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摘要：文章主要針對汽車制造總裝車間發(fā)動機合裝之后的品質質檢，提出一種新的方法，由機器人與視覺質檢系統(tǒng)相結合，進行自動檢查的方式，提升總裝車間發(fā)動機品質保證能力，并在實際生產中得到運用，效果顯著。

關鍵詞：總裝車間；發(fā)動機品質；視覺質檢

汽車制造企業(yè)總裝車間在21世紀逐漸開始使用新技術、新方案，類似于自動化裝配及機器視覺檢查、引導等高新科技正快速普及。克服總裝車間工藝難題，挖掘可改進工序，削減勞動成本，提升生產品質，是所有汽車制造總裝車間的共同追求。近年來某汽車制造企業(yè)總裝車間實現(xiàn)了諸如輪胎自動安裝、擋風玻璃自動安裝、汽車玻璃加強劑的自動涂布、繼電器自動安裝、發(fā)動機視覺質檢等設備的成功導入，極大地提升了生產效率與產品品質穩(wěn)定性[1]。本文重點介紹發(fā)動機視覺質檢設備，介紹該設備的作用、原理及導入意義。

1總裝車間發(fā)動機裝配簡介

汽車發(fā)動機是汽車的動力來源，是汽車的心臟，發(fā)動機的品質問題一直是汽車生產過程中的重要一環(huán)，如何保證發(fā)動機裝配后的品質合格，是汽車生產總裝工藝中的重要課題。在總裝車間，發(fā)動機在分裝線進行裝配，裝配后需經過一系列的品質確認，如發(fā)動機上各零配件是否已經組裝完好，重要部位的螺栓是否進行扭力確認，重要管路是否連接完好，是否點上紅油標記，部分零件規(guī)格是否安裝正確。需檢查的點數(shù)量多，但復雜度不高，都是目視確認品質狀況，耗時多[2]。目前，國內汽車行業(yè)的發(fā)動機裝配質量檢查主要是靠人工完成，隨著人力成本的不斷上升，企業(yè)的負擔越來越重；另外，人工檢查存在精神不集中、視覺疲勞等問題，從而導致有漏檢的情況發(fā)生。而使用自動化設備去進行品質質檢是非常經濟的措施。

2發(fā)動機自動化質檢難點

2.1發(fā)動機質檢點數(shù)量多。發(fā)動機需要質檢的項目數(shù)量多，根據(jù)不同發(fā)動機派生（類型），每臺發(fā)動機需要檢查共50-60處，單班500臺車需檢查25000-30000處；涵蓋范圍廣，包括發(fā)動機、變速箱、懸架、減震器、制動鉗、排氣管、管路等位置；項目雜，如號碼比對、力矩檢查確認、卡夾有無有無確認、裝配間隙確認等。詳細檢查項目如下圖1：2.2發(fā)動機質檢節(jié)拍快。該車間在國內同行業(yè)中屬生產節(jié)拍最高車間，要求發(fā)動機質檢自動化設備能夠保證檢查完一臺發(fā)動機的時間在45-48秒內，發(fā)動機在檢查時需要靜止，所以排除快速進入到靜止的這段時間，每臺發(fā)動機僅剩約35-38秒的時間進行品質檢查。2.3對軟件優(yōu)化與電腦性能要求高。使用視覺攝像頭進行拍照后，還需要電腦進行運算處理，在35-38秒節(jié)拍內處理約50-60張照片，需要優(yōu)化良好的視覺處理軟件以及性能強勁的電腦。2.4異常處理系統(tǒng)需功能全。發(fā)動機質檢設備帶有異常處理系統(tǒng)，當設備發(fā)現(xiàn)異常報警時，能直觀地展示具體哪個點出現(xiàn)問題，能夠有示意圖表示發(fā)動機上出現(xiàn)異常的點在哪里，是什么異常，發(fā)動機號以及拍照圖片都應該清晰的顯示且可以追溯，可大幅度提升異常處理效率，減少品質不良流出[3]。

