系的建立，分析机器人搬运玻璃的安全程度，同时在试验平台中运行玻璃搬运方法，评价机器人代替人工作业的效果。再次，还要在更加细致的工作环境中应用工业机器人，让机器人参与到上料作业。在利用实验平台检验工业机器人运用效果时，应做好参数的设置，通过这种方式总结实验经验，为机器人使用方法的调整，创造有利的条件。实践结果表明，在汽车玻璃行业中运用工业机器人取代传统工作模式，可以促进工作效率和工作质量提升，并且，人工劳动强度和风险性会随之下降。总之，汽车玻璃行业作为一项高风险工作，需要在未来朝着智能化和自动化的方向发展，只有这样，才能增强行业竞争力，并推动我国汽车行业的发展。

3 汽车玻璃生产流程

在生产加工过程中，链板线会向涂胶工段输送汽车车身，这个工段所需的工人数量为两名，其分布位置为车身左侧和右侧。第一，工人会在侧窗的边缘进行胶带粘连，工序时长为3分钟左右，这目的是避免填充过程中，侧窗玻璃受到溢出胶体的影响。第二，工作人员需要拿起胶枪，使用涂胶填充夹缝，在填充完成后，需要将溢出的胶体使用刮板刮出，通过这种措施，确保填充胶体与侧窗面之间保持平整。第三，在进行挡风玻璃处的涂胶时，考虑到汽车的车身较宽，仅靠一个工人很难完成工作，因此此工序需要由两个工人共同完成。第四，重复上述操作，由于汽车种类有所不同，因此涂胶所耗费的时间存在差异，以普通客车为例，普通客车的涂胶时间一般不超过25分钟，在后续工段，需要将粘贴胶带去除，然后对侧窗污渍进行清理，避免玻璃受到污染。

在实际生产环节，链板线的运行，会以固定时间为标准，比如：上文所提到涂胶工段，所需时间为25分钟，在25分钟后无论工人是否完成操作，都需要及时停止，在下一个工段继续完成即可。这种输送系统的运行控制方式较为传统，容易使定位精确性受到不利影响。与此同时，人工操作和输送系统之间无法实现人机交互，加剧了工作人员的负担，因此，汽车玻璃生产线上的工作人员需要定期更换，导致人员管理难度和用工成本大幅度增加[1]。

4 工业机器人在汽车玻璃行业的应用

结合上文可知，传统输送系统技术含量较低，主要以人工操作为主，为此，某企业对工业机器人进行了应用，并在此基础上，对系统进行改造。首先，在生产线上定位捕捉工件。然后进行定位，在确保定位准确的前提条件下，以追踪系统为依托，对操作位置进行明确，然后向涂胶系统反馈信号，最终实现跟踪式涂胶的目标。

4.1 系统改造方案

本系统所使用的设备包括两台工业机械手、两套自动供胶系统、两套追踪系统、一套定位机构和控制系统。

4.1.1 定位介绍

第一，将定位传感器设置到工段侧面，由传感器对行进至此工段的车身工件偏转角度和距离进行计算，这里所说的距离主要是指车身工件与传感器之间的距离，与此同时，还要在工件尾部区域安装传感器，实现定位工件和明确距离参数的目的。传感器在采集数据后，需要向控制系统反馈数据，由控制系统利用算法，对工件当前坐标和角度参数进行计算。依据计算结果，即可明确汽车工件所在位置的信息。

第二，控制系统会从众多车型中选择需要生产的车型，因为，在上一步骤中，已经对汽车工件的位置进行了明确，此时，控制系统就会将车型数据作为依据，提供合理的玻璃尺寸数据，使夹缝涂胶位置得到明确。这种位置的确定方式，主要通过工业机器人身上安装的追踪系统实现，追踪系统可以通过区域扫描的方式，获取扫描区域的信息，并向控制系统反馈，最终确定玻璃之间的填充位置和深度参数，车身定位捕捉目的就此达成。

4.1.2 涂胶介绍

在确认车身玻璃空间位置后，机器人会向车身玻璃夹缝处移动，同时，将控制算法程序反馈数据作为依据，释放出胶点和出胶量信号，在接收信号后，供胶系统会自动出胶，工业机器人开始涂胶。将胶体特性参数作为依据，机器人在运行一段时间后，会对此刻胶点坐标参数进行记录，同时返回起点按照记录重新行走，利用机器人手臂上的刮板将溢出胶体清除，使夹缝和玻璃面的平整度得到保持，最终完成整个工序步骤。在一侧玻璃涂胶后，工业机器人会重复上述步骤，进行另一侧的玻璃脱胶作业[2]。

