Automobile Technology & Material
AGV在汽车焊装工艺中的应用
130000） （一汽模具制造有限公司，长春 AGV（自动导引车）在汽车焊装生产中的应用方向及工艺规划技巧，解AGV AGV 决 受焊装制造业环境、人机交互、信息传递等因素影响导致应用局限的问题，使 在汽车焊装领域的应用更加广泛和深入，进而达到提高汽车焊装生产线高柔性，智能化的目的。 关键词：AGV 焊装 应用 工艺规划 柔性化 中图分类号：U466 文献标识码：B Doi：10.19710/j.cnki.1003-8817.20200089
1前言
车（Automated Guided Vehicle，agv）
自动导引是装备有电磁或光学等自动引导装置，由计算机控制，以轮式移动为特征，自带动力或动力转换装置，并且能够沿规定的引导路径自动行驶的运输
工具，一般具有安全防护、移载等多种功能[1]
。随着科学技术的不断进步、人力成本的不断增加，自动化、省人化成为汽车制造过程中必须考
2个指标。在该形势下，AGV
虑的 充分发挥其高机动、低成本的优势，已成功在国内众多知名汽车企业投入使用，例如红旗新总装车间已实现全
AGV的自动化物流，可以看出，AGV
搬运替代人工搬运是未来发展的必然趋势。
生活水平的日益提高使人们对汽车的需求也发生改变，越来越多的个性化需求正促使着汽车制造方式发生改变，高柔性、高智能的先进生产线
应运而生。AGV
代替传统固定式输送线使生产更
作者简介：李磊（1987—），男，工程师，学士学位，研究方向为汽车焊装工艺。
灵活，打破了传统生产线平台化的限制，可以实现不同平台、更多车型的混流生产；同时打破了生产流程的界线，可以根据不同工艺制定相应的生产流程、生产路径，从而更合理地利用生产资源。2 2.1
常见AGV的种类及优缺点
按导航方式分类
a.磁导航方式。
AGV
磁导航是在 的行驶路径上埋设磁钉或粘贴磁条，通过磁感应信号实现导航。优点为磁条铺设简单易行，变更路径实施容易；缺点为磁条易受金属机械等硬物损伤，对导航效果与持久性产生影响。
b.惯性导航方式。
AGV
惯性导航是在 上安装陀螺仪，在行驶路
径的地面上安装定位块，AGV
可通过计算陀螺仪偏差信号及采集地面定位块信号来确定自身的位置和方向，从而实现导航。优点为定位精度好，缺点是价格较高。
c.光学导航方式。
AGV
在 行驶路径上涂漆或粘贴色带，通过对
摄像机采集的色带图象信号进行处理实现导航。优点为灵活性较好，路线设置简单易行；缺点为色带需要经常维护，导航可靠性较差。
d.激光导航方式。
2 SLAM
激光导航方式目前有 种，反光板导航和
AGV
导航。反光板导航是在 行驶路径的周围安装
位置精确的激光反射板，AGV
通过发射激光束，同时采集由反射板反射的激光束，来确定其当前的位置
和方向，通过几何运算实现导航。SLAM
导航是通过
AGV
激光雷达对场景的观测，实时创建地图并修正的位置来实现导航。激光导航优点是地面无需其他定位设施，行驶路径灵活多变；缺点是制造成本高，对环境要求相对苛刻，尤其对光线要求苛刻，导致其
现阶段在汽车焊装工厂中应用较少[2]。
2.2 按移载方式分类
AGV（图1），AGV
a.牵引式 作为牵引动力，通过拖挂带轮的容器实现对物料的拉动。适合应用
于物流器具的运输[2]
。3）, 4）及电瓶
应用（图 代替传统人工转运物料（图5）、叉车、皮带机、Buffer（图6）等传输车辆和
车（图
设备。
低，与带有脚轮的料车配合使用，把料车运送到指定位置。
AGV
料车可做成一体式结构，也可做成分体式结构（料车托盘+器具），具体结构可根据生产物
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流的配货方式而定。图 所示为通用料车托盘结构示意。位，AGV位置精度一般在±10 mm
以内，所以如果
使用抓件视觉引导，AGV
料口只需做料车的粗定
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位和固定装置。料口形式如图 所示，机器人带视
10
觉取料工作状态如图 所示。
A
B
白车身的托盘与传统车型滑橇设计类似，只
AGV 14、图15 AGV
需增加与 的连接结构。图 为 托
AGV
盘与 承载白车身的效果图。
AGV
该工艺需要采用承载式 驮举白车身，其
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托盘需按设置的环形路线行驶。图 为某车型调
整线平面图，AGV
从A点提升机处接到白车身，经
1~19
过 工位，到达B点后与提升机对接，提升机把
白车身运输到机械化上，AGV
驮举空托盘沿环路到达A点后等待接下一个白车身，完成一个工作循环。16、
调整线需等待设备维修好后才可继续生产。图
17 AGV
图 为常用 维修移出工具。
A
应用激光钎焊、激光飞行焊等先进焊接工艺，而
CMT
