汽车公司发动机质量检查自动化研究

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摘要：文章主要针对汽车制造总装车间发动机合装之后的品质质检，提出一种新的方法，由机器人与视觉质检系统相结合，进行自动检查的方式，提升总装车间发动机品质保证能力，并在实际生产中得到运用，效果显著。

关键词：总装车间；发动机品质；视觉质检

汽车制造企业总装车间在21世纪逐渐开始使用新技术、新方案，类似于自动化装配及机器视觉检查、引导等高新科技正快速普及。克服总装车间工艺难题，挖掘可改进工序，削减劳动成本，提升生产品质，是所有汽车制造总装车间的共同追求。近年来某汽车制造企业总装车间实现了诸如轮胎自动安装、挡风玻璃自动安装、汽车玻璃加强剂的自动涂布、继电器自动安装、发动机视觉质检等设备的成功导入，极大地提升了生产效率与产品品质稳定性[1]。本文重点介绍发动机视觉质检设备，介绍该设备的作用、原理及导入意义。

1总装车间发动机装配简介

汽车发动机是汽车的动力来源，是汽车的心脏，发动机的品质问题一直是汽车生产过程中的重要一环，如何保证发动机装配后的品质合格，是汽车生产总装工艺中的重要课题。在总装车间，发动机在分装线进行装配，装配后需经过一系列的品质确认，如发动机上各零配件是否已经组装完好，重要部位的螺栓是否进行扭力确认，重要管路是否连接完好，是否点上红油标记，部分零件规格是否安装正确。需检查的点数量多，但复杂度不高，都是目视确认品质状况，耗时多[2]。目前，国内汽车行业的发动机装配质量检查主要是靠人工完成，随着人力成本的不断上升，企业的负担越来越重；另外，人工检查存在精神不集中、视觉疲劳等问题，从而导致有漏检的情况发生。而使用自动化设备去进行品质质检是非常经济的措施。

2发动机自动化质检难点

2.1发动机质检点数量多。发动机需要质检的项目数量多，根据不同发动机派生（类型），每台发动机需要检查共50-60处，单班500台车需检查25000-30000处；涵盖范围广，包括发动机、变速箱、悬架、减震器、制动钳、排气管、管路等位置；项目杂，如号码比对、力矩检查确认、卡夹有无有无确认、装配间隙确认等。详细检查项目如下图1：2.2发动机质检节拍快。该车间在国内同行业中属生产节拍最高车间，要求发动机质检自动化设备能够保证检查完一台发动机的时间在45-48秒内，发动机在检查时需要静止，所以排除快速进入到静止的这段时间，每台发动机仅剩约35-38秒的时间进行品质检查。2.3对软件优化与电脑性能要求高。使用视觉摄像头进行拍照后，还需要电脑进行运算处理，在35-38秒节拍内处理约50-60张照片，需要优化良好的视觉处理软件以及性能强劲的电脑。2.4异常处理系统需功能全。发动机质检设备带有异常处理系统，当设备发现异常报警时，能直观地展示具体哪个点出现问题，能够有示意图表示发动机上出现异常的点在哪里，是什么异常，发动机号以及拍照图片都应该清晰的显示且可以追溯，可大幅度提升异常处理效率，减少品质不良流出[3]。

