隨著汽車工業(ye) 日益進步，為(wei) 提高汽車品質，降低汽車生產(chan) 成本，各大汽車生產(chan) 商尋求更好的加工手段及製造生產(chan) 工藝，以降低成本，節能增效。目前，傳(chuan) 統的電阻點焊方式已逐漸被現代化的激光焊接取代， 其越來越多地被應用於(yu) 汽車白車身焊接生產(chan) 工藝中。本文結合某汽車項目實例，對白車身激光焊接生產(chan) 線自動化係統展開設計分析。

1 汽車白車身激光焊接生產(chan) 線自動化係統架構

汽車白車身激光焊接生產(chan) 線自動化係統主要由自動化控製櫃、機器人電櫃、穩壓電源及機器人本體(ti) 、除塵器、焊接頭總成、光纖、光源、水冷機、激光防護房等模塊構成 [1]。

其中，自動化控製櫃又包括觸摸屏控製係統與(yu) PLC 控製器，其主要用於(yu) 控製係統除塵器、通道門、工裝夾具、 防護房及焊接頭等外圍設備，使它們(men) 按照相關(guan) 控製時序完成操作。機器人電櫃與(yu) 自動化控製櫃聯動實時通訊，以對機器人本體(ti) 進行運行控製。穩壓電源主要為(wei) 激光焊接設備提供配電保護裝置與(yu) 穩定動力電源。送絲(si) 機和機器人本體(ti) 分別為(wei) 焊接提供填充填料及負責焊接工藝參數的調用、焊接移動，以此提高焊縫質量。而除塵器能夠及時過濾並清除有害煙霧，工裝夾具主要確保車身精度以及對焊接車身進行準確定位。焊接頭總成集焊縫跟蹤、激光焊接、車身識別等功能為(wei) 一體(ti) ；光纖及光源可為(wei) 激光焊接提供穩定激光能量。水冷機能夠為(wei) 光纖和焊接頭、激光器等提供恒溫循環水，激光防護房為(wei) 激光焊接人員提供了一個(ge) 安全操作環境。

2 汽車白車身激光焊接生產(chan) 線自動化係統安全及網絡

結構

2.1 硬件回路

係統硬件安全回路主要包括激光、維修門及急停回路 等，通過硬件線路串連，使維修門與(yu) 急停安全回路串連接入 安全 PLC 輸入接口。 通過硬件線路使激光安全回路分別連入激光器與(yu) 機器 人安全回路。

2.2 軟件安全

安全信號主要通過 PLC 安全程序以及硬件回路進行連 接處理，以提高係統設備安全等級。

2.3 總線網絡結構

係統外圍設備均通過 PROFIBUS 現場總線實現連接， 如遠程站、送絲(si) 機、機器人、觸摸屏及 PLC 控製器、激光 器等，兩(liang) 個(ge) PLC 的 CPU 主要通過總線耦合器進行通訊隔離， 係統通過以太網連接機器人控製櫃與(yu) 焊縫跟蹤裝置。

3 汽車白車身激光焊接生產(chan) 線自動化係統設計與(yu) 功能

分析

3.1 PLC 控製係統

係統采用兩(liang) 套觸摸屏與(yu) PLC 控製裝置為(wei) 激光焊接提供控製操作係統，觸摸屏主要負責信息輸入與(yu) 監控，其實時與(yu) 焊接頭、送絲(si) 機、光纖激光器、焊接機器人以及滾壓輪等進行通信，同時還與(yu) 光柵、通道門、安全門等安全設備進行連接，通過與(yu) 主線係統控製構成結構清晰、操作便捷以及性能安全的整條生產(chan) 線自動化控製係統。

3.2 設備工作與(yu) 工藝模式

本係統主要有自動和手動兩(liang) 種工作模式，其中手動模式下可實現對各設備進行單獨操作，而自動控製模式下，主要通過生產(chan) 線自動生產(chan) ，分別在正常、空運與(yu) 排空三種模式下運行。具體(ti) 工藝控製模式包括兩(liang) 種，一種是用於(yu) 設備正常焊接的帶激光模式，另一種是用於(yu) 設備調試及程序演示的不帶激光模式。

3.3 PLC 集成係統安全功能

帶安全功能的 PLC 集成係統其主要用於(yu) 控製係統安全狀態，本係統均采用安全程序分別對維修門開光信號、急停信號及光柵信號等進行處理，其能夠用於(yu) 故障檢測以及本地操作中斷後快速恢複生產(chan) 。安全功能程序設計大大提高了係統安全設備等級，使激光器激光發射更為(wei) 安全。

3.4 焊縫三維視覺係統

焊縫三維視覺係統能夠提高激光焊對車身的定位精度， 通過對焊縫進行預處理，可借助機器人軌跡對車身精度進行調整，隻需將激光三維視覺係統安裝於(yu) 第六軸上，即可進行三維圖像處理，識別焊縫準確幾何位置，同時還可通過總線將坐標值傳(chuan) 輸給機器人進行控製，機器人通過計算實際位置偏差，可自動校正焊接運動軌跡，由此實現對焊縫實時跟蹤。

3.5 車型識別係統

為(wei) 了安全，車型識別係統能夠用於(yu) 檢驗和判斷主線給定的車型碼，由此可防止碰撞事故發生。係統在工作時主要通過激光測距，判斷不同車型信號，然後將其反饋給自動化控製係統，係統經過判斷，若車型與(yu) 車型碼一致，則按照對應循環程序進行焊接，若二者不一致，則返回原位跳出循環， 同時係統報錯等待操作人員幹預。

3.6 維修門門禁係統

為(wei) 保證設備可靠與(yu) 穩定，整個(ge) 激光焊接都在密閉激光防護房中進行，焊接過程中為(wei) 防止維修門打開中斷焊接過程， 係統采用電磁鎖門禁係統控製激光防護房外圍的操作盒，由此保證焊接操作人員安全。

3.7 通訊控製係統

係統自動化控製與(yu) 除塵係統、光纖控製係統均通過主控製櫃 PLC 控製器和工藝控製櫃 PLC 控製器工作，采用 PROFIBUSA 總線可將不同控製係統連接在一起，信號交換主要通過無源觸點方式來實現，電氣之間通過 DP/DP 耦合 器隔離，可提高係統穩定性 [2]。在除塵控製中，係統采用高負壓真空吸附除塵，為(wei) 降低設備投入成本，自動化控製係統基於(yu) 雙通道光纖控製方案，根據機器人焊接實際情況，分別對功率等參數、兩(liang) 個(ge) 光路進行切換與(yu) 控製。

4 結束語

綜上所言，本文依次對係統 PLC 控製係統設計、設備工作模式、工藝模式設置及帶安全功能的 PLC 集成係統、 車型識別係統、維修門門禁係統、焊縫跟蹤（三維視覺）係統、通訊係統、自動除塵係統進行了詳細分析，以通過雙通道光纖控製及自動化係統控製，實現汽車白車身激光焊接自動化。

參考文獻：

[1] 楊晨 , 黃建根 , 壽顏波 , 蔣宇鵬 , 王誌家 , 徐銳 . 薄板焊接自動化技術研究 [J]. 工程建設與(yu) 設計 ,2017(23):190-191.

[2] 耿澤中 , 王慶 . 羅克韋爾自動化中型控製係統助力金剛石激光焊接 [J]. 自動化博覽 ,2015(07):30-31