刘德志 熊升升 高勇 李晓东

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

中图分类号：U466  文献标识码：B  文章编号：1671-7988（2020）09-222-03

Automatic Application Of Engine Quality Inspection In General AssemblyWorkshop Of An Automobile Company

Liu Dezhi， Xiong Shengsheng， Gao Yong， Li Xiaodong

（ Guangqi Honda Automobile Co.， Ltd. Assembly Frame Division， Guangdong Guangzhou 510700 ）

Abstract： This paper mainly aims at the quality inspection of the engine assembled in the general assembly workshop of automobile manufacturing， and puts forward a new method， which combines the robot and the visual inspection system to carry out the automatic inspection， improves the quality assurance ability of the engine in the general assembly workshop， and is applied in the actual production， with remarkable effect.

Keywords： General Assembly Workshop; Engine Quality; Visual quality inspection

CLC NO.： U466  Document Code： B  Article ID： 1671-7988（2020）09-222-03

前言

汽車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 設备布置结构介绍

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.