汽车白车身制造中
柔性定位单元是将柔性制造技术应用于汽车白车身制造过程中，尤其适用于白车身底板定位的生产线，可与标准工业机器人配合，达到精确、快速地实现多种车型切换与定位，实现生产线的柔性化生产模式，提高生产效率、降低工装成本。 大连奥托股份有限公司 李兆刚 王伟国
上海交通大学密西根学院 闫泽宇
1 柔性制造技术与柔性定位单元
随着批量生产时代正逐渐被适应市场动态变化的生产所替换，一个制造自动化系统的生存能力和竞争能力在很大程度上取决于它是否能在很短的开发周期内，生产出较低成本、较高质量的不同品种产品的能力，因此柔性已占有相当重要的位置。柔性主要包括的内容如下。 a.机器柔性：当要求生产一系列不同类型的产品时，机器随产品变化而加工不同零件的难易程度。
b.工艺柔性：一是工艺流程不变时自身适应产品或原材料变化的能力；二是制造系统内为适应产品或原材料变化而改变相应工艺的难易程度。
c.产品柔性：一是产品更新或完全转向后，系统能够非常经济和迅速地生产出新产品的能力；二是产品更新后，对老产品有用特性的继承能力和兼容能力。
d.维护柔性：采用多种方式查询、处理故障，保障生产正常进行的能力。
e.生产能力柔性：当生产量改变、系统也能经济地运行的能力。对于根据订货而组织生产的制造系统，这一点尤为重要。
f.扩展柔性：当生产需要的时候，可以很容易地扩展系统结构，增加模块，构成一个更大系统的能力。
g.运行柔性：利用不同的机器、材料、工艺流程来生产一系列产品的能力和同样的产品，换用不同工序加工的能力。
柔性制造系统（F l e x i b l e M a n u f a c t u r i n g Technology，简称FMT）是由计算机集成管理和控制的、用于高效率制造中小批量多品种零部件的自动化制造系统。
柔性定位单元是柔性制造技术在自动生产线的应用之一，主要突出产品柔性和运行柔性，应用于汽车白车身底板定位的生产线，其特有的高速、精确特性，可以与标准机器人配合使用，实现生产线的柔性化，以实现精确、快速、简便的多种车型切换与定位，大幅度加快作业节拍，提高生产效率。
（1）柔性定位单元的构成
柔性定位单元是基于三轴运动机器人的原理设计而成，由6个柔性单元分布在白车身生产线的1个工位，通过PLC、人-机交互界面及现场总线对6个柔性
伺服电机+滚珠丝杆（直线滚动导轨）。硬件系统配置见图3。
（4）柔性定位单元的核心部件——多轴运动控制卡数字运动控制器是基于微处理技术的高性能数字运动控制器，能够轻松实现多种运动形式，如直
ktkp-073线、圆弧、螺旋线插补、电子齿轮、电子凸轮，同步跟踪控制、虚拟轴控制等。 数字运动控制器与驱动器接口方式有RS232、485、以太网、Modbus、Profibus，还有CAN总线接口，可以根据设备的需要对I/O和模拟输入口进行扩展。
垃圾焚烧柔性定位单元是一种多轴运动装置，是一种直角坐标系机器人，其核心在于运动耦合控制，在没有专用控制板卡的条件下实现该装置的功能是十分困难的。近几年，国外公司陆续开发出多轴运动的专用板卡（PMAC系列控制卡、ARC1505系列控制卡、Trio 系列数字控制卡），大大简化了机器人的设计复杂程度，但面向不同的用户，其编程的语言环境差异较大，直接影响用户掌握二次开发的难易程度。
2 设计、加工及调试中的关键问题及应对措施
（1）结构刚度：为保证系统整体精度，重点考虑在承载时整体结构的弹性变形，从而减小动态载荷造成的误差。
（2）部件精度：为减小部件运动误差，根据受力负荷的不同，对所需的标准件合理选用预紧等级，例如采用分级预紧，即X 、Y 轴采用的滚珠丝杆、直线导轨选取轻度预紧，Z 轴采用的滚珠丝杆、直线导轨选取中度预紧。
（3）柔性定位单元属高精度数控装备，其控制
定位单元（见图1）共计18台伺服电机进行快速、精确、同步调整，以对不同规格尺寸的白车身进行支撑与定位，实现降低工装成本、提高生产效率、减少占地面积、适于多种车型的“柔性”生产模式。拆除工具
（2）柔性定位单元的使用
柔性定位单元使用在白车身合装线及地板生产线，用于以下2种情况。
a.同一平台不同车型（两厢、三厢、旅行车、皮卡）的变化。
b.同等级的不同车型的变化。
用于地板生产线的柔性定位单元布置见图2。
阻燃橡胶
（3）柔性定位单元的基本技术指标a.不同车型切换时间：小于6 s。b.一次定位精度：小于0.1 mm c.重复定位精度：小于0.02 mm
d.调整范围：X 轴为300~500 m m ；Y 轴为300~400 mm；Z 轴为100~200 mm。
e.承载能力：单体最大负荷1 200 N。
硬件组成：PLC +多轴运动控制卡+数字通讯+
图1
图2
图3
磷酸氧钛钾
车体自动识别技术在汽车
涂装车间的应用
环氧大豆油丙烯酸酯车体自动识别系统（AVI系统）能够有效地提高整车生产企业的自动化水平和生产信息管理水平。针对汽车涂装车间用AVI系统，介绍了系统的组成、结构及其功能。对AVI系统而言，数据采集是关键所在，介绍了目前常用的几种数据采集方案，包括传统条形码方案、RFID方案、基于透空钢板的光电开关方案、条码方案、图象识别方案和无数据采集设备的软件推理方案，并分析了不同方案各自的特点。
中国汽车工业工程公司自控工程院 张成礼 庞洛明
随着国内汽车工业的迅猛发展，汽车行业的竞争也日趋激烈，如何在提高生产效率和产品质量的同时降低生产成本，以此来提高竞争力，成为摆在企业面前的一个难题。在汽车焊接车间、涂装车间和总装车间等场所采用AVI系统是提高自动化水平和生产信息管理水平的重要手段，作为连接上层ERP（
企业资源计划）系统和现场FCS（总线控制系统）的制造执行系统，AVI系统对提高生产效率和产品质量有非常重要的作用，作为我国汽车新建项目或改造项目的一个“标准配置”，已成为汽车完整生产线中不可缺少的一部分。下面以涂装车间用AVI系统为例，介绍一下有关内容。
精度范围接近机械加工误差，所以系统误差受加工过程、外购件品质及安装等因素的影响较大，其误差构成比较复杂，不同性质的误差也应分别处理。
（4）在调试中，对每个柔性定位单元的特性单独进行测试、标定，并建立数字档案，以备在日后使用维护过程中参考。
（5）对动态因素造成的随机误差，必要时进行分组正交试验，利用数理统计分析，确定显著相关因素，逐一消除干扰。
3 结束语
柔性制造技术是生产模式的一种变革，也是汽车白车身制造过程中的发展趋势，柔性定位单元的应用也将日益增加，其国产化进程也会逐渐加快。只有柔性定位单元才能与标准机器人配合使用，
在生产线不停车的情况下，实现多车型的快速自动切换，达到生产线的柔性化，不仅极大提高了生产效率、减小了占地面积，而且降低了工装的投资成本。柔性定位单元属于高精度数字控制装备，从设计、加工、安装到调试过程受多种因素的影响，只有在不同阶段和关键部件采取相应的措施，才能将系统的整体误差控制在范围之内，最终达到快速切换、精确定位的使用目的。
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