CN100496860C - 汽车车身焊装实时在线检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车车身焊装实时在线检测方法及其装置，首先将带有位置信息采集装置的探头与汽车车身生产流水线上的焊装夹具连接在一起，当焊装夹具对工件进行定位时，利用探头采集工件或夹具的位置信息，然后将该位置信息传送给与探头相连的控制器，控制器上将对位置信息转化后的信号进行误差识别和判断，并将结果输出，从而实时得到焊装夹具的定性信息，便于及时调整和检修。该装置包括与汽车车身生产流水线上的焊装夹具相连的探头和控制盒，探头通过电缆与控制盒相连；控制盒包括控制器、模数转换单元、存储单元、人机对话单元以及电源单元。本发明结构简单、操作方便、成本低廉、能够实现在车身生产流水线上对焊装夹具的定位进行实时检测。

Description

汽车车身焊装实时在线检测方法及装置

技术领域

本发明主要涉及到汽车生产领域，特指一种汽车车身焊装实时在线检测方法及装置。

背景技术

现有技术中，汽车车身一般都是薄板冲压件，对薄板冲压成型后的工件进行拼装就组成了白车身。冲压件的各个拼焊工位都是通过焊接夹具来保证工件相互的位置精度。现在汽车车身生产批量都比较大，夹具经过一段时间工作以后很有可能会降低定位精度，因此经常要对夹具进行校核。目前的汽车生产，都是采用流水线作业，所以就带来了下面两个问题：一是必须要进行焊接夹具位置的检测，因为整个汽车生产分为如下四个过程：冲压、焊接、涂装、总成。根据目前的汽车生产发展趋势，冲压已经被汽车企业外包出去了。所以对于汽车企业来讲，焊接就是第一个生产阶段，而冲压件的定位就是第一个工序。假如在第一个工序就出现几毫米定位的误差，随着后续工序定位误差的累积，当最后整车下线时，车身所达到的误差将会达到十几毫米。这对于汽车企业来讲，就是不合格产品，所以因此而造成的时间和经济上的损失是非常大的；二是不可以长时间的停下生产线进行夹具位置精度的测量。因为焊接生产线停下之后，后续的生产线都因上一道工序的工件没有送到，而无法进行加工，从而导致生产效率的降低，并且从现在的汽车市场的形式来讲，时间和效率对于汽车企业来讲就是金钱。

现有的汽车车身厂家都是定期校核夹具或者对焊接后的工件进行抽检，每次校核夹具都需要花费较多的时间，而且抽检工件需要开发专用的检具，主要的校核手段有三坐标测量仪、测量机械手、激光跟踪仪、样板检具等，这些检测手段都是定期检查夹具的关键控制点或者对产品进行抽检，都需要停机检测，不属于实时在线检测，并且检测时需要花费比较长的时间，另外这些检测方法所使用的设备成本非常高，而且不易维护。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，提供一种结构简单、操作简便、成本低廉、特别是能够在车身生产流水线上对焊装夹具的位置进行实时检测的一种汽车车身焊装实时在线检测方法及装置。

为了解决上述技术问题，本发明提出的解决方案为：一种汽车车身焊装实时在线检测方法，其特征在于：首先将带有位置信息采集装置的探头与汽车车身生产流水线上的焊装夹具连接在一起，当焊装夹具对工件进行定位时，利用探头采集工件或夹具的位置信息，然后将该位置信息传送给与探头相连的控制器，控制器上将对位置信息转化后的信号进行误差识别和判断，并将结果输出。当控制判断出探头所采集的位置信息超出控制器内设置的允许误差量后，控制器将发出报警信号。

一种汽车车身焊装实时在线检测装置，其特征在于：它包括与汽车车身生产流水线上的焊装夹具相连的探头以及控制盒，该探头通过电缆与控制盒相连；所述控制盒包括控制器、模数转换单元、存储单元、人机对话单元以及电源单元，模数转换单元一端与探头相连，另一端与控制器相连，存储单元和人机对话单元与控制器相连，用来给控制盒各部件供电的电源单元与控制器相连。

