隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，用戶差異化的用車需求給企業(yè)提出了新的要求，汽車涂裝車間的自動(dòng)化已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)尺寸內(nèi)的車身可以順利在一個(gè)涂裝車間內(nèi)通過(guò)，多種型號(hào)、顏色的車型能在一條生產(chǎn)線上生產(chǎn)，如何自動(dòng)識(shí)別不同的車型，成為了涂裝工藝柔性化發(fā)展的一個(gè)難題。在這樣的背景下，車體識(shí)別系統(tǒng)(AVI)應(yīng)運(yùn)而生，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，AVI系統(tǒng)已經(jīng)成熟和模塊化，數(shù)據(jù)的采集、處理以及在不同系統(tǒng)間的傳輸基本上已經(jīng)固化了，數(shù)據(jù)的采集階段主要是車型條碼的識(shí)別和滑橇性標(biāo)識(shí)的讀取，發(fā)展到今天，低成本、易維護(hù)和抗干擾性強(qiáng)的AVI系統(tǒng)愈加受到各汽車廠家的青睞。
AVI數(shù)據(jù)采集站點(diǎn)的分布
在討論AVI數(shù)據(jù)采集站點(diǎn)的分布前，需要先熟悉涂裝車間的工藝流程，以下就以某涂裝車間為例來(lái)介紹AVI數(shù)據(jù)采集站點(diǎn)的布置。涂裝車間的工藝流程為：車身車間—前處理—電泳—電泳烘爐—底漆—上膠—膠烘爐—打磨—噴漆—精修—報(bào)交，圖1中的數(shù)字表示AVI數(shù)據(jù)采集站點(diǎn)的編號(hào)，每個(gè)站點(diǎn)都有其各自的功能。
1號(hào)站點(diǎn)：設(shè)置有自動(dòng)、手動(dòng)條碼掃描槍各一個(gè)和一個(gè)鋼碼閱讀器，主要功能是進(jìn)行鋼條碼和車身?xiàng)l碼的綁定，1號(hào)站點(diǎn)也是整個(gè)涂裝車間一個(gè)設(shè)置有條碼掃描槍的站點(diǎn)。在1號(hào)站點(diǎn)，條碼槍掃描的條碼信息和鋼碼閱讀器采集的滑橇編號(hào)存入服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)，并進(jìn)行綁定，通過(guò)這個(gè)站點(diǎn)數(shù)據(jù)的綁定，滑橇上面的鋼條碼成為涂裝車間內(nèi)滑橇和車身的標(biāo)識(shí)，過(guò)了1號(hào)站點(diǎn)，所有的車身信息讀取將通過(guò)掃描滑橇鋼條碼來(lái)讀取對(duì)應(yīng)的車身信息。1號(hào)站點(diǎn)后設(shè)計(jì)有預(yù)分色存儲(chǔ)區(qū)，將對(duì)不同顏色和車型的車身通過(guò)1號(hào)站點(diǎn)的信息讀取進(jìn)行分色和分類，同種顏色和車型的車身會(huì)被劃分存儲(chǔ)到一起，分類的規(guī)則可以進(jìn)行設(shè)定，由AVI服務(wù)器來(lái)進(jìn)行計(jì)算，給出分色路由，也可由機(jī)運(yùn)PLC進(jìn)行計(jì)算分色。
2號(hào)站點(diǎn)：設(shè)有一個(gè)鋼碼閱讀器，讀取滑橇鋼條碼，從服務(wù)器中得到綁定的車身信息，根據(jù)車身?xiàng)l碼內(nèi)的車型和顏色信息，AVI服務(wù)器進(jìn)行計(jì)算、分色、分類和給出路由。
3號(hào)站點(diǎn)：設(shè)有一個(gè)鋼碼閱讀器，精修后的車身進(jìn)行路由給定，對(duì)車身標(biāo)志位進(jìn)行標(biāo)記，正常合格車經(jīng)過(guò)3號(hào)站點(diǎn)直接去報(bào)交進(jìn)行最后質(zhì)檢。
4號(hào)站點(diǎn)：設(shè)有一個(gè)鋼碼閱讀器，質(zhì)檢合格的車輛直接送到下一個(gè)車間，車身在該站點(diǎn)和滑橇鋼條碼解除綁定。
5號(hào)站點(diǎn)：設(shè)有一個(gè)鋼碼閱讀器，精修后的車身進(jìn)行路由給定，對(duì)車身標(biāo)志位進(jìn)行標(biāo)記，不合格的車身經(jīng)過(guò)5號(hào)站點(diǎn)去小修進(jìn)行修理。
6號(hào)站點(diǎn)：設(shè)有一個(gè)鋼碼閱讀器，報(bào)交工位質(zhì)檢后不合格的車身，報(bào)交工段進(jìn)行路由給定，通過(guò)6號(hào)AVI站點(diǎn)去小修進(jìn)行修理。
7號(hào)站點(diǎn)：設(shè)有一個(gè)鋼碼閱讀器，小修完成后的車身返回到報(bào)交進(jìn)行再次的質(zhì)檢確認(rèn)。
8號(hào)站點(diǎn)：設(shè)有一個(gè)鋼碼閱讀器，小修不合格的車體，小修處理后，對(duì)車身信息標(biāo)志位進(jìn)行標(biāo)記，通過(guò)8號(hào)站點(diǎn)經(jīng)過(guò)大返路線，再次進(jìn)行噴涂。
9號(hào)站點(diǎn)：設(shè)有一個(gè)條碼掃描槍，此站點(diǎn)為建議設(shè)置項(xiàng)，設(shè)置該站點(diǎn)后，可以對(duì)車身在涂裝車間的位置進(jìn)行詳細(xì)跟蹤。
以上站點(diǎn)設(shè)置是較典型的，通過(guò)幾個(gè)站點(diǎn)的設(shè)置基本可以實(shí)現(xiàn)車體自動(dòng)識(shí)別的功能，如果需要更準(zhǔn)確地跟蹤車體，也可以通過(guò)增加鋼碼閱讀器站點(diǎn)的數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)。
鋼條碼信息的采集、編碼和校驗(yàn)
涂裝車間AVI系統(tǒng)架構(gòu)如所示，涂裝車間AVI系統(tǒng)使用EtherNet和DeviceNet兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。PLC上層使用EtherNet連接，包括系統(tǒng)服務(wù)器、維護(hù)工程師站等;PLC下層使用DeviceNet連接，包括AVI站和車身?xiàng)l碼掃描槍。本系統(tǒng)中，PLC采用Allen-Bradley的1756系列。該平臺(tái)提供了集成化控制架構(gòu)，提供了通用的控制引擎和軟件編程環(huán)境，以及跨多個(gè)硬件平臺(tái)的通信支持，在國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)應(yīng)用廣泛。
