梁 翠，牛毅峰

（上汽通用五菱汽车股份有限公司 重庆分公司，重庆 渝北 401120）

0 前言

随着技术的发展，汽车产业向规模化、自动化、现代化转型，生产线高度柔性。一台白车身总成由上百个钣金零件逐级焊接而成，焊点达3000～5000点。电阻点焊和CO2保护焊是车身零件连接的主要方式，其中，电阻点焊约占总焊的90%。电阻点焊主要是利用电阻热熔化金属形成焊点，将两种或者三种零件焊接为一体[1-2]。在传统的车身生产车间，焊接自动化率低，大量的焊点需要人工操作。由于柔性生产车型多、配置复杂、零件相似度高,容易在焊接的过程中出现相似零件漏焊、漏装、错装等缺陷，导致零件返修、报废等，增加了产品制造成本。将防错思想融入到产品设计开发初期，可以避免由错漏装而产生的费用、周期和成本问题[3]。

防错技术是利用防错装置以防止不良发生和防止不良流出为目的一种工程技术。防错目的从消除可能的失误，到用更可靠的过程代替目前过程降低失误，使作业更容易完成，失误自动提示，从防止缺陷的产生和扩大化到将失误影响降至最低。防错思路定义为消除、替代、简化、检测、减少。防错分为设计防错和过程防错，有断根、保险、自动、顺序、隔离等十大防错原理，其防错方法主要有：零件装配位置唯一、设计特征明显、合并相似零件、夸大零件的不相似性、接触式防错、简化作业/检查治具、测知式防错等[4-6]。

根据防错原理，可以将现场使用的防错装置大体分为电磁感应装置、机械切换装置、设备检测提醒等类别。结合生产实际，分别介绍各种防错装置在降低车身漏焊、错装、漏装等质量缺陷的应用情况，为其他企业减少返修工时，提升运行效率提供指导和借鉴。文中的CN、N等系列型号皆为作者所在的企业车型等型号。

1 电磁感应防错装置

白车身上，侧围、地总、车门等区域均装配很多小零件，这些零件相似度高，个头小，装配位置零散，容易导致零件混装、漏装。电磁感应防错是利用零部件的形状不同或工装上是否有零部件的状态，在工装上加装电磁探头，通过电磁探头是否有感应信号来指挥工装下一步动作，防止零部件混装和漏装[7]。电磁感应防错装置常常与各种光学、电学、力学、机构学等相结合应用到现场，感应装置探测零件是否装配到位，是否装配零件，并与夹具进行关联，若探测不到零件，则无法开启或关闭夹具，将混装和漏装缺陷抑制在本工位。

1.1 CN系列车型左/右后侧门加强板A防错感应装置

CN系列车型左/右后侧门加强板A零件相似，左/右安装定位孔尺寸有所偏差，但也可安装上定位销，混装的零件导致钣金搭接不合，员工不易辨识。物流配送物料中也无法识别，容易导致物料混装，员工安装过程中识别困难，很容易出现混装、装错造成返修。如图1所示，在左/右后侧门3#拼台零件安装定位孔设计成大小孔[加强板A（左侧）定位孔小，加强板A（右侧）定位孔大]，并在此位置增加防止加强板A左/右混装感应装置，因为定位孔大小不一样。若加强板A混装，定位销进不去，零件安装不到位，感应器检测不到零件，则拼台夹具不关夹；员工工作不完成，则拼台夹具不开夹。

1.2 N系列车型前地板车型防错装感应装置

现场N系列车型乘用车前地板有一个小支架，而商用车前地板无支架，均可以正常安装到拼台上，员工不易辨识，在生产过程中容易漏装或者多装零件。物流配送时很难进行车型区分，也容易导致物料左右混框导致鸳鸯车出现。利用感应器自动探测，可以解决零件漏装问题。即，在前地板支架位置增加一个感应器，当生产乘用车时，感应器检测不到支架，则拼台夹具不关夹；当前地板与车型不一致时，拼台夹具不打开，如图2所示。

