汽车装试技术的发展

作者：东风汽车有限公司工艺研究所 严春雨    来源：AI《汽车制造业》

欢迎访问e展厅 展厅 4 汽车与公路设备展厅 乘用车/客车, 电动/混合动力汽车, 卡车/货车, 专用车, 交通安全设备, ... 当前汽车装试及制造业发展的特点是现代化高新技术的综合利用，发展趋势是四化：柔性化、灵捷化、智能化和信息化。 当前汽车装试技术发展的特点是多种高新技术的综合利用，向柔性化、灵捷化、智能化和信息化发展。本文中，笔者将重点介绍一下国际上汽车装试技术研究进展及应用情况。 大规模定制生产方式 目前各大汽车公司正开展在汽车大批量生产方式的基础上，开发汽车定制生产方式新模式。 通用、福特、戴姆勒－克莱斯勒、日产等公司都设想应用一种总线模块化模型，实施大规模定制的生产供应体制。今后，汽车产品将设计成能在不同场所进行局部装配的结构模块，然后再汇集起来进行最终装配，既可以在遵循一定标准的主模块上工作，又允许插入定制要求的分模块，构成总线模块，而最终装配可在各地的装配点完成。总线模块还可能是一种初期发展的全模块化生产方式。这一切都可以借助于先进的计算机虚拟现实技术、模糊控制技术和网络技术等来实现。 虚拟技术的应用 1、虚拟装配的应用方向 目前虚拟装配技术主要应用在以下几个方面： □ 产品虚拟设计技术：包括虚拟产品开发平台、虚拟测试、虚拟装配等。 □ 产品虚拟装配：根据产品设计的形状特征、精度特征、产品的装配要求，三维真实地模拟产品的装配过程，以检验产品的可装配性。 虚拟装配是指在对整机进行有限元分析或动态分析之前，先对已完成造型设计的虚拟零件进行虚拟装配。虚拟装配是零件模型根据产品设计的形状特性及精度特性，真实地模拟产品的三维装配过程。虚拟装配直接影响后续的有限元分析和动态仿真的结果。 2、虚拟装配技术应用情况 福特公司已将虚拟装配技术应用到新车型的开发中，他们将车辆的零部件在CAD系统中建模，然后将模型文件传输到虚拟环境中。通过头盔的定位装置跟踪用户头部运动位置，从而改变显示器中的虚拟场景，浏览货架上的零件；通过数据手套检测手的各种动作，实现对虚拟场景中零件的抓取、移动、装配等动作，从而充分发挥人的主动性、创造性，实现产品装配的最优过程。 平台技术的应用 平台共享使汽车制造商可以重复利用高成本的工程技术成果，使在同一装配线上生产不同类型的汽车成为可能。 日产汽车公司曾在24个各不相同的平台上组织生产，而如今，该公司大多数轿车只出自5个平台。平台数量的减少使日产汽车公司可以更方便地将其零件目录整合成更小的数量规模。将1999年与今年日产汽车公司在日本制造和组装的零部件总数相比较，可以发现，今年的数量已经减少了40%。 模块化装配技术的应用 □ 模块化装配的概念 汽车装配模块化会给汽车生产方式带来重大变革，将导致汽车装配生产线上的部分装配劳动转移到装配生产线以外的地方去进行，这样可以大大减少整车企业零部件的采购数量，降低管理成本和生产费用，并可以保证汽车的装配质量、缩短生产周期。 模块化的核心是广泛应用先进的集成技术，可减少汽车零部件的构成、简化装配工艺、节省装配时间，有利于推进国际化采购。 □ 模块化装配的优势 传统汽车装配采用的是零件逐一叠加的方式，因此工位较多、装配线较长、装配效率较低。模块化装配是根据汽车的相关功能，在装配作业时，将同一个功能系统的零部件在一个相对独立的区域内装配成形；或者汽车零部件供应商按功能系统以模块化形式供货，汽车以模块化部件为基本件进行总装配。 模块化装配的优势：在模块装配完成后即可对模块系统进行功能检测，可及时发现模块系统存在的缺陷，并进行调整修复。这样可及时发现系统模块中存在的缺陷，避免有缺陷的产品出厂或流入汽车总装配线。 □ 模块化装配的应用情况 世界各大轿车公司已普遍采用模块化装配技术，因此要求零部件厂以模块化供货，保证整车装配模块化的实现。 目前美国最大的汽车零部件供应商德尔福公司已实现了按座舱模块、底盘制动模块、车门模块、前端模块、集成空气／燃油模块五种模块进行供货。 日产公司已在2002年版Altima中级轿车的制造中采用模块化装配。2002年版Altima中级轿车座舱、前端车门处都采用模块化装配，这样其与上一代Altima相比，节省了5%的成本，装配时间减少了10%。通过对模块化系统的检查，避免不合格的系统进入总装配线，可提高整车的装配质量。 模块化能促进零件的集成化，推动多功能工程技术的发展，有助于达到规模经济。2003年日产开始在明尼苏达州的坎顿大规模地采用模块化装配，在降成本方面的优势非常可观。2005年，90%的日产车辆至少使用一个模块，其他部件（如底盘上主要部件等）也由供应商以模块的形式提供。 