Automobile Technology & Material
涂装车间自动化、数字化、智能化新技术
130011） （中国第一汽车股份有限公司，长春 摘要：汽车涂装领域不断涌现的新技术、新设备，对涂装车间的工艺布局、工艺规划及生产方式产生了深远的影响。通过与传统技术进行对比分析，对近年来汽车涂装行业出现的自动化、数字化、智能化新技术围绕原理、功能、优劣势及发展趋势进行探讨。新技术的应用，使得涂装车间在柔性、质量控制、设备可动率、车间管理、劳动效率等多个方面实现质的提升，也为新建涂装车间工艺规划带来了全新的变革和挑战。 关键词：涂装车间 数字化 翻转输送 中控 智能设备 中图分类号：U468.2+1
1前言
自动化和数字化是智能化涂装车间发展的一个阶段，也是实现智能化涂装车间的基础。汽车涂装车间是一个混合了多种物理、化学加工过程的特殊车间，多段工序之间功能形式区别较大，各工艺段的自动化、智能化发展程度也差异较大、参差不齐。某些工序已经可实现智能化，但某些工序仍停留在人工操作水平如遮蔽、点修补等。近年来，涂装车间的智能设备及技术正在迅猛发展，不断涌现，如底漆线的智能翻转输送系统、立体库、自动检测及标记技术等，个别工序也实现了手工向自动化的提升，如隔音阻尼材料自动喷涂技术。涂装车间中控室也逐步实现了数字化，并在多个模块实现了智能化。新的技术和设备对涂装车间的工艺布局、工艺规划及生产方式产生了深
作者简介：于泽淼（1987—），男，工程师，硕士学位，研究方向为汽车涂装技术。
远的影响。通过与传统技术进行对比分析，对近年来汽车涂装行业出现的自动化、数字化、智能化新技术围绕原理及优劣势进行探讨。2
质量缺陷检测技术
涂料质量缺陷以往只能靠人工进行识别，存在一定比率的漏检，而且人工识别受到工作时间、心情、灯光等多种因素的影响，识别效果存在较大波动。最新的在线检测技术，与自动标记工位联动实现了质量缺陷的智能检测、标记、统计及分
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析。如图 所示，质量缺陷检测是通过在机器人手臂上集成高频、多模式光照及照相设备识别各类
缺陷，对>0.15 mm的缺陷，漏检率<1%，并能够实现
缺陷的智能标记。可依据设定的质量标准将缺陷智能归类后输出到数据库、显示屏及自动标记工序。可智能判定缺陷等级、进一步实现智能化车辆调度，自主选择进入修饰工序、点修补工序或大返修工序。自动标记工位根据自动检测结果，在缺陷位置自动进行抛光膏涂敷，后续工位工人可
根据工位侧可视化的缺陷位置及标记开展修饰或修补工作。质量缺陷检测技术还可对缺陷进行大数据统计分析，形成质量缺陷统计分析报告，根据缺陷种类及数量，识别影响涂装质量的主要因素，并以此为依据进行质量改进。
质量缺陷监测、标记显著降低了缺陷漏检率，提高了涂装车间自动化率，也可作为工艺改进、质量改进的重要依据。但是此项技术目前存在调试困难、一次投资较高问题。随着技术的不断成熟、
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普及、国产化，这 项劣势也会随之消除。
质量缺陷检测、标记技术未来的发展趋势是在缺陷自动检出后，在下一工序自动打磨抛光，从而实现电泳打磨、中涂打磨、抛光修饰工序的自动化、智能化。目前自动打磨技术业已开始在国外某些车企中应用，在国内整车涂装线上暂无应用。3
漆膜外观自动检测系统，也称颜色数字化采集管理系统，是通过在机器人手臂上集成测量仪器（膜厚仪、光泽仪、色差仪），采集车身涂层的分层膜厚、光泽、桔皮及色差数据，并通过大数据形成统计分析报告，可实现统计、分析、质量追溯等多项功能，为漆膜外观性能提升和缺陷预防提供了数据基础。
漆膜外观自动检测系统消除了人为外观评价的数据采集量小、误差大和评价滞后等诸多问题。但受到测量的工艺时间制约，漆膜外观自动检测目前只能采用离线、抽检的方式进行。4漆膜外观自动检测系统
数字化中控系统基于数据采集技术、工业软件、网络技术及智能设备的发展，目前涂装中控系统已实现数字化，并具备一定的智能化特征。目前先进的中控系统除常规功能外，还能实现以下功能。
a.通过中控系统中的物流控制模块监控、控制
整个车间的车身物流、工艺路径动态选择，此项功能是实现柔性化涂装的核心功能；
b.3d 2）以3D
操作平台（图 的形式显示实时物流，显示橇和车的各项主要生产信息，即实时位置、颜色、车型信息、质量信息（缺陷数量、是否返修）等，也可实现重要设备状态、参数的监控，此外，还可实现设备报警的精准定位，直接确定报警设备及元件，极大地提高设备维护效率，减少停台时间；
c.移动终端互联可在移动终端随时调阅相关生产线信息及数据，使工艺人员及时获取生产信息；也可实现信息的精准推送，即将指定信息向相关人员推送从而快速做出响应，如将设备报警信息推送给相应维修人员；
d.质量预测、追溯，将生产过程中工艺参数及
质量信息与车身绑定、存储，形成大数据，通过算法建立理想的涂装车间模型，从而指导生产。将质量信息与车身绑定也可实现产品的反向追溯，实现缺陷车辆精准召回；
e.设备故障预测系统，通过采集、监控关键设
备运行期间转速、震动数据，对数据分析并建立关键部件失效模型，可大概率预测设备发生故障的时间段，提前预警，从而减少因设备故障引起的停台预；防性维护系统，通过记录元器件的固件信
f.
