车身移载过程中着座检测识别问题分析及解决

摘 要：本文主要介绍涂装工艺自动输送系统从焊装白车身进入涂装工艺设备在移载过程中出现的着座检测识别问题对生产、品质、设备安全造成的影响进行深入分析，并且提出直接、有效的解决方案。

关键词：自动输送链 C形吊具 着座检测 智能视觉传感器

0 引言

在汽车整车制造四大工艺中，涂装工艺是其中较为复杂的工艺之一，而自动输送设备又是涂装工艺最重要的设备，我司作为具有一流现代化生产设备的汽车制造企业，随着企业的不断快速发展，规模不断扩大，产品线车型的不断增加，生产设备负荷持续增长，实现设备长期安全稳定运行，是保障生产目标达成，无品质不良的直接关键所在，也是设备保全技术人员主要职责。随着智能传感器，数字及可视化技术的迅速发展，摄像视觉传感器识别技术在电气自动控制系统中也越来越被广泛应用；它具有的特点，如抗电磁干扰、适于距离信号传输、易于实现认为主动相位调制、具有高灵敏度、高速度、高清晰度、适应各种较复杂环境及非破坏性的环境等；而PLC可编程控制技术作为自动化控制部分的核心，具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点；合理应用PLC及智能摄像视觉传感器识别技术很大程度上解决了整个复杂电气控制系统的难题，使整个控制系统设计更简单，运行效率更快，功能更强大和稳定。

1 自动叉臂移载升降机移载原理介绍

在我司的自动输送设备中，车身移载采用叉式移载方式，其优点在于运行稳定和定位精度可靠。为了更好地理解其工作原理和结构，现对其进行详细介绍。移载设备由叉臂移载升降机、两台顶升机及辅助检测设备和控制系统组成。当焊装台车搭载白车身进入涂装工艺设备并定位后，首先由1号顶升机将其顶起。接着，叉臂移载升降机负责将车身从1号顶升机移载至2号顶升机上，然后由2号顶升机再次顶起，最终将车身放置到C形吊具上并锁紧。在这一过程中，着座检测至关重要，是保证车身准确到位的关键步骤。

着座检测确保车身在放置到C形吊具后，准确无误地完成移载，并进入下一工序。检测过程中，首先由摄像视觉传感器对车身进行实时监控，通过对比标准图库中的图像，识别车身是否正确着座。如果检测结果正常，C形吊具搭载车身进入下一工序；如果检测结果异常，系统将立即停止，并发出警报信号通知设备保全人员进行处理。这样设计不仅保障了设备和车身的安全，还提高了生产效率，减少了因检测不准确引起的生产故障。

在整个移载过程中，叉臂移载升降机发挥了重要作用，它的设计与运行直接影响到车身移载的精准度和效率。通过合理应用PLC及智能摄像视觉传感器识别技术，可以大大提高整个系统的自动化水平，使移载过程更加简便、高效和安全。结合数字化技术的发展和实际生产需求，我们在系统设计中不断优化，以应对多车型生产的复杂性和高标准的生产要求。这种技术应用不仅减少了人工操作的复杂性，还显著提升了生产线的工作效率和产品质量，从而满足现代汽车制造业的高效和精细化生产需求。

2 移载着座检测存在的主要问题

在移载着座检测过程中，主要存在以下几个问题，这些问题严重影响了生产稳定性和设备安全性。首先，随着产品车型的增多，着座检测异常误报警频繁发生，每班次可能出现100到200次误报警，每次误报警会影响生产约5秒，需要专人确认和处理。这种频繁的误报警不仅降低了生产效率，还增加了人工成本，影响了生产线的稳定性。

其次，由于车身三维定位精度不足和焊渣问题，在移载过程中有时会出现车身输送孔未完全进入C形吊具定位销的情况。然而，由于现有光电着座检测装置本身的局限性，这些问题未能及时被检测到，导致车身在进入下一工序后在槽液浮力作用下从吊具上滑落。这种情况不仅造成了输送链条设备的过载，且会导致生产设备长时停线及槽体内白车身因长时泡槽而报废，同时还导致C形吊具本体受损变形，造成高额的经济损失。

此外，设备保全技术人员编制不足，使得他们在处理频繁出现的检测异常时工作负荷加重，严重影响了正常工作安排和设备的安全运行。这种情况迫使我们必须增加岗位人员，进一步增加了企业的运营成本。

当前的着座检测方式使用的是一组光电管，通过检测车身底部裙边高度来识别车身是否着座正常，但这种方式检测单一且误差较大。例如，A28和AL车型由于裙边高度较AC、AD、AF车型高22到23毫米，导致光电管着座检测开关无法检测到裙边，从而引发异常报警，影响生产。此外，如果调整光电管着座检测开关的高度以适应A28和AL车型，则会导致AC、AD、AF车型无法正常识别着座状态。在多车型生产的情况下，这种检测方式难以同时满足多种车型的识别需求，增加了生产线的复杂性和风险。

3 现状分析

在现有的移载着座检测过程中，采用的是一组光电管，通过检测车身底部裙边的高度来判断车身是否正确着座。然而，这种检测方法存在明显的局限性和缺陷，导致在实际生产中出现诸多问题。首先，光电管检测方式较为单一，且易受外部环境和车身自身因素的影响，检测误差较大。特别是在多车型生产环境下，不同车型的裙边高度差异显著，导致光电管无法同时满足所有车型的检测需求。例如，A28和AL车型的裙边高度比AC、AD、AF车型高出22至23毫米，而光电管的最大检测范围仅为15毫米，明显无法覆盖这一高度差异，导致无法准确检测这些车型的着座状态。

