法國標致雪鐵龍集團（PSA Peugeot Citro?n）最開始是生產胡椒研磨機，然后將其產品組合擴展到自行車等，現在已經是歐洲第二大汽車制造商。巴黎郊外的普瓦西（Poissy） 工廠安裝了法國首個緊湊型水性噴漆工藝，并由ABB機器人控制以及虹科PS工業涂層測厚儀進行涂層厚度的檢測。

“我們在普瓦西的標準噴漆工藝包括應用保護性電泳涂層、密封膠粘劑、紅色底漆（還可以保護電泳涂層免受紫外線損壞）、兩層色漆和一層清漆，車身在每層之間進行烘烤。”工廠機器人自動化和噴漆經理 Philippe Moisan 說， “現在提出了新的緊湊型解決方案，我們去掉了保護性底漆，但在兩層色漆之間添加了一種硬化劑，并稍微延長烘烤的時間以提供相同的保護效果。”

圖1 普瓦西工廠是PSA集團最重要的標致品牌制造基地之一，2010 年生產了 238000 輛 207 系列汽車，包括旅行車，以及雪鐵龍 C3 和 DS3。

在工廠里，車身懸掛在緩慢移動的傳送帶上，依次到達噴漆車間以及噴漆房和烘烤間。在上色之前，它們還會通過覆蓋有鴕鳥羽毛的巨大滾筒，以在涂漆開始之前去除所有最后的灰塵。“通過從流程中去除底漆階段，我們節省了大量資金，”Moisan 說， “我們少了一個噴房，少了一個烤箱，我們建造的任何新工廠都可以更小，”他繼續說道。 “由于添加了硬化劑，新的色漆比以前的油漆成本略高，但我們節省了底漆，而且隨著該工藝在整個公司的推廣，將規?；亟档蛢r格。” PSA 是法國第一家使用這項技術的汽車制造商。

圖2 PSA普瓦西工廠的人工與機器人自動操作

在工廠中，車身駛過各個噴漆室，首先由身穿全套防護服、戴著面罩的人手工噴涂內部涂層，他們小心翼翼地移動，熟練地將每一層噴涂到車輛上。機械臂覆蓋著亮藍色織物的保護性包裝，將色漆噴涂在汽車上，以自動化的方式將噴嘴浸入油漆儲備中進行補足。

由此可見，PSA普瓦西自動化無底漆的新方案的實施，離不開靈活的機器手臂去盡可能減少人工操作，保證高效率和安全。另一方面，對于汽車涂層高質量標準的滿足也離不開快速精確的涂層測厚設備，而他們選擇的是一項新技術——光熱測厚技術。

光熱法實現涂層無損測厚

現階段，人工操作已經逐漸減少，這也得益于自動化機械臂的推廣使用?；谄噰娡慨a線的自動化高要求，PSA選擇了ABB 公司的 IRB 5500 機器人。“因為他們是唯一能夠提供可容納 17 公斤傳感器的頂級安裝解決方案的供應商。ABB 解決方案也是唯一一種足夠靈活的機器人，可以在車輛周圍進行 18 種不同的現場測量檢查，”PSA 標致雪鐵龍普瓦西工廠機器人自動化和噴漆經理 Philippe Moisan 說。

除此以外，噴涂涂層的厚度檢測對于確保與標準噴漆工藝相同的噴漆質量保證至關重要。Moisan 提到："新的色漆層必須足夠厚，以確保電泳涂層免受紫外線的傷害——任何厚度小于22um，油漆都可能剝落和剝落。"因此，該方案的實現需要快速精準的無損測厚設備。

圖3 傳統破壞性與手持式車身涂層測厚方法

在涂層測厚技術方面，傳統的測厚技術并不能夠滿足自動化集成的要求。比如破壞性的顯微鏡截面觀察法，需要切割車體，造成樣件損傷，并且測量步驟繁瑣，需要大量的人工操作；比如接觸式的磁性法、渦流測厚法，大多是人工手持操作，降低了測量效率，并且接觸表面檢測厚度有可能造成涂層損傷，對于工業自動化的檢測場景難適配。因此，針對普瓦西工廠的汽車涂層厚度測量要求，需要滿足機械臂集成要求的高精度無損測厚方案。

