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二维码技术在发动机机加工生产线的运用
胡劲松 汪道贵
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随着汽车行业的快速发展,汽车生产线对产品的可跟踪追溯性和柔性化生产的需求日益增长,二维码由于自身的高数据容量、高可读率及实现金属表面的直接打码等特性,成为汽车发动机行业的标准的产品跟踪手段。
二维码(DPM)技术的具体应用
DPM(Direct Part Mark)是一种特殊的标识制作技术,而并不是一种条码标准,一般称之为“直接零部件标识”。该技术可以实现直接在零部件表面上做标识,而不需要纸张、标签一类的标识载体。
在二维码的打标应用方面,目前我厂主要采取自动打标的方式,工件定位加紧后,接近传感器将感应信号发送给PLC控制器,控制器根据控制逻辑,将零部件标识码、零部件号码、毛坯供应商代码及零部件序号按照一定格式通过RS232数据线发送给打标机控制器,打标机在接收到PLC的指令后将上述信息以二维码格式在工件上打印出来(见图1)。随后,扫描仪进行二维码扫描。我们在缸体线和缸盖线的上线处采用气动打标,在曲轴线的终检设备的出料口处采用激光打标。

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以缸盖线为例,我们在OP10设置了二维码的上线打标扫描工位,在质量门(OP150)设置了二维码的下线扫描工位,OP50是中间的二维码扫描工位,类似二维码的下线扫描工位。
二维码的上线打标扫描工位介绍:
上线打标扫描工位主要设备包括针式(或激光)打标机、扫描仪、PLC等(见图2)。上线打标扫描工位主要设备连接方式如图2所示:

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利用二维码技术进行上线打标扫描工位工艺流程如下:
(1)在HMI主界面上点击“循环开始”按钮,系统开始运行,挡料夹具伸出;
(2)当传感器感应到工件时,隔料机构动作,将第二个工件隔开;
(3)夹紧机构伸出,定位、夹紧工件;
(4)判定机构伸出,探测工件的供应商型号是否与Panel(控制板)上设置的型号一致,若一致,系统Panel上报警,报警灯报警,系统停止运行等待人工干预;
(5)移动机构将打标机移动到位;
(6)系统将打标序号发给打标机控制器,启动打标机打印二维码;
(7)打印完成,打标机退回初始位置,扫描仪移动到位;
(8)系统扫描工件上的二维码;
(9)若扫描解码失败,系统Panel上报警,竹节灯亮红灯,重扫按钮灯亮;操作工可按重扫按钮,重新尝试描解;或者操作工可以通过观察Panel上图像,手动输入可读码;
(10)若扫描解码成功,但是内容与上次的重复,系统Panel上报警,竹节灯亮红灯,重扫按钮灯亮;操作工可按实际情况操作;
(11)若扫描解码成功,竹节灯亮绿灯闪烁,夹具松开放行工件。
二维码的下线扫描工位介绍:
下线扫描工位主要设备包括扫描仪、PLC、手持式扫描仪等(见图2)。
二维码的下线扫描工位工艺流程是:
(1)当工件随滚道流至下线扫描工位时,传感器探测到该工件;
(2)扫描仪自动进行扫描,即拍照解码,将解码信息传给PLC。
(3)若扫描解码成功,竹节灯亮绿灯闪烁,夹具松开放行工件。
(4)操作工可以通过PANEL上装有的人机监控界面,监控到2D扫描仪的扫描结果。
(5)若扫描仪扫描解码失败,系统竹节灯自动报警,操作工可根据PANEL上显示的照片,在系统提供的输入界面中人工输入该二维码数据,系统自动将该数据作为扫描获取的信息传至PLC,完成操作。
(6)系统提供硬件Rescan(重新扫描)按钮,用于手动重扫二维码。当自动扫描解码失败,可按此按钮使扫描仪重扫该二维码,再次尝试解码,若此按钮灯常亮,表示该功能有效。
(7)系统提供硬件ByPass(旁路功能)按钮,用于强制释放当前操作的工件。按下此按钮,系统释放夹具,无条件放弃当前操作的工件。
信息系统查询
如何实现产品的精确追溯?产品信息查询和产品测量数据查询是两个主要手段,我们是通过PT-MES进行产品信息查询,通过Q-DAS进行产品测量数据查询的。以下是具体的查询方法:
PT-MES产品信息查询
以查询曲轴产品信息为例:登录PT-MES系统后,访问“生产控制>产品信息查询>产品信息查询”菜单。可以选择“产品”、“时间”等作为筛选条件,缩小查询范围(见图3)。