图2 前地板支架防错感应装置

1.3 CN系列车门多点涂胶增加光电感应

CN系列车型五门一盖多点涂胶拼台，无防漏涂胶动作感应器，员工标准化作业受到干扰时，存在漏涂胶风险。对漏涂胶门盖进行返修，每台返修耗时0.1 h，每月故障频次约20台，每月返修时间2 h，造成大量返修成本浪费。针对标准化工作容易受到干扰的操作岗位，增加光电感应识别工作完成情况，降低缺陷逃逸，提升质量。

如图3所示，在CN系列五门一盖涂胶拼台，多点涂胶设备定位销处增加多点涂胶机构到位光电感应器，若多点涂胶设备未执行操作，感应指示灯不亮，按工作完成开关，升降拼台无动作，拼台不上升，无法进行零件传输，有效识别涂胶步骤100%执行，减少漏涂胶风险，提高班组质量输出，消除返修浪费。

图3 多点涂胶设备光电感应防错装置

1.4 CN系列前地板螺柱感应防错

针对总成件之间的匹配，选择零件上具有标志性的特征进行识别，然后两两配合。减少错装风险。标志性的特征的选择必须具备尺寸稳定，不易变形的特点，否则也可能导致防错失效。CN系列车型前地板横梁支架易变形，因为零件尺寸偏差，感应器检测不到零件，防错失效导致地板错装。将检测支架变更为检测螺柱，重新设计感应器位置，消除了因零件变形导致检测不到零件造成防错失效，降低了白车身错装率，如图4所示。

图4 前地板螺柱感应防错装置

2 机械切换防错

针对白车身不同的车型配置，因零件A与零件B共用拼台、夹具，总成件上局部零件存在多处差异，需要对差异零件做零件识别。针对零件差异点多，在感应识别有元无独立座椅支架的基础上，装配电控切换开关，让不同的车型配置特征进行机械关联。生产线切换车型配置时直接进行整体机械切换，利用声光报警降低了错漏装的缺陷。

例如CN系列标准型后车体总成5/8座与7座，安装电控切换开关，进行不同配置车型切换：生产标准型5/8座时，员工首先确认首台后部下车体为标准5/8座状态，然后将旋钮开关切换到7座档，夹具无法夹紧操作，有报警声提示。切换旋钮到5/8座档，夹具正常关夹；生产标准型7座，员工首先确认首台后部下车体为标准型7座状态，然后将旋钮开关切换到5/8座档，夹具无法夹紧操作，有报警声提示。切换旋钮到7座档，夹具正常关夹。CN系列标准型后车体防错装置如图5和图6所示。

图5 CN系列标准型后车体总成

图6 CN系列标准型后车体防错示意图

3 设备检测提醒防错

设备检测提醒防错是将感应装置与声光报警、激光检测、PLC程序等相结合的一种综合性防错装置。广泛应用于无人区的零件自动识别，车型配置切换提醒，VIN码重复刻码提示，焊点漏焊检测等，具有简单方便，准确可靠的特点。

3.1 CN系列前地板错装检测装置

前地板错装检测装置是利用光电感应、PLC程序、报警相互关联，防止缺陷逃逸的一种过程防错，可降低缺陷逃逸风险。CN系列车型前地板切换不同配置时，该拼台属于无人区，人工无法识别，存在错装风险，造成缺陷逃逸，导致客户抱怨。制作光电开关检测支架，将光电开关固定在支架上，并调整好检测角度，感应不同车型的零件差异；PLC编辑车型防错程序，增加车型切换旋钮，连锁信号线路。当CN系列车型前地板进行车型切换时，若前地板与当前车型不匹配，自行小车将不会取件，并进行声光报警，防止前地板零件错装，如图7所示。

图7 前地板错装检测防错

3.2 调整线车型配置扫码识别提示系统

调整线是车身车间的动态线，不同的车型及配置都将集成在调整线上进行门盖装配和调整。生产不同配置车型需要在地总悬挂车辆配置单，调整线装配工位识别配置单内容并按车型选取零件，最后再调整线线尾，摘取随车配置单。配置单需要在调整、地总间循环周转，存在不增值操作，且容易造成零件装配错误存在返修浪费。