4.2 工业机器人系统说明

该企业在改造生产线时所应用的工业机器人，其组成部分包括机器人本体、机柜、手操器、系统控制柜、移动平台和自由转换夹具，其中夹具的作用为连接涂胶设备和追踪设备。工业机器人的最大工作范围可达2.7m，最大负载重量为150kg。由于汽车的车身较长，因此，机器人被安装到移动平台上，可以根据需求左右移动，移动范围介于3-10m之间。此外，安装系统和涂胶系统相互分离，降低了污染问题的发生概率。

4.3 追踪系统说明

追踪系统的组成部分包括扫描系统、独立传感器和软件操作系统。其中独立传感器具有非常高的扫描频率，而操作系统安装便捷，可以与控制系统保持通讯。考虑到在丝网印刷后，汽车侧窗玻璃边缘的透明度会下降，如果采用传统相机进行检测，需要光源配合，同时，还要在编程上编写更多的算法，导致程序复杂程度上升，而且夹缝处固有表面物理特性判断准确性也会受到不利影响，因此，在改造过程中，本项目对追踪模式进行了更新，在工业机器人上安装激光追踪传感器，利用传感器对夹缝处表面物理特性进行扫描，然后向控制系统反馈扫描后的信息，并且，该系统还能对涂胶行走轨迹进行记录。

追踪系统内部由传感器和处理器构成，因此，无需在外部设置控制盒、控制器等装置。安装方式主要以独立安装为主，连接线缆为标准的工业电缆。系统在运行过程中，不会被检测工件数量所影响，同时，还能达成全角度检测的目标，能够获取玻璃夹缝处的3D坐标参数。此外，该系统在通讯过程中，可以对工业以太网进行运用，故信号响应、追踪和反馈速度较快，能够在最大限度上增强出胶量的精确度。

4.4 涂胶系统说明

本项目在改造过程中所使用的涂胶模式为双泵切换，在一桶涂胶使用完成后，系统会自动切换，使用另一侧的涂胶，以此来保证涂胶作业的连续性。涂胶系统还可以对出胶量进行精确控制，每次涂胶后仅会溢出少量，有利于节省材料用量，并确保作业与工艺要求相符。胶桶的规格为200kg，每套系统均设置两桶，分别列于左右两侧[3]。

计量系统的运用，能够实现控制胶型涂布的目的，控制设备是齿轮泵，计量系统中的齿轮泵启停十分精确，使蛇头和拖尾现象發生的次数大幅度减少，配料精度也因此而上升，不仅可以节省材料成本，还能起到保护零件的作用。

压力脉动和管道压力过大是涂胶过程中的常见问题，如果不及时解决，可能会导致涂胶作业质量和零部件受损，为解决这一问题，部分厂家会使用调压阀，其作用为调控气压，并在此基础上，实现对出胶压力的有效控制。而本项目所选择的气压调控方式为电磁阀和机器人联合控制，使出胶管得到保护，避免出胶管因为压力过大的损坏。

本项目所使用的压盘泵，具有良好的应用效果，具体表现为压盘泵的马达为空气马达，换向效果极为显著，能够获得更加均匀的胶型。压盘泵外部安装了换向阀，可以自由拆卸和更换。由于该工厂所使用的胶体密度较高，因此，在实际应用阶段，压盘泵发挥了重要的作用。

改造后的机器人追踪涂胶控制系统，受到了工厂客户的好评，这表明，在汽车玻璃行业中运用工业机器人生产线具有非常高的可行性

5 结语

综上所述，在社会经济高速发展的今天，人们对汽车的需求量逐渐增加，在促进企业产业发展的同时，也对汽车生产效率和质量提出了更高的要求，为此，企业应该对现有生产加工流程进行优化和调整，通过现代科学技术的运用，推动汽车生产朝着智能化和数字化的方向发展。在众多科学技术中，工业机器人十分契合于汽车生产。实践结果表明，在汽车生产过程中应用工业机器人，可以提高生产效率，并降低生产成本，为此，汽车企业应予以重视。

参考文献：

[1]李想.浅谈工业机器人在汽车生产行业的应用[J].内燃机与配件，2020（03）：187-188.

[2].工业机器人在汽车行业中有哪些应用[J].智能机器人，2018（03）：9-10.

[3]张存宏，吴志光，江光月.工业机器人在汽车生产行业的应用[J].南方农机，2018，49（10）：25-26.