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列名解释:
(1)序列号——工件上二维码明码。
(2)钢印号——曲轴五位分组号。
(3)状态——产品状态(A表示正常状态;P表示报废状态;H表示锁定状态)。
(4)工位——工件最近经过的工位。
(5)操作码——工位执行的操作指令:OP170表示自动扫描二维码;OP170M表示手工输入二维码;QGH表示手工锁定质量门;QGR表示手工释放质量门;CPM表示手工置料废状态;SCPW表示手工置工废状态。
(6)质量门数——当前未关闭的质量门,曲轴线定义了OP170为人工目检质量门。工件上线(OP160)后, 质量门数为1;工件通过人工目检质量门(OP170)后,质量门数为0。
Q-DAS测量数据查询
我们以查询缸盖OP50 JWF泄漏测量值为例,按照以下步骤在Q-DAS软件上进行操作:
步骤1:打开Q-DAS软件后,确认是否为机加工线的数据库连接(见图4);

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步骤2:选择“从数据库读入”数据,缸盖OP50 JWF测量值的零件名称是:10020763,Cylinder Head(JWF), op50(见图5);
步骤3:弹出确认窗口,选择“是”(见图6);

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步骤4:选择“数值栏”以列表形式显示测量值(见图7);
步骤5:右键“显示附件信息域”,以显示追溯码、测量日期、时间等附件信息(见图8);
步骤6:最终显示样式(见图9)。

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二维码追溯系统的常见问题及解决措施
二维码追溯系统中常见的一些问题有:
1、二维码扫描合格率低:
在项目验收阶段,我们经常遇到二维码扫描合格率低的问题,通过分析采取了以下措施:
(1)增加辅助光源,降低背景干扰;
(2)利用反显原理,将相机倾斜安装,增加光线的对比度;
(3)调整相机的焦距;
(4)加大针头的打印深度;
(5)定期更换针头。
通过上诉措施的实施,目前我们的二维码扫描合格率达到99.9%,达到了预期的目标。
2、扫描效果的一致性问题:
我们曾经遇这样的情况:在曲轴生产线成功扫描的工件,装配线的二维码扫描枪无法读取该曲轴的二维码,造成生产组织的混乱,后来我们调整了曲轴线和装配线的两台扫描枪的设置参数,使之在读码能力和读码效果上做到完全一致,解决了该问题。
3、工废和料废的处理:
工料废处理后Andon的计数应该是减少,但是实际上Andon上的计数却是累加。我们要求供应商修改手工扫描枪的扫码程序,通过PT-MES的后台处理,确保在我们扫描工料废件时, Andon上的计数相应地自动减少。
二维码技术帮助实现精确追溯
2012年我们厂将二维码(DPM)技术应用到生产中,率先实现对缸体、缸盖、曲轴的精确追溯(连杆和凸轮轴因为零件可打标位置较小,不合适打印二维码,只能进行批次追溯)。我们在缸体线、缸盖线和曲轴线的9道工序(见下表)配置了二维码的打标和扫描装置:我们先在工件上打印二维码(包括:零部件标识码、零部件号码、毛坯供应商代码和零部件序号等信息),再通过二维码扫描,借助于PT-MES的数据采集和上传通道,由检测设备绑定工件的二维码及测量数据,把它们上传至Q-DAS系统。我们制造的缸体、缸盖和曲轴流入发动机装配线后,通过上线二维码的扫描,进行总成匹配和采集,从而实现产品精确追溯的可能性。

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二维码技术在发动机的制造加工过程中有其独特的优势,是未来发展的趋势。但是,二维码追溯系统是一项系统工作,牵涉到操作流程、设备调整、数据上传、系统融合(PTMES、Q-DAS)及信息管理等多项工作的整合,只有协调好上述工作,严格按照流程办事,才能充分发挥出该项技术的优势,使其成为质量追溯和生产管理的有效工具。 6/22/2013


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