PD数据与汽车焊装线设备状态一致性的方法研究.pdf

汽车工业研究季刊2023年第3期49.R&d研发DOl:10.3969/j.issn.1009-847X.2023.03.011PD数据与汽车焊装线设备状态一致性的方法研究董文彬摘要：为解决PD数据与汽车焊装线设备一致性的难点问题，本文通过点云扫描技术，对生产线36 0 度无死角扫描、经过专业处理得到所需的点云模型，与PD中3D数据进行比对找到变化点，及时修正。利用离线反导技术准确还原现场机器人运动轨迹并核对出工艺点的分布，及时更新工艺文件以及仿真数据，对于后期生产线的改造起到一定的辅助作用。主题词：PD点云离线反导前言前各个主机厂白车身生产线的前期设计均通过各个仿真软件平台进行前期的规划与模拟验证。PD/PS可以对焊装白车身生产线进行快速和准确的工艺路线规划、平面布局图设计和机器人轨迹设计；在三维环境下进行工厂产线虚拟布局，使前期虚拟规划更加接近于实际；通过轨迹仿真，实现机器人节拍验证和工艺流程优化工作，使规划及项目实施中可能存在的问题提前暴露并得以优化解决，进而减少产线的调试周期，避免后期更改所带来的隐形经济损失，加快车型的上市进程。由于其种种的先进性与便利性已经成为各主机厂的优选仿真平台。但随之而来的问题也跃然而出，如何保证虚拟的仿真数据与工厂实际的工艺装备空间布局、3D实体大小、工艺点分布以及空间坐标等保持一致，一度成为困扰设计者的难点所在。准确的虚拟仿真数据已经成为生产线能否快速融人新车型的主要限制因素，如何解决数据一致性的问题逐步引起行业的高度重视，各种新技术、新方法的应用在一定程度上解决了上述痛点。数据一致性数据一致性主要由工艺装备、工艺信息、电气信息3个主要部分组成，见下页图1。1.1工艺装备一致性1.1.1空间布局生产线体的工艺装备在整个厂房中的实际状态如何真实地在PS数据中呈现，在点云扫描技术未出现之前往往通过人工进行测量，不仅效率低下，而且准确率低，偏差大。伴随点云扫描技术的成熟运用，不仅可以采集到单工位的3D资源，整线甚至整个工厂的3D资源都可以采集到。常用的点云扫描设备可以分为三维移动大型扫描测量系统以及便携式扫描测量系统这两种类型，具有高精度、操作简单、便携、快速扫描、使用方便、界面友好的优点，被广泛用于日常生产中点云数据采集通常由现场测绘、数据拼接、降噪以及轻量化处理、文件输出（POD格式）组成。通过专业的数据采集公司进行工厂点云模型的建立，可以快速高效地获取遵循以下工作流项目数据中研发R&d所需要的3D模型，见图3。1.1.2数据核对工作流程处理后的pod点云数据导人到PDIPS 的数据一致性工艺装备工艺信息电气信息空间布局3D数据3D时工艺文件点云扫描数据工装数据更新维护（设计）气路数据更新维护（气路）离线数据反导工艺数据更新维护（规划）电气数据更新维护（电气）图1数据一致性1.点云数据采集3.虚、实数据比对2.点云数据处理图2 空间布局一致性图3点云模型50汽车工业研究季刊2023年第3期程：打开PS仿真数据居一一设置好点云数据存储路径一一插入点云数据匹配好线体空间位置一model-ing点云数据一创建好分层（便于数据识别与核对）一与PS中设备核对位置并更新。通过上述工作流程可以对生产线体中的机器人及其附属设备（如底座、焊枪、抓手、焊接控制器等）、围栏、安全设备、传输设备（如滚床、滑撬、buffer）、钢结构、A1-上件顺序图A2-连接信息图A3-节拍分析表A4-安全方案A5-LayoutA6-夹紧方案A7-焊钳初选型表A8-介质文件A9-工艺信息布局图A10-车型传递方案A11-T-PlanA12-外购设备参数表A13-设备汇总表A14-产品设备记录单A15-围栏图A16-线槽分隔开口图A17-维修图A18-划线图A19-地基图A20-工位安装图A21-P-PlanA22-PD文件A23-开动率计算A24-PfmeaA25-设备机械连接图A28-自检表A29-会签问题记录单A30-围栏外支架设计图4工艺文件空中机械化设备、排烟除尘设备以及线体外围的各种电器柜体和资源按照点云数据核对并更新位置，从而保证PD/PS中的线体资源与现场设备空间布局的一致性。1.2工艺信息一致性工艺信息作为焊装车间最为基础也是最重要的用于指导现场生产操作和机器人调试的基础性文件。