机器视觉在线测试技术及应用 1、机器视觉测试技术的发展状况 现代汽车装配中涉及到各种各样的检验、生产监视和零件识别应用，如自动装配的完整性和尺寸检查识别等。通常这种带有高度重复性和智能性的工作是由肉眼来完成的，但在某些特殊情况下（如对微小尺寸的精确快速测量、形状匹配以及颜色辨识等），依靠肉眼根本无法连续稳定地进行，其他物理量传感器也难以胜任。人们开始考虑用CCD照相机抓取图像后送入计算机或专用的图像处理模块，通过数字化处理，根据像素分布和亮度、颜色等信息来进行尺寸、形状、颜色等的判别。 视觉测试技术重点研究的是物体的几何尺寸及物体的位置测量，如轿车白车身三维尺寸的测量、零件装配方向和位置是否正确、零件是否漏装等，它可以广泛应用于在线测量、逆向工程等主动、实时测量过程。 2、机器视觉测试技术的应用状况 机器视觉系统的特点是提高生产的柔性和自动化程度，在一些不适合人工作业的危险工作环境或人工视觉难以满足要求的场合，采用机器视觉来替代人工视觉；同时在工业生产中，用机器视觉检测方法可以大大提高生产效率和生产的自动化程度；此外，机器视觉易于实现信息集成，是实现计算机集成制造的基础技术。 目前机器视觉在线检测技术应用有： □ 仪表板总成装配中智能集成测试系统 检测项目包括速度表等5个仪表指针的指示误差，24个信号报警灯和若干照明灯是否损坏或漏装等。通常采用人工目测方法检查，但误差大、可靠性差，不能满足自动化生产的需要。机器视觉测试技术的智能集成测试系统改变了这种现状，实现了对仪表板总成智能化、全自动、高精度、快速度的质量检测，大大提高了检测的效率和可靠性。 □ 汽车车身装配轮廓尺寸精度检测系统 英国ROVER公司800系列汽车车身轮廓尺寸精度的100％在线检测，是机器视觉系统用于工业检测中的一个典型实例。该系统由62个测量单元组成，每个测量单元包括一台激光器和一个CCD摄像机，用以检测车身外壳上288个测量点；汽车车身置于测量框架下，通过软件校准车身的精确位置。每个激光器、摄像机单元均在离线状态下经过校准，同时还有一个在离线状态下用三坐标测量机校准过的校准装置用以对摄像机进行在线校准；检测系统以每40s检测一个车身的速度，可检测三种类型的车身；系统将检测结果与从CAD模型中提取出来的合格尺寸相比较，测量精度为±0.1mm。ROVER公司的质量检测人员用该系统来判别关键部分的尺寸一致性，如车身整体外型、车门等。 □ 奥迪白车身表面质量检测系统 奥迪公司研制成功了一种能够对白车身表面缺陷进行全自动检测的系统。该检测系统综合采用了投影光栅直接相位采集、高速数字图象处理、表面缺陷图象模式自动识别、智能化质量判断、自适应系统学习技术、高速数字信息网络、松散化自调节软硬件结构以及机器人系统控制技术，可以在传动速度为5m/min的生产线上，对焊装完毕的白车身进行100％的在线检测。整车检验时间为80s。通过自动测试与分析，将过去靠肉眼无法分辨的表面缺陷直接标记在车身上，使白车身进入喷漆工序之前即可对缺陷处进行打磨，节省了表面喷涂过程中的打磨工序，既节约了大量制造成本，同时又提高了车身的表面质量。 AGV技术应用及发展趋势 根据美国物流协会定义，AGV（自动导引小车，Automated Guided Vehicle）是指具有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶的运输小车；同时还具有编程装置、安全保护装置以及各种移载功能。 AGV自诞生起就被广泛地应用到了汽车装配和物流作业中。随着汽车个性化需求的增加，汽车生产进入个性产品规模定制生产时代，而AGV和AGVS输送系统就是实现这种生产方式的理想输送方式。 据报道，奔驰汽车公司已采用AGV进行汽车的定制化生产，满足多品种、小批量的生产模式无疑将成为未来汽车制造的发展方向。 BOM技术在汽车装配制造中的应用 BOM (Bill oF Materia1)是指物料清单，而物料是为了产品销售，所有需要列入计划、控制库存、控制成本的一切物的统称。物料的范围包括原材料、配套件、标准件、毛坯、在制品、产成品等，是组成物料清单的最基本元素。 模块化BOM主要应用于多系列、多产品装配制造。根据汽车的功能，把汽车划分成若干个模块，每个模块由若干个零部件组成，零部件分为基本件、特征件和可选件。基本件是产品必须具备、影响产品主要性能且变化少的零部件，如汽车产品中的发动机等；特征件是有多种选择但必选其一的零部件，如座椅、车门钥匙等；可选件是可选用也可不选用的零部件，如汽车上的VCD等。通过模块化，可通过选择不同的零部件构成，使产品多样化、个性化，且极大地减少了数据量。(end)

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