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摘要:针对汽车零部件加工质量监控和追溯问题，将二维码技术应用于汽车发动机缸盖加工自动化生产线。设计了该条自动化生产线控制方案，介绍了二维码码制和标刻技术的选择，编写了二维码信息的寄存、传递、比对程序。使用 MELSOFT GXWorks2 和 MELSOFT GT Designer3 开发了该条自动化生产线监控系统，该系统可以实时监控零件二维码信息，在抽检环节可以有效地记录零件二维码信息，保证了零件按照正确的工序返回生产线，解决了以往生产线漏序加工或重复加工的问题，同时为后续汽车产品质量的追溯提供了可靠的依据。
关键词:二维码; 汽车零部件; 自动化生产线
汽车零部件是构成汽车整体的各单元及服务于汽车的产品统称，它的质量直接关系到汽车的使用安全和寿命周期。随着国内外汽车行业的飞速发展，对零部件加工生产线的智能化要求也越来越高，其中产品质量的监控和追溯尤为重要。二维码由于具有高数据容量、高读取率、编码范围广、纠错能力强、成本低、可靠性好和可实现金属表面直接打码等特性，逐步应用于汽车核心零部件的加工自动化生产线，成为汽车零部件制造行业标准的产品质量追踪手段。汽车零部件统一编码与标识新修订的标准规定，关键重要零部件的本体标识，规定采用二维码进行标识。近年来，激光打标广泛应用于汽车行业并且逐渐取代传统的标记技术，市场份额持续增大。本文将二维码技术成功应用于汽车发动机缸盖加工自动化生产线，为产品质量的监控和追溯提供了可靠的依据。
1 自动化生产线控制方案
汽车发动机缸盖加工自动化生产线由桁架机械手、机床、上下料料道、抽检台、激光打标机、Q 系列PLC 系统、以太网交换机等组成。桁架机械手用于工件的搬运。首先桁架机械手从上料道抓取毛坯件放入打标台，激光打标机根据总控 PLC 的信号自动为毛坯件打标，打标完成后读取二维码信息; 接着总控 PLC 将二维码信息发送给桁架机械手; 最后桁架机械手抓取零件，放入机床进行加工。二维码信息随着零件加工工序的变化而进行逻辑动态跟踪并显示在监控界面上。信号的交互和处 理采用 CC-Link 通信方式。扫码枪和下料道 PLC 之间的通信采用 ＲS232 串口通讯方式。
根据客户对产能和节拍的要求，该自动化生产线设计为 A 线和 B 线，缸盖的加工共有三个工序。机床OP10A、OP20A 和 OP30A 为 A 线 加 工 单 元; 机 床OP10B、OP20B 和 OP30B 为 B 线加工单元。
2 二维码码制和标刻技术的选择
目前常用的二维码码制有: PDF417、Data Matrix、QＲ Code、Code 49、Code 16K 和 Code One 等。其中Data Matrix 矩阵式二维码具有以下主要特点: 编码容量大且密度高，在同等精度和数据内容下，Data Matrix实现编码占用的面积几乎是最小的; 具有先进的编码错误检测和强大的纠错算法; 对于图像符号的光学反差要求较低，全向可读; 只需要读取资料的 20% 即可精确辨读，适合应用于条码容易受损的场所。基于 Data Matrix 二维码的上述优点，本文选用 Data Matrix 码制进行标刻。打标识是将编码好的二维码印刷在纸张、塑料，或显示在显示器上，也可直接打印在零件本体上。直接打印在零件本体上的二维码技术称为直接零件标识( Direct Part Marking，DMP) )。DPM 可以用针式打标机、激光打标机、喷码机和化学蚀刻等。利用激光打标机直接在物体表面刻蚀符号，标记清晰，分辨率高，适用于自动化生产线。因此本文采用激光打标机直接在毛坯件表面标刻 Data Matrix 码。
3 二维码信息处理 PLC 程序
二维码信息的寄存、传递、比对等均通过 PLC 逻辑程序实现。本文使用 MELSOFT GX Works2 软件编写了 PLC 控制程序。
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3． 1 打标台取件读码 PLC 程序
当毛坯件被打标扫码后，总控 PLC 将当前零件二维码信息寄存到缓存寄存器 D7400。当机械手爪 2 抓取零件时，寄存到 D7400 的二维码信息传输给手爪 2 寄存器 D720。
3． 2 机床上下料二维码信息传递 PLC 程序
以 OP10A 机床为例，机械手将零件从 OP10A 机床搬入和搬出的二维码信息传递 PLC 程序。当机械手爪 1 从机床 OP10A 搬出已加工零件时，将当前零件的二维码信息传递给手爪 1 寄存器 D7100; 当机械手爪 2 搬入待加工零件时，将当前零件的二维码信息传递给机床寄存器 D7700。
3． 3 零件抽检流程和 PLC 程序
对于 A 线，桁架机械手将打标读码完成后的毛坯件送入机床 OP10A 进行第一道工序的加工，加工完成后，如果 OP10A 没有抽检信号，零件由桁架机械手送入机床 OP20A，继续进行第二道工序的加工; 如果有抽检信号，桁架机械手把零件送入抽检台。以 A 线OP10A 工序抽检为例。
3． 3． 1 机床抽检二维码信息传递 PLC 程序
当机床 OP10A 有抽检请求时，抽检台将当前零件二维码信息暂存到寄存器 D8500，当零件放置抽检台时，将二维码信息存入 OP10A 抽检记录寄存器D6100。
3． 3． 2 抽检台扫码比对 PLC 程序
零件抽检完成后，手持扫码枪扫描当前零件二维码，当扫码成功时，将扫码信息寄存到寄存器 D150，用比对指令“BKCMP”进行二维码信息比对。
3． 3． 3 抽检合格返回二维码信息传输 PLC 程序
料道 PLC 将手持扫码枪的扫码数据传输给总控 PLC 寄存器 D6900。当机械手爪 1 从抽检台搬出零件时，将二维码信息传递给手爪 1 寄存器 D7100; 当机械手爪 2 从抽检台搬出零件时，将二维码信息传递给手爪 2 寄存器 D7200。
4 生产线二维码信息动态监控
使用 MELSOFT GT Designer3 软件开发了该条自动化生产线监控界面，该界面可以实时显示各工序零件二维码的信息。根据客户产能的需要，A 线正常加工，B 线为预留生产线处于离线状态。
可以看出抽检返回零件的扫码信息和OP20A 工序抽检记录的二维码信息一致，机械手将搬运该零件进入 OP30A 工序继续加工。可以看出抽检返回零件的扫码信息和三个工序抽检记录的二维码信息均不匹配，说明此零件不属于该条生产线抽检的零件，控制系统将报警，需要采取人工干预确认该零件来源。
5 结束语
二维码技术在制造业中的不断应用，反映了制造业水平的不断提升，同时也是制造业发展的趋势。本文将二维码技术成功应用于汽车发动机缸盖加工自动化生产线，实现了零件在加工过程中信息的动态跟踪和质量监控。产品出厂后，扫描缸盖上二维码信息，就可以显示当前零件的供应来源和生产批次，使后续产品质量的跟踪和追溯更为简单、高效。
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［3］王永亮，荣胜波． 卡车纵梁自动生产线物料跟踪系统的研究与实现［J］． 机床与液压，2013，41( 8) : 114 － 116．
论文作者:高立波
论文发表刊物:《科技新时代》2019年7期
论文发表时间:2019/9/9
标签：零件论文; 二维码论文; 加工论文; 信息论文; 寄存器论文; 机械手论文; 机床论文; 《科技新时代》2019年7期论文;