所述检测装置还可进一步包括报警单元，该报警单元与控制器相连。

所述探头采用回弹式探头。

所述人机对话单元包括键盘和显示屏。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的汽车车身焊装实时在线检测方法原理简单，将检测部分与夹具部分连接在一起，将检测与流水线融合成为一体，这样不仅能够实时检测到车身生产流水线上工件的位置信息，对焊装夹具的定位精度进行判断，而且能够在整条流水线上各个重要环节都进行即时的检测，从而避免了由于焊装夹具精度的下降导致流水线上出现成批不合格产品的现象，对于夹具可以进行在线监测，当夹具定位点偏移许可位置时，系统会报警，同时显示偏移数据，对单个定位点进行调整就可以达到实时纠错的效果，从而省略了对夹具进行定期校核的必要性；对于焊接工件可以进行在线实时测量，达到精确测量工件关键控制点的目的，从而省略后段的检具测量；

2、本发明的汽车车身焊装实时在线检测装置，结构简单、操作简便，可以方便地嵌入到夹具里面，和夹具结为一体，从而使检测系统的测量头能够对夹具定位点或者工件的关键控制点进行实时地高精度测量和误差监视，直接在焊装生产线上完成对夹具或者工件的测量。对于夹具可以进行在线监测，当夹具定位点偏移许可位置时，系统会报警，同时显示偏移数据，对单个定位点进行调整就可以达到实时纠错的效果，从而省略了对夹具进行定期较核的必要性；对于焊接工件可以进行在线实时测量，达到精确测量工件关键控制点的目的，从而省略后段的检具测量。

附图说明

图1是本发明检测装置的结构示意图；

图2是本发明检测装置电路控制盒的框架原理示意图；

图3是本发明检测装置控制器的电路原理示意图；

图4是本发明检测装置模数单元的电路原理示意图；

图5是本发明检测装置人机对话单元的电路原理示意图；

图6是本发明检测装置存储单元的电路原理示意图；

图7是本发明检测装置报警单元的电路原理示意图。

图例说明

1、工件            2、定位销

3、探头伸缩部      4、基体

5、夹具基座        6、屏蔽电缆

7、控制盒          8、探头

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明的汽车车身焊装实时在线检测方法，首先将带有位置信息采集装置的探头8与汽车车身生产流水线上的焊装夹具连接在一起，当焊装夹具对工件1进行定位时，利用探头8采集夹具上所夹工件1或夹具的位置信息，然后将该位置信息传送到与探头8相连的控制器，控制器上将对位置信息转化后的信号进行误差识别和判断，并将结果输出。该检测方法主要对汽车车身焊装进行在线检测，在车身生产的流水线上，当具有焊接关系的多个零件被安装到夹具上夹紧完成工件1的定位时，利用嵌入或以其他方式与夹具相连的探头8接触工件1或者夹具的检测点，通过探头8内的位置信息采集装置将收集到的位置信息转化为位置信号传送给控制器，然后通过控制器进行误差识别和判断，并将结果输出。该输出的结果信息可以反馈给焊接机械手作为工作信号，也可以直接显示出来为生产线工人提供参考。对于检测到的数据可以定量的显示结果，也可以定性的进行结果输出，并且还可进一步进行声光报警。