圖4 光熱紅外測厚的技術原理

針對于無損測厚，虹科測厚方案基于光熱技術，其原理如下：首先利用調制后的激光/LED脈沖對涂層表層進行加熱只是加熱1°~2°(所以對涂層不會有任何傷害和影響)，然后產生的熱量向涂層內部進行擴散。當到達涂層和基材的分界面是，熱輻射會反射，從而被測量頭中的傳感器探測到。而這個特征時間取決于涂層的散熱效率，通過激光信號與紅外傳感器信號的相位差計算涂層厚度。

這種方法由于表征涂層厚度（或其他參數）的不是信號幅度而是信號相位，即輻射熱波相對于激發光的時間偏移，因此這種測量方式對測量距離或探測角度的變化不敏感。對于曲面、粗糙表面以及濕膜，光熱測厚技術都可以實現精準的厚度測量，而不受涂層表面狀態的影響。在測量時對于同種涂層只需要一次校準，并且測量精度可優于1um，因此也被認為是有機涂層的最佳測量方法。

圖5 虹科PS工業涂層測厚儀（機械臂版）

為了滿足汽車行業的自動化集成的測厚要求，虹科提供專業的機械臂集成版本的PS工業涂層測厚儀，采用10.6um的高能量二氧化碳激光器，以及帶集成冷卻器的紅外探測器和紅外光學器件。測厚儀能夠在1~2s之內測量得到優于1um精度的涂層厚度數值，同時測量角度±20°，測量距離公差高達±50mm，能夠準確測量曲面以及粗糙表面的涂層厚度。更重要的是，可選的ATEX 2G 防爆版的涂層測厚儀都經過了國際標準的防爆測試，滿足工業安全區的高標準要求。

更高質量更緊湊的涂裝工藝

光熱測厚技術相較于傳統測厚技術，具有無損非接觸、高精度、高穩定性、快速測量、適配基底種類多、操作簡單以及維護成本低等多種優勢。這就是為什么 PSA公司為普瓦西工廠的三條生產線中都添加了一臺集成于ABB機器人的虹科PS工業涂層測厚儀（機械臂版），可以快速檢查汽車上的 18 個點的厚度數據，就像一個巨大的機器人醫生對每輛車進行健康檢查。如果涂層厚度不夠，問題區域將被送回打磨，汽車車身將通過傳送帶系統送回重新噴漆。

經過非常成功的試點后，新的緊湊型涂裝流程已于2008 年 11 月投入運營。所有三條噴漆線都配備了ABB機器人和虹科光熱測厚儀系統，目前只有被噴成紅色的汽車正在接受新的噴涂方案。這將逐漸擴展到包括其他顏色，2009年底在普瓦西生產的每輛新車都采用了這種緊湊的油漆工藝。

圖6  ABB機器人與虹科PS 工業涂層測厚儀（機械臂版）應用于PSA公司的汽車涂裝產線

“一旦我們確保系統在普瓦西的成功，我們將擴展到 PSA 所有其他使用水性涂料的生產基地的流程，” Moisan繼續說，“通過緊湊涂裝方案，我們可以繼續提供客戶期望從標致雪鐵龍獲得的相同質量、外觀和光澤，同時顯著降低成本，這在當前的經濟形勢下只會有所幫助。”

緊湊型涂裝解決方案的優勢包括：不需要底漆意味著材料成本的節??；隨著新涂料系統的量產，規模化也將使該系統更加有利可圖；少一個噴房和少一個烘烤間意味著需要更少的占地面積，任何新工廠都可以更小。

當然，無底漆方案的完善實施離不開虹科PS 工業涂層測厚儀（機械臂版）的輔助，基于光熱測厚法，能夠實現優于1um精度的測厚質量，適配各種表面狀態的有機涂層，是汽車制造生產線中厚度測量的理想選擇。

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