基于传感器的汽车柔性线车型区分机构设计

刘 杰 张太国

（重庆长安汽车股份有限公司，重庆 401100）

随着我国汽车生产规模的快速发展和市场竞争的全球化，顾客和市场需求朝多样化和个性化方向发展[1]，促使汽车工业由传统的单品种且大批量的刚性生产线向多品种且中小批量的柔性生产线过渡。汽车焊装生产线是汽车白车身全部成型工位的总称[2]，由车身总拼线、车架线、侧围线、机舱线、地板线以及车门线等构成。每条线有不同的工位，而每个工位的基本单元是夹具。为满足多车型的共线生产，需要生产线工位夹具具有区分功能，并通过PLC 控制系统传递给车间信息化系统，以实现不同车型的跟踪控制[3]。同一平台下的不同车型，一般有零件面的不同和孔的不同两种形式。区分面的不同时，传统的机械传感器或电感传感器比较容易实现，但难以实现孔的有无的区分（特别是直径≤φ10mm 的孔）。因此，本文设计了一种检测机构，可有效解决需要通过检测孔的有无来区分车型的技术难题。

1 传感器选型

1.1 汽车焊装生产线常用传感器类型分析

为了解决汽车柔性线中通过孔的有无来区分车型的技术难题，本文分析了传感器的类型。目前，汽车焊装线上常用的传感器种类如表1 所示。综合表1 中3 种传感器的优缺点，本文选用电感式传感器作为车型区分机构的基础传感器。

表1 常用传感器优缺点对比表

1.2 电感式传感器的工作原理

电感式传感器由振荡器、开关电路以及放大输出电路3 个部分组成[4]，工作原理如图1 所示，即振荡器产生一个交变磁场，当金属目标接近这一磁场时，由于趋肤效应的存在，高频磁场在金属目标内产生涡流[5]，从而导致振荡衰减以至停振。振荡器振荡和停振的变化被后级放大处理电路处理并转换成开关信号，触发驱动控制器件，从而达到非接触式检测的目的。

图1 电感式传感器的工作原理

2 基于传感器的汽车柔性线车型区分机构的工作原理及组成部分

2.1 工作原理

以电感式传感器为基础，本文设计了一套汽车柔性线车型区分机构。机构中有可以伸缩的金属销，并用弹簧控制销子的进出。当汽车零件有孔时，弹簧顶起金属销端面，金属销顶端伸出，后面的电感式传感器感应不到金属销尾端获得信号0，如图2（a）所示；当汽车零件无孔时，零件面压迫金属销顶端，弹簧压缩，金属销缩回，后面的电感式传感器感应到金属销尾端获得信号1，如图2（b）所示。这两种信号通过电缆传递到控制系统，然后控制系统根据信号的不同与原定预设进行比对，从而判断车型的不同。

2.2 组成部分

该机构的主要组成部分如图3 所示。机构设计时，检测机构通常安装在焊装线工装夹具上。电感式传感器通过电缆与电控系统连接，并把信号传递到控制系统。控制系统根据信号的不同与原定预设进行比对来判断车型，并通过车间AVI 系统在工位看板上显示车型代码。

图2 基于电感式传感器的汽车柔性线车型区分机构工作原理

图3 基于传感器的汽车柔性线车型区分机构

3 基于传感器的汽车柔性线车型区分机构的变形机构

由于汽车焊装生产线的结构复杂，有些需要检测部位的横向空间小，因此设计的检测机构无法安装。为解决以上问题，本文将设计的机构进行变形，变形机构如图4 所示。

图4 基于传感器的汽车柔性线车型区分机构的变形机构

该变形机构的工作原理是利用电感式传感器的感应距离来判断车型。电感式传感器是标准件，型号不同感应距离也不同。当金属销伸出，金属销尾端与电感式传感器的距离大于有效距离时，后面的电感式传感器感应不到金属销获得信号0；当金属销缩回，金属销尾端与电感式传感器的距离小于设定距离时，后面的电感式传感器可感应到金属销获得信号1。这两种信号通过电缆传递到控制系统，然后控制系统根据信号的不同与原定预设进行比对来判断车型的不同。

4 结语

随着汽车行业竞争趋于白热化，个性化的需求逐渐成为主流，而汽车生产未来也将走向定制化生产方式。对于有限的生产线，需要尽可能地实施柔性化生产[6]，以生产出更多的车型。因此，本文设计了一种基于传感器的汽车柔性线车型区分机构。它的结构简单，成本低廉，且实现方便，已在重庆长安汽车股份有限公司多条柔性焊装生产线上广泛应用，具有推广价值。