3发动机自动化质检项目介绍

要完成一台发动机的品质检查，由于检查点达50-60处，而工时为45-48秒，除去发动机吊具进出的时间仅剩35-38秒。使用4台机械手协同工作，每台机械手处理12-15个检查点，每个点有约3秒时间进行拍照处理，工时图如下图2：3.1设备布置结构介绍。由于被检查点各点之间分布较为分散，拍照方向不同，需要4个摄像头平均分布在发动机四周，以便拍照范围可覆盖发动机的各个角落。如下图3：某企业总装车间发动机装配线为吊链结构，质检时发动机需静止，便于拍照。而当发动机从移动减速至静止之后，吊着的发动机会因惯性而晃动，晃动会影响视觉拍照精度，所以需增设一个发动机定位稳定装置，防止发动机晃动[4],夹紧装置采用可升降机构，伸出定位胶块固定住发动机，防止发动机摇晃，如下图4：3.2视觉拍照技术原理。当摄像头拍到关键点照片后，计算机对图片进行视觉处理，将照片彩色三通道转为单通道的灰度图，再经过一系列的平滑滤波，降噪处理，判定目标轮廓后得出轮廓的具体信息，进而识别出照片特征点[5]。如下图5：如识别是否点红油时，将彩色图片进行二值化处理，只提取红色像素，再检测二值化后高亮区域的面积，该面积可由像素点的数量表征，当像素点数量大于设定的某个阈值后，即可断定拍摄照片的监测点已经点上红油标记。3.3异常处理系统的使用介绍。由于质检点数量多且杂，当设备发现异常点后如何报警成为了一个迫切需要解决的问题，报警系统要能够明确标定异常点位置与信息的功能，保存异常数据及图像的功能等[6]。发动机需检查特征点有50-60个之多，普通情况下的声光报警以不足以满足要求，异常处理系统有详细的处理界面，当发生检查出异常点情况时，能够自动报警，并显示出异常点位置[7]，提示现场人员点对点进行处理。软件界面如下图6：异常处理系统能够以时间点、发动机号、NG点等为依据进行产品的追溯，可追溯的数据包括发动机号、装配车号、车型、排量、故障历史、返修历史等等，数据保存时间不少于5年，图片保存时间不少于1个月，可以追溯在追溯范围内的任何一台发动机的装配情况。3.4机器视觉系统使用工作原理介绍。视觉系统与发动机链系统紧密结合，信号连锁，发动机链到位等待，视觉系统启动；视觉系统检测NG时，发动机链停止，等待人工确认操作，具体流程如下图7：视觉质检系统功能模块简单易用，每当换一款新车型发动机需重新调试时，只需重调模板即可。每次重调模板，对每个检查点进行重新调试，使用同一套程序，只需将每个点对应的模板数据进行修改，每次检测基准都相应的改变，以达到每款车型使用同一套系统进行检测的目的，降低了车间维护成本与新车型导入调试成本[8]。

4发动机自动化质检项目导入意义

首先，该设备提升了品质保证能力，根据某公司特有的工序品质保证能力理论，设备保证品质保证能力高于人工品质保证能力，机器的检出率高于人工。其次，总数达50-60个点的特征点检查数量，耗费的工时转化成人工时间约40秒，单班次减去约0.9个人工，双班共1.8人。该设备采用成本较低的小机器人搭配单目视觉，可以控制在36个月内回收成本，36个月之后，每个月节约的人力成本都将转化为收益，经济效益巨大。在汽车总装车间中，还存在着许多如发动机自动化质检的改造课题，用自动化设备对总装车间进行改造将成为行业趋势，该领域也成为近年来许多汽车制造企业的关注重点。

参考文献

[1]曾义和.汽车总装工艺技术应用及发展趋势[J].内燃机与配件,2019(24):24-25.

[2]李旭.汽车总装装配质量控制的工艺分析[J].冶金管理,2019(17):59+61.

[3]覃家仁,李桂健,陈恒强.汽车总装线后桥、发动机装配自动化解决方案[J].装备制造技术,2013(05):161-163.

[4]费劲,刘德志.广汽本田汽车制造总装车间自动化浅析[J].汽车实用技术,2019(09):195-198.

[5]陶振恒.汽车总装工艺技术应用趋势探究[J].时代汽车,2017(08):18-19.

[6]程灿明.汽车总装工艺技术浅析[J].内燃机与配件,2019(15):35-36.

[7]刘永辉,王卫,朱晓波.汽车装配工艺现状及发展趋势[J].客车技术与研究,2007(02):47-49.

[8]黄海涛.汽车总装工艺技术应用及发展趋势[J].时代汽车,2019(10):102-103.

作者:刘德志 熊升升 高勇 李晓东 单位:广汽本田汽车有限公司总装部