西门子机器视觉系统在汽车发动机装配线上的应用

汽车智能制造技术中的机器视觉应用最近几年，汽车行业正在经历一次全面的智能化和自动化改革，而机器视觉作为智能制造技术的一个关键组成部分，正逐渐被广泛应用于汽车制造及相关工业领域。

机器视觉通过智能摄像头和图像处理算法，可以对汽车零件和装配线的生产质量、安装位置、尺寸精度等进行检测和测量，从而提高制造效率和产品质量。

一、机器视觉在汽车生产中的应用1.1 车身检测在汽车生产的装配线上，机器视觉系统可以自动检测车身是否符合设计要求，比如检测车身的尺寸、外观、缺陷等问题。

这些检测数据可以被实时反馈给工人和工艺控制系统，以指导制造流程的优化和调整。

1.2 零件和部件检测对于汽车的零部件制造来说，机器视觉技术更能派上用场。

它可以对每个零件/部件的表面质量、内部缺陷、外观缺陷、尺寸等进行检测。

对于高速流水线工艺，机器视觉可以及时提供数据，减少生产成本和生产时间。

1.3 缺陷检测机器视觉技术可以通过图像分析，非常准确地检测汽车零件上的缺陷。

智能摄像头在检测时可以快速扫描整个物品表面，快速发现缺陷，这为处理迅速、准确地隐患单元提供了地址。

1.4 车内和车外高科技的智能辅助设备现代汽车中许多高科技的辅助设备，如泊车辅助、驾驶员辅助、自适应巡航等，证明了机器视觉技术在车内和车外的广泛应用。

车内和车外的高科技设备提高了乘客的舒适度和安全性，减少了汽车事故。

二、机器视觉技术在汽车零件质检中的应用汽车没有办法排除零部件和原材料的错误，这给整车制造业带来了重大的质量问题。

钣金辊压、抛光、喷漆等制造车身中的各种细节部分，通过检测，控制零部件错误和过多的浪费，机器视觉解决了许多制造问题。

机器视觉技术在汽车零部件、原材料质检中的应用已经得到广泛应用。

在零部件制造过程中，机器视觉可以检测零部件的质量和数量，提前发现缺陷，以免过早地发现质量隐患并进行回收和修复，或查看零部件的所有位置，并在产品的制造工艺中建立质量识别模型。

通过对生产线中产品的不断检测，机器视觉帮助厂家不断提高产品质量，并提供科学、合理的质量控制措施。

机器视觉在汽车行业中的应用机器视觉在汽车行业有着广泛的应用，可大大提高工作效率，保证工作质量。

下面介绍机器视觉在汽车行业应用的一些实例：（1）汽车总装和零部件检测1. 零部件尺寸、外观、形状2. 总成部件错漏装、方向、位置检测3. 读码、型号、生产日期检测4. 总装配合机器人焊接导向和质量检测5. 电器性能检测、功能检测6. 智能交通、车牌识别（2）安全带滚轮检测：1. 检测轴长超差，轮片弯折，过槽有毛刺2. 机构精确旋转定位3. 大景深镜头确保毛刺观测清晰4. 系统检测精度0.2mm，检测速度30 个/Min（3）车锁组装检测系统1.零部件缺失检测，类型检测2. 任意多的零部件检测3. 蜗轮蜗杆齿轮角度4. 系统根据国外信号自动切换38 种产品程序（4）汽车控制版面检测系统1. 检测面板按钮装配，按钮镭雕尺寸2. 大面阵摄像头提高检测精度3. 自动系统确保没有错件流出4. 字符对错、位置检测（5）线束保险丝盒（锡明标准设备）1. 4 万次连续检测没误判、错判2. 字符对错，颜色对错，位置对错3. 条形码读码器调用不同产品程序4. 检测完成打印输出正确结果5. 对正确产品进行贴标（6）汽车仪表盘检测1. 仪表盘指针角度检测，指示灯颜色检测2. 单个摄像头观测液晶屏数字变化的仪表盘3. 彩色摄像头测量各指示灯的颜色4. 打光方式兼容所有的仪表盘外形5. 图像检测的同时进行功能性测试（7）保险丝检测系统（锡明标准系统）1. 保险丝电阻阻植检测2. 有无垫片、有无螺帽固定3. 自由切换产品4. 系统稳定，检测确保零误判率（8）发动机检测1. 机加工位置、形状和尺寸大小，包括圆弧2. 正时链位置检测3. 活塞标记方向和型号检测4. 曲轴连杆连码、字符、型号检测5. 点胶检测6. 缸体缸盖读码、字符、型号检测7. 数据库追溯（8）点胶检测系统/ 如发动机应用（锡明标准成熟标准系统）1. 可以检测胶水轨迹上的任意一段宽度2. 胶水可以呈透明状3. 机器手抓住产品按预订轨迹进行检测4. 多个摄像头一次性取像处理5. 一个摄像头边移边拍照处理（9）机器人通讯协议1. 现成的通讯协议软件，包括ABB、COMAU、KUKA、MOTOMAN、史陶比尔等2. 现成的校正软件、超级定位软件3. 超高速、高精度定位系统PICK MASTER4. 专业提供小型摄像头，高柔韧性连接电缆QCROBOT 可提供此机器视觉模块及工程解决方案。

