MES在汽车制造中的应用之业务篇(8) -- 位置判断

在整车厂总装车间的各主装配线，通常采用连续型输送线移动车辆，这就带来一个车辆识别的问题。我们知道，RFID阅读器或固定式条码阅读器通常安装在线头、线尾，这是因为当车辆载入或脱离线体时，载具在一段时间内保持静止状态，这就给了识别装具一定的时间进行识别和校验。

但是在总装车间，大部分装配工位特别是防错工位(如拧紧、捡料、打刻、涂胶、加注)都是在线体的中间，车辆一边移动一边进行装配作业。

在汽车装配行业，我们通常采用编码器和传感器，配合RFID阅读器进行位置计算和判断。

1. 编码器与位置计算

所谓编码器(Encoder)是一种能够精确输出自身轴的旋转角度(以及速度等)的专用设备。

进行同轴连接、固定安装后，输送线主电机带动编码器进行等速旋转，然后编码器将角度、速度等值通过ProfiNet等现场总线输出给PLC，PLC再结合输出齿轮外径值进行换算，得到输送线的移动距离。

编码器的精度较高，而且可判断状态(旋转/静止)，可判断方向(正向/反向)，并且和PLC的集成非常方便，因此应用较为广泛。

2. 传感器与位置判断

在汽车制造行业，对射式传感器应用非常广泛。

对射式传感器由一对发射器和接收器组成，发射器面向接收器发出一束红色LED光，由接收器进行接收。如果接收器在某个时间段内没有接收到光，则自动输出一个阻断信号。

由于车辆通常安装在专用载具上、按照一定的方向移动，当车辆或载具到达特定位置时，将传感器光信号阻断，则传感器可判断车辆或载具到达了约定的位置。

3. 应用示例

如图2.8-1所示，输送线集成了1个编码器与4个传感器：





图2.8-1 输送线与编码器、传感器


其中，4个传感器的作用是：

1) 1号传感器采集载具进入线体的信号。

2) 2号传感器判断是否空车。传感器的安装高度大于载具高度，且有车时将光信号阻断。

3) 3号传感器触发读RFID操作。

4) 4号传感器判断工位70%位置。由于所有工位的长度一致，当车辆到达0号工位70%位置时，其它工位的车辆也到达各自工位的70%位置，而理论上所有的装配、防错作业都应该在70%的工位节拍时间内完成，剩下的时间进行工具复位、车辆离开准备等。

然后我们在PLC里维护一个各车辆VIN号、及进入线体时线体位移值的表：



一段时间以后，输送线位移值增加，则各车辆的位移值也增加相等的值。

由于各工位是等距的，由此我们可以知道各位移值对应的工位：



结合各车辆位移值、各工位位移区间，PLC就可以动态计算出各车辆所在工位、及在此工位的相对位置。

如3号车的位移值是13000，位于12000~18000区间，对应于2号工位。