如图1和图2所示，本发明实施例中的汽车车身焊装实时在线检测装置包括探头8和控制盒7，该探头通过屏蔽电缆6与控制盒相连，该控制盒包括控制器、模数转换单元、存储单元、人机对话单元以及电源单元，本实施例中，采用三个结构相同的探头8，模数转换单元一端与探头8相连，另一端与控制器相连，将三个探头8(D₁、D₂、D₃)收集到的位置信息经过选择开关单元和A/D转换并传送给控制器；存储单元和人机对话单元与控制器相连，人机对话单元包括键盘和显示屏，该显示屏上能将探头8(D₁、D₂、D₃)采集到的位置信息并行的显示出来，如图中所示的A₁、B₁或A₂、B₂或A₃、B₃。该探头8内设有位置信息采集装置，例如位移传感器等，在较佳实施例中采用“回弹式”的探头8，该探头8内的传感器采用京海泉传感科技有限公司生产的MA-2.5型号的传感器，探头伸缩部3可在探头8的基体4内，正常状态下，伸出探头基体4外。这种“回弹式”的探头8使用寿命长，工作可靠，其使用寿命一般可以达到千万次数量级，而且探头8最高测量精度可以达到0.01mm，检测精度高，也可以根据需要选用不同精度的探头8；通过该探头8以及与其相连的控制盒7可完全实现车身焊接生产线的100％实时检测并进行定性和定量识别，减少后续的检具检测工作，针对某些工件1甚至可以取消焊接后的检具检测工序。该探头8可以采用固定式或移动式的连接方式与焊接夹具相连，固定座采用“固定式”和“移动式”两种。“固定式”是通过采用在周围固定件上钻孔来固定“回弹式探头”，这种方式适用于刚性生产线，即所焊接的车型固定不变，优点是成本低，缺点是一经固定，不易拆卸。“移动式”是利用一种类似于磁性表座的磁性装置，通过利用转动开关来控制固定吸力的有无，并且固定吸力大，方向集中，不会干扰“回弹式探头”的工作。其优点是移动方便，适合柔性化加工的生产线。缺点是成本相对要高一些。

如附图3所示，本发明控制盒7的控制器U1采用89S52芯片。为了提高抗干扰性，使用了四脚晶振U2。为了今后系统的扩展和二次开发，扩展了外部数据存储器U3采用62256芯片和数据地址锁存器U4采用74LS373芯片。控制器U1芯片内部具有8K的FlashROM，可以不再外扩片外ROM。控制器U1的P0和P2口用于对数据地址锁存器U4和外部数据存储器U3进行数据的读取和存储。因为控制器U1芯片的P0口是地址数据分时复用，所以必须另加数据地址锁存器U4进行地址锁存，才能保证正确的读写外部数据存储器U3中的数据。为了能最大限度的保证为单片机提高一个稳定的系统时钟信号，使用了四脚晶振U2。

如附图4所示，本发明控制盒7的模数转换单元，将连续的模拟量(位移)转换为离散的、控制器U1可以处理的数字量。模数转换模块中要注意以下两个问题：一是传感器和模数转换模块之间的输出量和输入量之间的匹配问题，另外就是实际需要的精度和模数转换模块的分辨率之间的搭配问题。为了能达到0.01毫米的精度，我们选用了高分辨率的AD芯片。该AD芯片U5采用—TLC1550芯片，为了提高系统的性价比，采用了两块多路选通开关芯片U6、U7—DM74150。这样就可以通过控制多路选通开关芯片U6和U7来选择不同的输入模拟信号来进行转换，最终实现用一片AD芯片U5就可完成多路模拟信号的转换。同时利用控制器U1的P1口中的P1_0、P1_1、P1_2、P1_4、P1_5、P1_6来进行对U6和U7的控制。对AD芯片U5的控制是通过U1的P0口和P2_0、P2_1、P2_2、P2_3来完成的。

如图5所示，本发明控制盒7的人机对话单元，人机界面模块由键盘和显示装置组成。显示部分主要是给操作人员提供必要的信息，如工件位移量的变化实际位移量和给定位移量之间的差值以及显示出操作人员所设定的某些参数等等。键盘为操作人员修改系统参数提供了途径。为了提高系统的性价比和减小整个系统的体积，使用了集键盘显示功能一体的集成芯片U8—HD7279。该芯片功能强大，由一块芯片即可完成显示和键盘的所有功能，所需外部元器件少，外部连接电路简单。只使用了控制器U1的P1_7和P1_6两个IO口。