息，使用和运行信息，可触发预防性维护，同时与
备件库进行关联，推送维护提醒；
g.能源管理系统，通过与生产计划的联动，实
现涂装车间照明、烘干炉、压缩空气等耗能设备的智能控制，从而节约非生产期间的能源成本；此外，通过传感器精确统计工序/设备各类公用动力消耗，并加以分析，形成分析报告，为节能降耗提供依据；
h.高速数据采集系统，实现车身数据、工艺参
数、设备运行数据、在线检测数据的高速采集、传输及存储。
除上述功能外，工艺规划人员还可根据工艺需要，结合软件及硬件，自主开发新的中控模块，从而实现其他功能各异的功能。
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智能翻转输送系统
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一般说来，年产 万以上的前处理、电泳涂装线比较适合采用按恒定链速前进的翻转输送系统，而产能较小的生产线，从经济性的角度考虑多采用自行葫芦输送，但自行葫芦不能翻转，其涂装质量已经不适应现代汽车企业的要求。
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近 年出现的适应多品种、小批量、定制化生产需求的智能翻转输送系统主要具有如下几个特点。
a.每一台输送小车可独立控制前进、停止、变
速，以实现最优的涂装质量及最精益的投资成本和运行成本，输送小车摆脱链条的限制可更灵活地适应多品种、小批量、定制化的生产需求；
b.每一台输送小车均有单独控制的翻转轴，由
独立的电机驱动，并可在较大范围内任意设置翻转速度；
c.输送小车可对应多套动作程序，车型差异较
大时，针对所承载的不同车型，智能选择预先设定的动作程序，实现最佳的工艺选择，以保证最优的涂装质量。如全钢车身及钢铝混合车身共线生产，前处理采用“磷化+钝化”工艺时，全钢车身可只浸入磷化槽，通过钝化槽时车身不浸入槽液；
d.输送小车间可实现信息交互，并通过车身定
位系统实现位置判定。
智能翻转输送系统具有极高的灵活性，为获得更佳的涂装质量，可针对每一种车型详细设计每一道工序的动作程序，灵活设计不同车型的翻转速度、沥液时间、电泳工序的动作等。可借助虚拟仿真手段更好地完成动作程序的设计，如利用Alsim
软件优化沥液效果。
6车身立体库
立体库是涂装车间新的存储方式。与传统存储方式相比，立体库存储主要有以下优势。
3 2 6～7
如图 所示，每个立体库由 排 层的钢结构和高速堆垛机及相应的控制系统组成，每层钢结构按工艺需要设置若干库眼，每个立体库相比单层的辊床存储线，在相同的占地面积下，存储车
6～7
身的量提高了 倍，显著节省占地面积、土建成本；可在程序控制下根据需要直接调取立体库库眼中的任意车身,也可根据空位信息，将车身存入任意库眼，显著提高生产柔性；另一方面，立体库不需要辊床承载车身，省去了大量的电机，降低了电能消耗。7隔音阻尼材料自动喷涂技术
隔音阻尼材料自动喷涂技术已开始替代“人工铺设沥青垫片”投入到涂装车间使用，喷涂效
4。隔音阻尼自动喷涂技术的应用不仅提
果见图升了涂装车间自动化程度，相比人工铺设沥青垫片还具有以下优点，不需要预成型，相比沥青垫
20%，NVH
片降重约 性能提升，即相同膜厚下阻尼
0.1～0.14 0.11～0.29系数从（ ）提升到（ ），降低运输、存储和人工成本，原材料绿色环保、显著减少车内异味。8结束语
目前，涂装车间已可实现较高程度的自动化、
数字化和局部的智能化。自动化、数字化是智能化的基础和前提，智能化是自动化、数字化的延伸。涂装车间应以自动化为基础，以数字化为手段，借助新一代信息通信技术，通过工业软件、生产管理系统、智能技术和装备的集成，逐步发展为高效率、低成本、高质量的智能化车间。未来的涂装车间应能够适应个性化定制、柔性化生产需求，并可借助虚拟仿真软件实现虚拟生产，利用互联网、云计算、大数据实现质量预测、设备预测性维修及与设备供应商之间的协同生产、远程维护等智能服务。