焊接是现代机械制造业中一种必要的工艺方法,在汽车制造中得到广泛的应用,并且是汽车制造过程中的重要工序之一,具有很高的技术指标要求,因此必须对焊接质量进行认真检测。传统的检测方式通常是采用固定三坐标测量机,但这种方式操纵复杂,速度慢,周期长,只能对产品进行抽检。机器人检测作为一种新型的检测手段,具有大量程、非接触、直观、快速及精度高等优点,因而可以应用于汽车车身的在线检测,及时反馈产品的误差信息,不仅提高了产品的合格率,同时也为工艺改进、减小误差提供了闭环反馈的尺寸控制手段,符合现代制造的质量工程要求。下文以同悦轿车焊装自动化生产线的机器人红外线检测系统应用案例来分析。
机器人在线检测系统构成
本测量系统由两台对角布置的KUKA机器人、视觉传感器、测量控制柜(内含测量计算机及图像处理系统,用户界面程序,服务器模块等)、PLC控制柜系统(安全门模块,光栅,RFID系统,Z向传感器)等部分构成。其中激光视觉测头是获取被测对象图像信息的直接器件。采用半导体激光器作为光源的测头,可以非接触、在线测量车身上棱边、定位孔的空间三维坐标或功能尺寸。其主要技术参数为:分辨率0.01mm,精度±0.05mm,测量时间0.5s,工作距离200mm,激光测头和传感器支架的总质量约为12kg。
应用案例
1.系统布置
在同悦自动化下线MB110工位车身两侧布置两台检测机器人。为了对车身内部的一些重要的特征点也可以进行测量,并兼顾车身前后关键功能点,经过机器人三维仿真模拟,并结合现场布局,确定检测工作站布局如图1所示。
图1 在线检测工作站布局
2.测量点方案及模拟
(1)测量点数的计算 A车焊装自动化线的生产节拍为130s/台,滑橇输送时间20s,机器人单个特征点的检测时间约2.5s。按此计算,两机器人最多的测量点数为:(130-20)/2.5=88个点。
(2)测量点的选择、模拟与确认 整个焊装生产线共有四个关键的总成状态:侧围总成、发动机舱总成、地板总成及车身总成。我们只采用了一套在线检测系统,即白车身的在线检测系统,因此,测量的点数越多,在线监控的视野也就越广阔。在计算机仿真之前,以固定式三坐标测量点为基础,并根据测量点的重要性,经过计算机三维仿真模拟及现场调试,共确定了77个测量点。
3.检测的实现及可实现的功能
(1)检测过程 如图2所示,白车身在滑撬上运动到检测工作站停下并精确定位,线控制器给检测站控制器发“到位”信号→站控制器给机器人发“车型”及“启动”信号→机器人接到信号后开始工作,机器人在每个测量点向测量控制器发“测量请求”和“测点ID” 信号,等待测量控制器发回的“测量完成信号”→测量系统接到信号后开始测量并记录数据,然后传递到测量分析软件进行处理,测量结束后向机器人发“测量完成”信号→机器人收到“测量完成信号”后开始向下一测量点运动,至此完成全部待测点的测量。