通常包含上件顺序图、连接信息图、节拍分析表、安全方案、layout平面布局、夹紧方案等等，详见图4。在项目人场前都会做好相关工艺文件，但由于现场实际安装调试的需要、车身产品的设变以及工艺节拍的调试需求往往会发生一些不可控的变化，这就导致PD/PS仿真数据中的相关信息与现场不一致，给未来的车身设变验证以及新车型的融人和车间的改造带来不确定性。如何保证数据的准确性与一致性，除现场实施过程中及时记录并更新工艺文件外，机器人离线反导技术的应用可以从根本上解决工艺信息中连接信息不一致的问题机器人离线反导技术实现的途径（以库卡机器人为例）：（1）离线程序阅读器查看并核对连接信息通过OrangeEdit软件可以打开机器人down下来的现场真实程序，在其中可以准确的核对出当前机器人的焊接工艺、焊点名称以及焊点数量，并将其更新到焊点连接图中从而保证焊点等连接信息的准确性。（2）离线程序反导人PS数据中离线程序反导最主要目的一方面可复核焊点等连接信息的准确性，另一方面可以更新仿真数据中的机器人轨迹，保证机器人的运动状态与现实中一致。这样可以更好地用于后续车型融入时进行准确的仿真模拟验证。包括核对tool和base的一致性，保证现场实际应用与仿真数汽车工业研究季刊2023年第3期51研发R&d图5离线轨迹点空间分PD/PS仿真数据设变信息及时更新入仿真数据虚、实一致离线反导点云数据图6 工作闭环据中一致：离线程序反导（3）离线路径核对并处理PathEdior工具条中可以编辑并查看反导的离线轨迹，通常为了满足仿真工作需要将olp-commands中的焊点名称更新到paths&locations下的机器人轨迹中的正常焊点下，便于焊点核对和后续的相关仿真工作。1.3电气信息一致性PD/PS仿真数据中的电气信息主要指的是机器人与PLC之间的交互信息表，在满足项目标准的前提下设计此表，用于现场机器人调试使用。现场机器人调试人员与PLC编程人员通常会根据现场实际需求在此基础上增、减干涉区信号和夹具/抓手定位器动作顺序。olp-commands中可以看到实际的干涉区信号以及与哪些机器人存在干涉区。依据项目标准可以准确核对出此机器人的离线信号分布表，及时维护并更新可以为后续的车型融人以及改造提前做好信息储备，缩短离线轨迹的编程时间，大幅提高操作者的工作效率。现场信息及时维护2现场信息的维护是现场工艺变更记录的最为直接的一环，及时更新与记录变更内容对于工艺文件的时效性极为重要。不仅可以节省后续信息核对的时间，而且也避免信息丢失的风险，降低错误率。各岗位现场陪产人员需及时维护好信息变更记录，搜集整理变更内容以及具体的3D数据，定期归档，从而便于后续PD/PS仿真数据中及时更新相关设变内容，做到虚实一致。3新人仿真数据中，最终实现虚拟数据与现场实际状态一致的数据，这一完整的工作闭环，可以有效提高数据的准确性、工作效率以及加快新车型的上市周期，同时也能为本线体更新改造提供确认的虚拟数据此套完整的工作闭环方法可以缩短设计周期2 0%以上，已经在国内某高端车四门线体改造项目中得到验证，得到该主机厂的一致认可并在其它项目中大力推广结论结论本文中的方法经过多个项目实际运用，成熟、可靠，可操作性强，固化流程后便于推广运用。运用此方法可以很好地解决PD虚拟数据与现场实际数据一致性的难点。准确的虚拟数据以及工艺信息数据，为实体工厂的产能提升以及车型融入需要进行的工艺仿真验证提供了必要的前期准备工作；同时缩短了设计周期，减少由于数据不一致所带来的各种影响，避免了后期现场更改所带来的经济损失，加快车型的上市进程。因此该方法具有重要的指导意义和推广应用价值。参考文献：1郝杰，李振帅，王亚娟，等，基于点云的数字化工厂在涂装通过性分析的应用 J汽车工艺与材料，2 0 2 1(2):2 6-30.2杨茂举，武继新，王海龙.点云数据采集在数字李生工厂三维建模中的应用 J.汽车工艺与材料，2 0 2 2(7):12-15.3周亚楠.乔勋.基于逆向工程的三维激光扫描点云数据滤波方法 J.激光杂志，2021,42(9):170-174.作者工作单位：一汽模具制造有限公司方法前景现场信息及时更新维护、点云数据、离线反导、设变信息及时更