视觉检测技术在发动机装配线上的应用
黄良武;王文涛
【期刊名称】《制造业自动化》
【年(卷),期】2024(46)3
【摘要】以发动机离合器螺栓拧紧设备的全自动化改造为例,阐述康耐视视觉相机、GE-FANUC PLC和FANUC伺服等系统协同作业在发动机装配自动化中的应用,重点介绍康耐视视觉系统设计构成、检测原理和相机检测程序的编写调试。

针对调试过程中出现的检测对象成像偏差大、识别率低的问题,设计了一种多模型识别程序,
通过多组检测模型比较并取最优值,极大提高了螺栓位置的检测准确率。

详细介绍
了基于Modbus TCP协议的相机和GE-FANUC PLC间的通讯组态,在相机和PLC 端的具体参数设定方法。

【总页数】4页(P217-220)
【作者】黄良武;王文涛
【作者单位】上汽通用五菱青岛分公司发动机工厂
【正文语种】中文
【中图分类】TP29
【相关文献】
1.机器视觉在发动机装配线上的应用
2.三维视觉检测技术在发动机装配中的应用
3.视觉系统在发动机装配线上的应用
4.智能视觉作业系统在4GC三代发动机装配线上的应用
5.视觉系统在发动机装配线上的应用
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设备管理与维修2021翼4（上）图3工艺特点西门子S7-1500PLC 在汽车发动机生产线中的应用李向文（北汽福田汽车股份有限公司，北京102206）摘要：依据发动机项目产品型谱进行制造工程开发，采用SIMATIC S7-1500系列PLC 实现发动机生产线的控制系统功能，通过对西门子高性能PLC 和全集成自动化TIA 博图编程软件的研究，有助于深入掌握S7-1500核心技术，缩短工程师的故障诊断和调试时间，提高企业生产效率。

关键词：发动机；TIA 博图；I-Device ；UDP 中图分类号：TP278；U468文献标识码：BDOI ：10.16621/ki.issn1001-0599.2021.04.550引言欧康发动机工厂位于潍坊市高新区，是北汽福田汽车股份有限公司以“工业4.0”和《中国制造“2025”》战略建成的年产30万台的现代化发动机生产线。

包括发动机缸体、缸盖柔性加工线、发动机整机装配及测试线，主要生产2.0升及2.5升的涡轮增压柴油发动机。

通过西门子S7-1500系列的PLC ，配合分布式I/O 在发动机整机装配线的实际应用。

包括ET200SP 、ET200MP 以及SINAMICS G120C 变频器。

实现整机智能装配线控制工艺要求。

1布局规划与总体设计1.1发动机整机智能装配线发动机整机智能装配线由一条环形总装线（冷试与装配共线，共用托盘）和缸盖分装线组成，大量采用机器人、拧紧机、模块化设计，提高柔性，满足不同型号发动机共线生产要求。