级车更多采用电阻点焊或 等焊接工艺。如果将这些不同平台车型混线生产，将出现生产时总有部分设备是不需要工作的情况，导致设备利用率降低。
另外传统生产线车型混流，基本分为工装夹具自身混流和应用转台、转毂、滑台等设备进行工
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装夹具切换 种形式，但这些方案都受限于设备性能和工艺面积。目前随着汽车产业的发展，生产线需要更多车型混流的能力。如何利用有限的空间，合理规划，实现焊接工艺成为关键。
AGV
的应用给生产线更多车型混流功能的实现带来了可能性。为适应更多车型的混流需求，增加生产线的灵活性与经济性，先将传统生产线按功能进行模块划分，建立不同功能的工作站，比如门盖焊接岛、滚边岛、地板焊接岛、主线焊接岛、
18 AGV
激光焊接岛等，如图 所示，然后使用 代替滚床、滑橇等输送设备，更加灵活的把工件运送到相应工作站里进行工艺的实现。根据不同车型的工艺需求，进入相应的工作站，其它不涉及的工作站进行关闭或同时进行其它车型的生产，不仅节约了生产时间，提升了设备的利用率，更降低了单车生产的成本投入。
AGV
使用 还可以进行夹具、抓具等工装的切
AGV
换，生产之前把工装夹具用 运输到线体内，这样理论上可以在工作站内实现任意多车型混流，而且这些不同车型的工装可以在线外建立立体库进行存储，大幅降低了生产面积需求，工作模式如
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图 所示。这种岛式生产结构除可以实现车型高柔性混流生产，还可以根据生产纲领选择增开或关闭工作站实现改变产能的需求，同样可以通过复制工作站来提升产能，降低了改造的难度和风险；但AGV
的大量使用导致物流规划难度大，物料按时供给需要科学规划和信息化管理。目前该生产模式能够实现小批量生产，使用该方式设计高节拍生产线还有很多难题需要攻克。
AGV切换工装夹具精度保障方案
AGV
切换工装夹具时，因汽车焊装线的高精
AGV
度要求，而 的自身精度无法达到工艺需求，所以需要辅助机构来保证夹具的到位精度，一般解
2
决方案有以下 种。
a.在工位两侧设计举升机。
AGV
承载夹具到达工位后，通过举升机上升将
BASE
其定位销导入夹具 上对应的定位孔内，托起
AGV
夹具直至脱离 小车，通过举升机定位销和定位
Z3
面保证工装夹具X、Y、 方向的定位准确。该方案
AGV
要求定位销强度好，导向长，可以矫正由 精度导致的位置偏差。但同时定位销会因此磨损比较严重，需要经常维护和更换，并且定位销的磨损，会导致定位精度降低，所以此方案使用较少。
AGV。
b.使用承载式带升降
BASE
夹具 底部设计定位销，料口设计浮动装
20 AGV
置，如图 所示。 高位驮举夹具到准确位
BASE
置，然后进行下降，夹具 底部定位销进入浮
X/Y方向矫正并定位，AGV
动装置，对 继续下降直
3
到Z面贴合，使夹具X、Y、Z 方向定位准确，夹紧装置对夹具进行固定。
2 AGV
上述 种方式对 的精度要求很高，国内
AGV
目前 精度很难满足使用要求，多采用国外
AGV。3.5
4性能指标
如上所述，AGV
在汽车焊装有多种应用形式，
AGV
不同的应用对 的性能指标提出了不同的要
AGV
求。比如物流搬运，对 的到位精度要求不高，
AGV
但要关注行驶速度、电池寿命等指标。通过
AGV
切换工装，实现生产自适应对 的到位精度有很高的要求。
AGV 10
国内 有 年左右的应用历史，而国外已
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经有 年左右的应用历史，如表 所示，通过国内
2t AGV AGV
外 承载式 主要参数的对比，了解 的性能指标。
AGV
根据不同的用途，合理选择 的性能指标，使AGV
功能利用最大化，对成本控制有很大的帮助。
5 路径规划
AGV
对于 在焊装车间的应用，路径规划是难
AGV
点，即要保证节拍内 到达率，避免生产线等待
AGV
送料而停线，又要减少 行驶路径的交叉，减少集中点，从而降低交通管制难度。b.港湾式，当在同一路段运输的物料较多，为
AGV
避免因前方 出现未按时进入指定料口，或进
AGV
入料口过程较慢，影响后方 的通行，造成整条
AGV
物流通道的拥堵，将每个料口前设置一个 通行“港湾”。
22 AGV
如图 所示，需要进入料口的 先进入该
AGV
料口前的港湾中，这样后方 可以继续行驶，而拥有港湾的料口还可以将物料需求提前发出，物料提前到达，储存在港湾中，随时使用，避免因物流因素影响该区域生产。
AGV
c.环路式，当 使用多，路线复杂，可以考
AGV
虑规划环路式 路径方案，将各区域物料配送路径从车间级配送路径中独立出来。
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如图 所示，前地板、下部一、下部二 个区域
AGV
的物料都有自己区域专属 在区域环路里运输，