为此，安装了车型配置差异零件提示系统，利用白车身条形码进行车型识别，从而动态判定车型配置情况，并将车型配置零件差异图传递到显示系统实现声音和视觉提醒。通过读取条形码，即可显示车辆配置信息，并能输出音频/视频信号，取消“随车挂牌取牌”两个工作要素，3条地总线每个打码工位优化工作要素15 s，调整线优化工作要素10 s，有效降低了调整线门盖装错风险，如图8所示。

图8 车型配置扫码识别提示系统

3.3 VIN刻码重复提示

VIN码（Vehicle Identification Number）作为汽车的唯一标志码，如同人的身份证信息一样，具有可追溯性和唯一性。VIN码一般打印在不易变更的座椅框或者右前轮罩上。为防止重复打码，导致车架总成报废，在打码机设备上利用程序设置VIN刻码重复提醒。开班取打码机对大梁码进行刻印，待刻码完成后，手动进行空刻对防错装置进行验证，若输入VIN码为重复码，则电脑界面弹出对话框，提示该VIN码重复，是否需要重新刻印，避免了重复刻码导致的车身报废，如图9所示。

图9 VIN刻码

3.4 简易自动焊焊点位置激光检测

汽车乘用化建设以来，提升简易自动焊点可靠性一直是车身研究的重点，常规采用内部Audit和划线检查，纵观国内外各种焊点质量检测方法，激光红外焊点质量检测系统技术最为先进，在自动检测焊点各类表面和内在缺陷的同时，还能自动进行补焊和修正缺陷，如图10所示。红外探测的原理是利用自动焊在焊接完成的一定时间内焊点维持一定的温度，发出特定的波长，激光红外探测器就是依靠探测焊点发出的波长而进行工作的。当焊点温度发生变化时，就会失去电荷平衡，激光红外探测器感应不到就能产生报警信号。在拼台钢构上安装激光装置，对前地板大梁自动焊点进行激光检测，确保自动焊点无漏焊、无边缘焊、无位置偏移，真正实现焊接、检测、控制融为一体形成智能型检测系统。

图10 前地板大梁自动焊点激光检测

3.5 补焊线智能视觉系统

机器人补焊线负责焊接人工焊点之外的所有焊点，焊点数量多且分布复杂，机器人焊接速度快稳定性高，大大节省了人力，提高了生产效率。虽然机器人工作稳定，但长时间不间断的工作和一些人为原因有时也会出现一些问题导致漏焊等问题。

针对此，增设了一种智能视觉焊点检测系统在机器人补焊线工位，通过视觉识别来检测每辆经过此系统车辆设定部位的所有焊点，判断是否焊接完成该部位所有焊点，如图11所示。该系统由图像采集器、raspberry信号处理器及结果显示输出三大部分组成。

图11 补焊线智能视觉系统设计原理

该系统目前主要检测各车型左右裙边以及前轮罩焊点，当车辆到达该系统工位后，系统开始识别车辆型号并开始收集视频图像，通过raspberry（一种多功能的单板计算机，检测系统）进行分析识别焊点数量是否准确无误，最终输出检测结果。整个检测过程只需要两秒钟即可完成。结果会通过三种方式来表达：①声音输出，如果检测结果判定有漏焊会有提示音；②柱灯显示，左右两边各两个柱灯，如无问题则显示绿色，反之相应部位的柱灯显示为红色；③电脑画面显示，视频捕捉图像和分析结果电脑会进行收集。补焊线智能视觉系统将不再需要人工弯腰检测焊点，大大降低了人力成本，保证车身质量输出，如图12所示。

图12 补焊线智能视觉系统实际应用

4 结束语

汽车制造的车型更新迭代频繁，从车型导入到正式生产，防错技术的使用一直贯穿整个过程，具有减少风险、降低损失、提高产品可靠性的作用。制造防错装置需要技术和智慧，而一种新型的防错装置应用到现场更需要不断试验与验证。文章根据生产现场零件故障情况、不同车型零件区别和提升自动化等角度，详细阐述了电磁感应装置、机械切换装置、设备检测提醒等防错手段在生产现场的应用，实现了降低零件错漏装，减少返工返修，提升车身质量的目的，为同行业运用防错提供了理论和实践基础。