AVI系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集主要是車身?xiàng)l碼信息的讀取和滑橇鋼條碼的掃描，機(jī)運(yùn)PLC通過(guò)DeviceNet網(wǎng)絡(luò)采集條碼掃描槍和鋼碼閱讀器的信息，存儲(chǔ)到AVI數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器內(nèi)，車身?xiàng)l碼信息的采集使用標(biāo)準(zhǔn)的條碼信息，本文不進(jìn)行贅述。鋼條碼閱讀采用中汽四院具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鋼碼閱讀器，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于維護(hù)、成本低和抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)，其基本原理為使用12個(gè)激光反射式光電開(kāi)關(guān)，采集鋼條碼上的信息，每個(gè)鋼條碼按照設(shè)計(jì)的編碼規(guī)則進(jìn)行加工打孔，鋼條碼及其編碼原理如圖3、圖4所示。圖4中鋼條碼兩端的孔為讀寫判斷位;從右數(shù)第2個(gè)孔為偶校驗(yàn)位，確保鋼條碼上面的孔為偶數(shù)，這也就要求所有的鋼條碼在加工時(shí)保證孔的個(gè)數(shù)是偶數(shù)，否則視為鋼碼掃碼錯(cuò)誤;從右側(cè)第3個(gè)孔往左數(shù)，到左側(cè)倒數(shù)第2個(gè)孔，共9個(gè)孔位為數(shù)據(jù)位，左側(cè)為高位，右側(cè)低位，此9個(gè)孔位數(shù)據(jù)為二進(jìn)制數(shù)據(jù)(即110101001，轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制為425)。鋼碼閱讀器的編碼規(guī)則需要通過(guò)PLC編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，其特點(diǎn)是簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、使用硬件成本低、維護(hù)簡(jiǎn)單且可靠性高。在中的4號(hào)站點(diǎn)還可以實(shí)現(xiàn)滑橇的潔凈度判斷，對(duì)鋼條碼閱讀不成功的滑橇可以默認(rèn)為其噴漆次數(shù)較多，到下一個(gè)清潔周期，自動(dòng)將其排出在線運(yùn)行，打到離線進(jìn)行確認(rèn)清洗。
基于Cimplicity軟件的數(shù)據(jù)處理和路由給定
Cimplicity HMI是一個(gè)基于客服服務(wù)器的結(jié)構(gòu)，它包括服務(wù)器和瀏覽站，服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集和分配。Cimplicity具有強(qiáng)大的監(jiān)控界面編輯功能，通過(guò)編寫腳本可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理、數(shù)據(jù)庫(kù)的連接等功能;現(xiàn)場(chǎng)機(jī)運(yùn)PLC負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集，Cimplicity通過(guò)RSLinx軟件的OPC服務(wù)訪問(wèn)PLC內(nèi)的數(shù)據(jù)，Cimplicity通過(guò)腳本將采集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。
Cimplicity對(duì)車體信息的處理主要是通過(guò)腳本來(lái)實(shí)現(xiàn)，路由計(jì)算完成后，通過(guò)RSLinx軟件的OPC服務(wù)將路由信息寫到PLC內(nèi)。如圖5所示，PLC、Cimplicity服務(wù)器、Cimplicity客戶端和AVI數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器之間依托以太網(wǎng)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。PLC和Cimplicity服務(wù)器的數(shù)據(jù)傳輸是雙向的，主要是通過(guò)RSLinx內(nèi)的OPC服務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，PLC將采集到的條碼和鋼碼信息傳給裝有Cimplicity軟件的AVI服務(wù)器，AVI服務(wù)器將通過(guò)腳本計(jì)算出的路由信息通過(guò)OPC服務(wù)寫入到PLC中;Cimplicity服務(wù)器和Cimplicity客戶端之間的通信使用的是Cimplicity軟件自帶的服務(wù)器—客戶端功能;Cimplicity客戶端可以經(jīng)過(guò)設(shè)置直接訪問(wèn)Cimplicity服務(wù)器的內(nèi)容，Cimplicity服務(wù)器對(duì)AVI數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器內(nèi)數(shù)據(jù)的讀寫是通過(guò)SQL語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)的。
以工業(yè)軟件Cimplicity為核心，基于條碼掃描、鋼條碼閱讀器的AVI系統(tǒng)，憑借其較低的成本、簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)、易維護(hù)和可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)迅速地在各大汽車涂裝車間內(nèi)推廣開(kāi)來(lái)，其后期維護(hù)成本較低，極大地推動(dòng)了汽車涂裝產(chǎn)業(yè)更高層次的生產(chǎn)自動(dòng)化和柔性化，為汽車廠家提供了優(yōu)秀的AVI系統(tǒng)綜合解決方案。（來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）
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