装配线规划长度128m ，宽度22m ，共计109个工位，工位结构采用空中吊挂方式，提高车间通透度，发动机整机智能装配线如图1所示。

整线联动全部采用S7-1500PLC 控制，全线分为自动工位和手动工位，自动工位分别由CPU1517独立控制，手动工位分别由CPU1512SP 独立控制；全线配置MES （Manufacturing Exe原cution System ，制造执行系统）进行现场管理，ANDON 板生产拉动，设备的在线质量信息全部通过PLC 上传到MES 系统，拧紧工作站全部采用可编程控制电动扳手或拧紧机，实现联动控制；托盘装配Moby 载体，实现全过程生产信息存储及质量追溯；手动工位独立钢结构布置，每个工位配置HMI ；工艺流程如图2所示，工艺特点如图3所示。

机器视觉系统在汽车零部件制造中的应用汽车业的多样化零件是由机器式、机械视觉系统、PLC 及网络控制来处理的。

GKN Sinter Metals 生产设备位于美国印第安纳州Salem，采用烧结程序制造传动零件与电源操控组件，以供应主要汽车制造商及其供货商。

在2001年，该公司将其产品线自动化，可生产六倍大小的变速箱离合器板，以供货商用汽车如卡车与校车等使用。

在此产品线中的机器手臂与整合式的视觉系统使其得以运转额外的零件，例如用于传动的机械式二极管设备，所有操纵不需手动转换。

Salem 厂电子工程主管Gale Wiseman 表示：“机器手臂的弹性在适应多种零件方面是非常重要的。

这是一个连续的生产线，但我们可以利用批次类条件启动多种类型的零件。

”接着表示：“我们也许需要30,000 左右的零件才能符合每个月的生产需求，但是我们可以一次执行5000 至8000 组零件的批次作业，以达到我们客户的要求的时效。

更换印模机上的印模只花两小时不到的时间。

自动产线的更换仅涉及选择不同的执行方案。

”在烧结过程中，粉状金属零件将于高压缩印模机中形成近似网状的形状，然后以熔炉烘焙，并产出最后的汽车零件。

在GKN 设备中，每6 至8 组中有一套小型的印模机是由Cincinnati 有限公司自动弹射出新形成的粉状金属零件，由其印模至Shuttleworth 低压累积输送带。

当刷子作业移除各种损坏的粉状物，零件将被传送到Ohaus CQ10R31 秤重站，在这个地方检查该零件是否达到已知重量。

输送带与秤重作业是由Allen-Bradley SLC/504 PLC (可程序化逻辑控制器) 所控制的，此控制器也会同时配合压力、机器手臂、视觉系统及其它自动化组件运作。

每个零件直径大约为9 至10 英吋，重量大约为3 至4 磅。

Wiseman 表示：“我们百分之百地检查零件的重量，并将结果传回印模机，这可实时调整整个工作流程。

无法通过重量测试的零件会被送到拒收支线。

机器视觉在汽车制造业中的应用“机器视觉”（Machine Vision）又称图像检测技术，它是将被测对象的图像作为信息的载体，从中提取有用的信息来达到测量的目的。

具有非接触、高速度、测量范围大、获得的信息丰富等优点。

通过CCD（Charge Coupled Device）摄像头与光学系统、数字处理系统的结合，可实现不同的检测要求。

CCD元件可理解为一个由感光像素组成的点阵。

因此，面阵CCD的每个像素都一一对应了被测对象的二维图像特征，即通过对像素点成像结果的分析可以间接分析对象的图像特征。

“机器视觉”的用途很多，随着上世纪九十年代以来光电、自动化和计算机图象处理技术的迅速发展，机器视觉已在包括汽车制造业在内的很多工业部门得到越来越广泛的应用。

作为一种新颖而又实用的传感技术，图像检测单元近年已实现产品化，一些知名的厂商，如日本的松下公司、德国的西门子公司等都推出了品种规格齐全的系列化产品，包括光源、摄像头、处理器等，这对图像检测技术的推广应用创造了很有利的条件。