3發(fā)動機自動化質檢項目介紹

要完成一臺發(fā)動機的品質檢查，由于檢查點達50-60處，而工時為45-48秒，除去發(fā)動機吊具進出的時間僅剩35-38秒。使用4臺機械手協(xié)同工作，每臺機械手處理12-15個檢查點，每個點有約3秒時間進行拍照處理，工時圖如下圖2：3.1設備布置結構介紹。由于被檢查點各點之間分布較為分散，拍照方向不同，需要4個攝像頭平均分布在發(fā)動機四周，以便拍照范圍可覆蓋發(fā)動機的各個角落。如下圖3：某企業(yè)總裝車間發(fā)動機裝配線為吊鏈結構，質檢時發(fā)動機需靜止，便于拍照。而當發(fā)動機從移動減速至靜止之后，吊著的發(fā)動機會因慣性而晃動，晃動會影響視覺拍照精度，所以需增設一個發(fā)動機定位穩(wěn)定裝置，防止發(fā)動機晃動[4],夾緊裝置采用可升降機構，伸出定位膠塊固定住發(fā)動機，防止發(fā)動機搖晃，如下圖4：3.2視覺拍照技術原理。當攝像頭拍到關鍵點照片后，計算機對圖片進行視覺處理，將照片彩色三通道轉為單通道的灰度圖，再經過一系列的平滑濾波，降噪處理，判定目標輪廓后得出輪廓的具體信息，進而識別出照片特征點[5]。如下圖5：如識別是否點紅油時，將彩色圖片進行二值化處理，只提取紅色像素，再檢測二值化后高亮區(qū)域的面積，該面積可由像素點的數(shù)量表征，當像素點數(shù)量大于設定的某個閾值后，即可斷定拍攝照片的監(jiān)測點已經點上紅油標記。3.3異常處理系統(tǒng)的使用介紹。由于質檢點數(shù)量多且雜，當設備發(fā)現(xiàn)異常點后如何報警成為了一個迫切需要解決的問題，報警系統(tǒng)要能夠明確標定異常點位置與信息的功能，保存異常數(shù)據(jù)及圖像的功能等[6]。發(fā)動機需檢查特征點有50-60個之多，普通情況下的聲光報警以不足以滿足要求，異常處理系統(tǒng)有詳細的處理界面，當發(fā)生檢查出異常點情況時，能夠自動報警，并顯示出異常點位置[7]，提示現(xiàn)場人員點對點進行處理。軟件界面如下圖6：異常處理系統(tǒng)能夠以時間點、發(fā)動機號、NG點等為依據(jù)進行產品的追溯，可追溯的數(shù)據(jù)包括發(fā)動機號、裝配車號、車型、排量、故障歷史、返修歷史等等，數(shù)據(jù)保存時間不少于5年，圖片保存時間不少于1個月，可以追溯在追溯范圍內的任何一臺發(fā)動機的裝配情況。3.4機器視覺系統(tǒng)使用工作原理介紹。視覺系統(tǒng)與發(fā)動機鏈系統(tǒng)緊密結合，信號連鎖，發(fā)動機鏈到位等待，視覺系統(tǒng)啟動；視覺系統(tǒng)檢測NG時，發(fā)動機鏈停止，等待人工確認操作，具體流程如下圖7：視覺質檢系統(tǒng)功能模塊簡單易用，每當換一款新車型發(fā)動機需重新調試時，只需重調模板即可。每次重調模板，對每個檢查點進行重新調試，使用同一套程序，只需將每個點對應的模板數(shù)據(jù)進行修改，每次檢測基準都相應的改變，以達到每款車型使用同一套系統(tǒng)進行檢測的目的，降低了車間維護成本與新車型導入調試成本[8]。

4發(fā)動機自動化質檢項目導入意義

首先，該設備提升了品質保證能力，根據(jù)某公司特有的工序品質保證能力理論，設備保證品質保證能力高于人工品質保證能力，機器的檢出率高于人工。其次，總數(shù)達50-60個點的特征點檢查數(shù)量，耗費的工時轉化成人工時間約40秒，單班次減去約0.9個人工，雙班共1.8人。該設備采用成本較低的小機器人搭配單目視覺，可以控制在36個月內回收成本，36個月之后，每個月節(jié)約的人力成本都將轉化為收益，經濟效益巨大。在汽車總裝車間中，還存在著許多如發(fā)動機自動化質檢的改造課題，用自動化設備對總裝車間進行改造將成為行業(yè)趨勢，該領域也成為近年來許多汽車制造企業(yè)的關注重點。

參考文獻

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[7]劉永輝,王衛(wèi),朱曉波.汽車裝配工藝現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].客車技術與研究,2007(02):47-49.

[8]黃海濤.汽車總裝工藝技術應用及發(fā)展趨勢[J].時代汽車,2019(10):102-103.

作者:劉德志 熊升升 高勇 李曉東 單位:廣汽本田汽車有限公司總裝部