如图6所示，本发明控制盒7的存储单元，为了能够在系统断电之后也能保持数据，使用了电可擦写ROM芯片U9—24C16。电可擦写ROM芯片U9容量达到32K，可以存储大量的数据，而且使用方便，所要求的I/O口线少，仅仅使用了两根。为了提高芯片在读写时的稳定性，使用了上拉电阻。

如图7所示，本发明控制盒的报警单元，使用发光二极管进行报警，利用控制器U1—89S52的P1_5来进行控制，图中U10为高亮度发光二极管。

工作原理：参见图1所示的实施例，在车身生产的流水线上，当工件1放在夹具上时，由夹具的定位销(钳)2定位完成工件1的夹装定位，本发明检测装置采用一个或多个“回弹式探头”置于各个检测点，该“回弹式探头”的基体4则安装在夹具基座5上，探头伸缩部3则固定在定位销2上，工件1完成装夹定位后“回弹式探头”就可立刻测量到定位销2的位置，并将该位置信息转化为位置信号通过屏蔽电缆6将信号输入到控制盒7，完成检测结果的输出，即显示测量结果，并进行误差识别。在控制盒内，当工件1在夹具上完成定位后，控制器首先上电自检，然后调用人机对话单元获得相应的设置参数，比如各个位移传感器的相对零点和最大运行误差。，接下来调用数据存储模块，通过人机界面所设置的数据保存在EEPROM中；探头内的位置信息采集装置，将采集到的工件1或夹具的位置信息转化为位置信号，然后通过数据转化单元将该位置信号转化为数字信号并传送给控制器，确定相应的输出量后调用人机对话单元，将相应的输出量输出。为了方便操作，使用了将关键设定数据进行存储，在系统断电之后不会丢失，在系统重新上电之后，将会把上一次所设定和保存的数据复原，从而节省了时间。还可通过人机对话单元在控制盒的存储单元内设置能够设定报警的上下限，当超过该范围之后，利用报警单元发出灯光或声音报警，提示操作人员进行检查，避免在车身焊接过程中产生超出许可范围的偏差从而影响整车的焊接精度。

Claims (7)

1、一种汽车车身焊装实时在线检测方法，其特征在于：首先将带有位置信息采集装置的探头与汽车车身生产流水线上的焊装夹具连接在一起，当焊装夹具对工件进行定位时，利用探头采集工件或夹具的位置信息，然后将该位置信息传送给与探头相连的控制器，控制器上将对位置信息转化后的信号进行误差识别和判断，并将结果输出。

2、根据权利要求1所述的汽车车身焊装实时在线检测方法，其特征在于：当控制判断出探头所采集的位置信息超出控制器内设置的允许误差量后，控制器将发出报警信号。

3、一种汽车车身焊装实时在线检测装置，其特征在于：它包括与汽车车身生产流水线上的焊装夹具相连的探头以及控制盒，该探头通过电缆与控制盒相连；所述控制盒包括控制器、模数转换单元、存储单元、人机对话单元以及电源单元，模数转换单元一端与探头相连，另一端与控制器相连，存储单元和人机对话单元与控制器相连，用来给控制盒各部件供电的电源单元与控制器相连。

4、根据权利要求3所述的汽车车身焊装实时在线检测装置，其特征在于：所述检测装置还可进一步包括报警单元，该报警单元与控制器相连。

5、根据权利要求3或4所述的汽车车身焊装实时在线检测装置，其特征在于：所述探头采用回弹式探头。

6、根据权利要求3或4所述的汽车车身焊装实时在线检测装置，其特征在于：所述人机对话单元包括键盘和显示屏。

7、根据权利要求5所述的汽车车身焊装实时在线检测装置，其特征在于：所述人机对话单元包括键盘和显示屏。

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