与此同时，所颁布的相关标准，不但规范了生产，而且为用户在不同情形下选用合适的检测单元，以及更快、更好地进行系统设计提供了依据。

国内在这方面尚处于起步阶段，即使在近20年获得迅速发展的汽车制造业，机器视觉的应用也相当有限。

但通过以下应用实例，可以清楚地看出这项新技术的应用前景。

图像检测技术在精密测量中的应用精密测量是机器视觉的一个重要应用领域，其对被测对象进行测量的原理如下：检测系统主要由光学系统、CCD摄像头和计算机处理系统等组成。

由光源发出的平行光束照射到被测对象的检测部位上，其边缘轮廓经过显微光学镜组成像在摄像机的面阵CCD像面上，经计算机进行图像处理后获得被测对象边缘轮廓的位置。

如果使被测对象产生位移，再次测量其边缘轮廓位置，则两次位置之差便是位移量。

显然，若被测对象的两条平行的边缘轮廓能处于同一幅图像内，则其二者位置之差即为相应尺寸。

西门子RFID在汽车制造行业的应用案例分析（上）2010-9-28一．前言中国的汽车产业经过几十年的发展，已步入一个高速发展阶段。

大大小小的合资厂、民营厂通过引进技术、自主研发，技术工艺水平得以不断提高。

与此同时，由于竞争的激烈，汽车制造商和零部件供应商面临的压力也越来越大。

一方面，需要不断降低成本，另一方面，还要保证自己的产品符合该行业尤为严格的质量标准。

近年来，汽车制造商在生产物流管理系统上花费了他们大量的费用，目的是实现透明与灵活的生产物流，提高生产效率。

RFID技术在物料与产品跟踪上的作用，对汽车生产物流产生极大影响。

通过部署RFID 系统，可实现生产物流过程的信息可视化管理。

二．汽车行业应用RFID的必要性汽车行业由于自动化程度很高，普遍采用RFID 技术，用于生产过程中的流程控制与生产信息的控制，实现物流与信息流的同步。

并且由于焊装车间、涂装车间等严酷的工业环境，条码不能满足高温、高湿等环境等级的要求，因此，RFID成为了最适合的解决方案。

概括来说，汽车行业应用RFID，其必要性如下：1．汽车工业质量法规的要求产品期望值越来越高，世界各地对产品质量的要求也越来越严格，竞争日益激烈，这些要求汽车工业各领域都要采取高效的质量管理系统（QM系统）。

获取和保存质量数据的详细规定，越来越多的体现在汽车工业质量规范的要求中。

必须符合ISO 9000认证标准，符合相关的法律制度，符合汽车制造商的利益。

2．柔性化生产汽车制造商为提高生产效率，越来越多地采用柔性化生产线。

即一条线上生产多种车型，一种车型喷涂几种颜色。

这种情况下，需要根据生产计划的安排把生产信息写入到RFID标签中。

在相应的工序将相关的生产信息读取出来，根据事先设定的安排进行生产操作。

在一条生产线上生产多种车型，如何来对它进行不同车型的识别、颜色控制、物料分配，这些过程全部都是依靠RFID来进行控制，通过对安装在滑橇上的标签的读/写操作，所有信息均通过PLC上传给车间生产过程监控系统PMC进行进一步的处理和运算，从而实现对整个车间工件物流的跟踪和生产过程控制。

视觉系统在发动机装配线上的应用摘要：近年来，随着我国汽车市场的发展，人们对车辆的需求也更加多元化，使得发动机行业逐渐加快了新产品的开发。

而不同排量的发动机产品实施共线生产的模式，已成为未来轿车制造工业的发展趋势。

在单线多品种的制造过程中，因产品的差异，混装、漏装、漏加工及加工错误等造成的错误风险，也随之产生。

而生产线很多工位采用人工对零件的缺陷、型号、加工质量进行检查，由于疲劳、烦躁等负面因素的影响，人工检查具有很大的主观性且效率低下。

因此，在发动机装配过程中，急需一种机器视觉系统来代替人工品质检查。

关键词：发动机；装配；视觉系统；引言：以某汽车制造企业发动机装配线为研究对象，介绍了视觉系统及其组成。

视觉系统在发动机装配线的具体应用包括硬件构成、应用原理以及主要操作流程，论证了视觉系统应用于发动机装配线防错的优越性，与企业效益之间的内在关系，以及未来高度自动化、智能化的发展方向。