由于这种检测方法的局限性，频繁出现误报警现象。每班次100到200次的误报警，不仅影响生产效率，还增加了操作人员的负担。这些误报警大多是因为光电管无法准确识别车身底部裙边的高度，导致系统误判车身未正确着座，从而停止生产线，要求人工介入确认和处理。这种情况严重影响了生产线的连续性和稳定性，增加了人工成本和设备维护成本。

此外，现有检测方式还面临车身三维定位精度不足和焊渣问题的挑战。在实际操作中，车身输送孔有时未能完全进入C形吊具定位销，然而光电检测装置无法识别这种情况，导致车身在下一工序中滑落。这不仅造成了设备过载和停线，还导致了严重的经济损失，如报废白车身和吊具变形等问题。设备保全技术人员由于编制不足，难以及时处理频繁的检测异常，进一步加剧了设备的安全风险和生产线的停工时间。

4 解决方案

针对现有着座检测方式的局限性和多车型生产环境下的频繁误报警问题，我们需要找到一种更加精确、可靠且适应性强的解决方案。经过综合分析，提出两种可行的方案。

第一种方案是增加一组车型检测开关和两组着座检测开关，以先识别车型再进行着座检测。这种方法虽然可以在一定程度上解决不同车型之间的检测问题，但它存在检测精度低、误差大、调试周期长和人工成本高等缺点。尤其是在后续新增车型时，这种方案的检测能力可能再次不足，导致重复调整和调试，影响生产效率。因此，从长远来看，这种方案并不是最佳选择。

第二种方案是采用3D摄像视觉识别传感器。这种传感器可以满足现有生产线上所有车型的检测需求，并且在后续新增车型时也能灵活适应。3D摄像视觉识别传感器具有高精度、高灵敏度和高速度的优点，能够精确识别车身的着座状态，避免了传统光电检测方式的误差。此外，这种传感器设计编程简单，调试灵活方便，采用模块连接，检测识别精度高，能够一次性解决多车型生产中的检测问题。

经过对现场产品线的现状分析和综合评估，从质量、成本、交付、管理和安全等方面考虑，决定采用第二种方案，即使用3D摄像视觉识别传感器。具体实施时，将在车体前端的两个着座点安装摄像视觉传感器，通过拍摄和图库标准图片进行比对识别。系统在自动运行状态下，当2号顶升机下降到位后，PLC发出触发信号给摄像视觉传感器进行拍照和识别。如果识别正常，车身继续进入下一工序；如果识别异常，系统会立即停止并发出警报，通知设备保全人员处理。

这种解决方案不仅能有效提高检测精度，减少误报警的发生，还能大幅降低设备保全人员的工作负荷和劳动强度，提升生产效率和设备安全性。同时，采用3D摄像视觉识别传感器也为企业未来的生产升级和技术创新奠定了坚实基础。通过合理应用这一技术，不仅解决了现有检测方式的局限性，还大大提升了生产线的自动化水平和稳定性，确保了生产目标的顺利达成和产品品质的持续提升。

5 方案的确定

经过对现场产品线的综合评估，最终决定采用3D摄像视觉识别传感器方案。该方案不仅能满足现有生产线上所有车型的检测需求，还能灵活适应未来新增车型的要求。

具体实施时，将在车体前端的两个着座点安装摄像视觉传感器，通过拍摄和图库标准图片进行比对识别。当系统自动运行时，2号顶升机下降到位后，PLC触发摄像视觉传感器进行拍照和识别。识别正常时，车身继续进入下一工序；识别异常时，系统立即停止并发出警报，通知设备保全人员处理。

3D摄像视觉识别传感器具有高精度、高灵敏度和高速度的检测能力，能够精确识别车身的着座状态，避免传统光电检测方式的误差。该方案设计编程简单，调试灵活方便，采用模块连接，检测识别精度高，一次性解决多车型生产中的检测问题。

6 实施方法

安装2个摄像视觉传感器识别车体前端2个着座点，见下图1，图2；展示了如何通过摄像视觉传感器识别车体前端的着座点。这包括传感器的布局、它们与车体的相对位置，以及它们如何捕捉图像用于比对。

在自动运行状态下当2号顶升机下降到位OK，通过PLC发出触发摄像信号给摄像视觉传感器，进一步进行拍照与图库标准图片进行识别比对处理，图片比图中描述了视觉比对输出的过程。展示了从PLC发出触发信号到摄像视觉传感器拍照、图像比对，以及根据比对结果发出相应信号的整个流程。

对正常发出比对OK信号指令，C形吊具搭载车身进入下一个工序，摄像识别传感器控制系统进入等待下一次PLC触发拍照信号；如果摄像识别传感器发出比对异常信号，自动输送链设备停止，同时发出异常信号给现场GOT和CCR中央监控系统通知设备保全人员快速到现场确认处理，当异常处理后设备恢复自动生产，检测系统（图3）进入等待下一次PLC触发拍照信号。

7 总结

通过对本次着座检测问题课题分析与解决，进一步掌握和了解自动输送控制系统以及摄像视觉传感器技术在电气自动控制中的应用；随着对检测系统的改进和视觉识别传感器技术的应用，在后续的生产过程中给设备安全和产品品质带来保障，同时故障率降为零，最大化减轻了设备保全技术人员的工作负荷和劳动强度，提升生产效率和用工少人化，使班组的日常工作能正常运作，有更多的时间去维护车间的设备运营。

参考文献：

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