车身颜色识别技术在涂装车间面漆工艺中的应用

范振帅，黄玉超，谭里民，黄弋蘅，高重庆

（一汽−大众汽车有限公司成都分公司涂装车间，四川 成都 610100）

现代汽车的生产方式与传统方式相比有了突飞猛进的发展，越来越趋向于高速化、数字化和自动化。随着生活水平的不断提高，人们对汽车的需求量越来越大，对汽车颜色的要求也变得越来越多，汽车生产厂商每天的汽车产量也在不断提高。汽车厂商会根据每天的汽车实际产量来安排每台车身所对应的发动机、变速箱以及车身的附件，通过物流运送到总装车间现场，合理地分配现场储备与仓库储备，以减少单车成本。

1 颜色喷涂错误的影响

虽然现在涂装车间的车身信息自动化识别率很高，但是由于设备故障或者人为原因，颜色喷涂错误的情况时有发生。油漆的颜色控制主要集中在喷涂前，在喷涂过程中与喷涂后缺少控制。生产人员在没有察觉到颜色喷涂错误的情况下，会将车身发往总装车间，总装车间装配人员识别到颜色错误后会将颜色错误的车身下线，但是与原来颜色相匹配的发动机、变速箱、配件等往往会堆积在生产现场，这不仅造成很大的单车成本浪费，还会增加返修工作量以及引起总装车间的抱怨。

2 解决颜色喷涂错误的目标

2.1 功能要求

为了能够将喷涂颜色错误的车身识别出来，计划建立一套能够全自动识别车身颜色的系统，防止错喷颜色的车身流出车间。

2.2 解决问题的基本原则

(1) 功能容易实现，而且节约成本。

(2) 颜色识别自动化程度高，速度快，检测可靠且操作简单。

(3) 不能增加生产人员的工作量。

(4) 不能影响生产节拍。

2.3 安装地点的选择

安装地点的选择应遵循以下原则：

(1) 存在读写站设备，能够与颜色传感器进行信息传递。

(2) 便于发现颜色错误车身后及时进行返修。

(3) 应是有人区域，以便报警后人员及时知悉并处理。

最终将安装地点选择在修饰出口滚床位置。

3 方案对比

市场上颜色识别技术的种类相当多，必须选择一个适合于现场设备的颜色识别系统。对各种方案进行评估和综合比较(见表1)后，建议利用颜色传感器来识别喷涂后的颜色。

表1 不同颜色识别技术方案对比Table 1 Comparison of different color recognition schemes

4 设计思路

如图1所示，车身在修饰出口碰到滚床占位传感器后停止向前运行。读写站读取载体中的颜色信息，同时颜色传感器读取车身实际颜色。两个信号读取完成之后进行对比：若信号相同，则车身发往下一个工序；若信号不同，则发出报警提示，车身停在滚床上不向前运行，并将车身信息存储到PLC(可编程逻辑控制器)中，便于后期进行查找。

图1 设计思路流程图Figure 1 Flowchart of design idea

5 方案实施

基于成本的考虑，采用的颜色传感器必须能够很容易集成到现场设备。经过对比，最终采用了基恩士的LR-W500C颜色传感器(见图2a)和与之对应的MU-N11控制器(见图2b)。

图2 硬件需求Figure 2 Hardware requirements

5.1 颜色信号的采集以及颜色对比

首先，对MU-N11控制器进行设置，将输入/输出线信号设定为二进制模式(4个输入输出通道，共可检测15种颜色)，以满足同时判断多种颜色的要求。将检测模式设定为C + I模式，读取车身实际颜色：(RGB(C)，明暗(I))

然后，安装基恩士LR-W500C传感器，与车身保持100 mm的距离并调焦。距离越近，传感器读取的实际颜色数据越准确。

最后，安装ET200S分布式输入/输出模块(见图2c)。4个数字量输入点采集颜色传感器的15个输出通道信号，1个数字量输出点控制传感器的投光停止功能。

颜色对比功能块的程序设计如下：

(1) 车身实际颜色与通道标定颜色(颜色来自于调漆间油漆系统)进行对比。若对比出错，则提示维修人员：此颜色是新颜色，未示教。

(2) 车身实际颜色与载体中的车身颜色进行对比。若对比出错，则提示生产人员：此车实际颜色与车身载体颜色不一致，请查看车身颜色是否喷涂错误。

颜色对比功能块的程序代码如下：

5.2 喷涂错误车身信息的记录

对错误车身信息进行记录时，必须等到原来记录的车身信息移位之后，才能让新的车身信息覆盖旧的车身信息，这样才能保证所有的错误车身信息都能够得到有效记录。由于在程序中这个功能块会被多次调用，因此在用户程序中使用多重背景来减少背景数据块的数量[1]。车身信息记录程序代码如下：

5.3 车身信息的人机交互界面设计

设计如图3所示的颜色防差错系统人机界面。此界面能够显示标定颜色、载体颜色及车身实际颜色，能够记录颜色错误的车身信息，并且当颜色错误时，操作台能够发出声光报警，提示生产人员前来确认，同时增加了报警信息，便于生产人员进行判断。

图3 人机交互界面Figure 3 Human computer interface

为了减少PLC控制器与目视化界面的传递数据负担，专门编写以下程序块(ASCII -> DINT)将车身颜色与PIN码信息进行转换：

6 项目总结及展望

(1) 此项目采用的颜色传感器可以识别到15种车身颜色，基本上涵盖了涂装车间所有的车身颜色。

(2) 基恩士MU-N11控制器有NPN和PNP两种输出方式，可以兼容所有的PLC控制器，容易集成到现场已经存在的设备。

(3) 通过人机界面的编写，可以对所使用的颜色进行自定义，也适用于短时间喷涂的小系统车身颜色的设定。

(4) 后续将会研究如何改变现有设计，才能利用颜色传感器实现多种车型混合生产时的车身颜色识别及色差识别。