1明确发动机与变速箱装配组成汽车发动机与变速箱装配线，主要由以下几部分组成: 自动技术、半自动技术、手动工装技术、物流运输、信息管控等组成。

常见的装配技术主要包含机械设备、电气电信等。

在实际装配的过程之中，一定要保证各项设备安装准确，如果安装偏差超过规定要求，会显著降低发动机与变速箱运行效率，严重的还会引发质量故障。

所以，在汽车发动机装配环节，半成品与废品较多。

为了减少半成品与废品的出现，运用防错与纠错技术特别重要。

对于操作人员来讲，在实际装配的过程当中，要严格按照安装流程进行安装，确保各类装置安装正确，如果出现技术错误，会严重影响汽车发动机与变速箱的整体运行效率，严重的还会引发大规模故障。

所以，在发动机装配环节，半成品与废品出现概率比较高，为了确保发动机装配环节出现的故障问题得到良好解决，操作人员要加强日常监测力度，并运用泄露检测技术，快速处理汽车发动机和变速箱内部的安装错误，找到汽车发动机与变速箱安装中存在的缺陷和不足，并及时调整。

工业机器视觉在汽车生产中的应用工业机器视觉（Industrial Machine Vision）是指利用计算机视觉技术，对生产过程中的工业产品进行自动检测、检验和监控的一种智能化生产技术。

它在自动化生产、质量控制、生产流程监控等方面都有广泛的应用，而在汽车生产中，工业机器视觉的应用尤为重要。

一、自动化装配线自动化装配线是现代汽车生产中的重要组成部分，每辆车都要在装配线上进行多个环节的组装，包括安装发动机、车身、电气系统、轮胎等。

如果完全依靠人工操作，不仅效率低下，而且容易出现差错。

而通过工业机器视觉系统的辅助，可以实现自动化装配，提高生产效率和质量。

例如，在发动机组装环节，利用工业机器视觉可以检测各个部件的尺寸、形状、位置等信息，从而调整机器人的抓取力度、抓取角度，保证零部件的精准装配。

在轮胎组装环节，利用工业机器视觉可以检测轮胎的花纹、胎压等信息，并自动调整打气和装配工具，从而提高组装速度和准确性。

二、质量检测汽车零部件的质量关系到汽车整车的质量和性能，对于部件的外观、尺寸、重量、结构等方面要求极为严格。

在传统的质量检测中，需要人工逐个检测，费时费力，而且存在人为误判的可能性。

而利用工业机器视觉技术对零部件进行自动化、精准的检测，则可以大大提高检测效率和准确性。

例如，在轮胎的检测过程中，利用工业机器视觉可以实现自动测量轮胎的直径、宽度、花纹深度等指标，精确判断轮胎是否合格。

在零部件外观检测中，可以设置图像识别算法，通过对图像的特征点、色彩、亮度等方面的分析，判断零部件是否存在开裂、磨损、污泥等缺陷，从而提高产品的质量。

三、智能化生产除了自动化装配和质量检测外，工业机器视觉技术还可以用于车间内的故障检测、异常监测、生产数据分析等方面。

例如，在车身喷涂环节，在利用工业机器视觉系统对车身进行自动喷涂时，可以根据车身的大小和形状，自动控制喷药量、喷涂速度和喷涂方式，从而提高涂装效果和生产效率。

另外，在生产线的异常监测方面，利用工业机器视觉技术可以实现对生产线的实时监控，及时发现和预警异常情况，减少因故障而造成的生产停滞和损失。