目前國外汽車公司的白車身焊裝線一般都采用自動化和柔性化程度較高的機器人焊裝線，主要有電阻點焊接和激光焊接兩種焊接方式。激光焊接在焊裝生產線上應用的一個非常大的局限性是對車身零件的定位精度有較高的要求，如果偏差過大直接影響到焊接質量，甚至根本無法焊接。而這個難題在國內汽車廠大多難以解決，因為車身是由上百個零件組裝而成，最終車身的誤差也被多次放大，難以滿足激光焊的精度要求。 

    為解決白車身車頂機器人在實施激光焊接時焊縫精度等問題，華工法利萊將三維視覺系統運用于汽車自主品牌，并成功引入到車頂激光焊接生產線上，取得了良好效果。三維視覺系統在白車身車頂激光焊的應用在國內同行業尚屬首次，為以后此項技術的推廣積累了寶貴的經驗。 

    三維激光視覺系統是以計算機、信息處理、三維圖像處理、激光為基礎的高新技術。該系統是降低工具成本和提高生產效率的一種良好方法，采用視覺技術以后，可在焊接之前對焊縫進行預處理，通過機器人軌跡調整來彌補車身精度不足，大幅度提升生產效率。 

    在此，本文結合華工法利萊的三維激光視覺系統在江淮M111項目的白車身頂蓋激光焊生產線上的應用，重點介紹三維激光視覺系統及其調試步驟。 

   一、系統組成 

   三維視覺系統主要由以下幾大部分組成，它通過ETHERNET IP協議與機器人控制器進行通訊，連接方式如下圖所示。

   部件描述： 

   ①機器人控制柜，實現機器人控制及與傳感器通訊和控制； 

   ②三維視覺系統控制器，三維視覺系統的控制及與外部設備的通訊； 

   ③機器人本體，實現機器人本體運行及傳感器的安裝固定； 

   ④三維視覺傳感器，焊縫拍照及圖像處理； 

   ⑤PC，對傳感器的參數設置及狀態監控； 

   ⑥電源供電電纜，傳感器供電； 

   ⑦以太網電纜，與三維視覺系統進行通訊； 

   ⑧機器人標準連接電纜，機器人控制器與本體連接。 

   二、工作原理 

   三維視覺系統的工作原理是在焊接之前機器人通過控制安裝在第六軸上的激光三維視覺系統對焊縫進行激光拍照，三維視覺系統通過圖像處理技術進行處理，識別出焊縫位置的幾何坐標，并通過總線將該坐標值傳輸給機器人控制器，機器人控制器將該坐標與標準坐標進行對比計算出位置偏差，然后根據該誤差對焊接軌跡自動校正。

    三、實現方法 

    第一步，識別焊縫。傳感器與機器人連接并正常通訊后，首先要實現傳感器對焊縫的識別，即根據焊縫形式，對傳感器參數進行設置，然后開激光進行測試，傳感器會進行激光拍攝，并經過圖像處理，然后與預設焊縫形式進行對比，通過參數和機器人位置調整直到傳感器能夠得到穩定焊縫。 

   第二步，傳感器標定。傳感器正確識別焊縫還不能正常工作，因為傳感器是安裝在機器人上的，它與機器人還沒有什么關系，而傳感器標定就是確定傳感器與機器人的相對關系，使傳感器識別出的焊縫位置能夠被機器人利用。 

   第三步，焊縫掃描與矯正。焊接時要實現焊縫的矯正，首先要確定一個標準的車身，即將機器人移動到焊縫上的合適的掃描位置，控制傳感器進行焊縫掃描，將焊縫位置作為標準的位置保存。在焊接之前將機器人移動到原來相同的掃描位置進行掃描，將識別的焊縫位置與之前的標準焊縫位置進行比較得出偏差，然后對軌跡進行矯正，它可實現對軌跡上各個點在X,Y,Z方向上進行矯正。 

   結束語 

   華工法利萊將三維視覺系統成功應用于國內白車身車頂激光焊項目，在國內汽車自主品牌中尚屬首次，而江淮M111項目的此次應用已成功實現整車量產，根據現場一年多的應用情況來看，三維視覺系統的應用大大降低了激光焊對車身精度方面的要求，實現批量自動化生產，運行穩定、可靠，這為激光焊在汽車行業的推廣應用提供了一套很好的解決方案。 

   三維激光視覺系統的應用有利于降低項目及營運成本，提高生產效率、產品質量和生產柔性，培養和鍛煉相關工程人員，同時又有力地促進了白車身生產技術的進步，對于提高中國汽車的競爭力，對建立創新型國家和提升我國綜合國力都具有積極的作用。

                                                                         作者：武漢華工激光工程有限責任公司