專利名稱：汽車車架縱梁檢測精確定位裝置及檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車車架縱梁檢測精確定位裝置及檢測方法，應(yīng)用于大尺寸平板件的檢測。
背景技術(shù)：
汽車車架縱梁上需要加工的孔多達(dá)200多個。在加工過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)由于沖頭、鉆頭折斷或加工遺漏等原因造成孔加工不完全的質(zhì)量缺陷。帶有上述質(zhì)量缺陷的車架縱梁進(jìn)入生產(chǎn)裝配過程中，將嚴(yán)重影響正常的生產(chǎn)秩序，打亂生產(chǎn)流程的節(jié)拍，并會給企業(yè)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。由于汽車車架縱梁上孔的位置沒有明顯分布規(guī)律，國內(nèi)目前普遍采用的光電傳感器或磁性開關(guān)等檢測目標(biāo)孔數(shù)量的方法并不適用于車架縱梁上孔的數(shù)量檢測。因此，國內(nèi)目前對汽車車架縱梁上孔的數(shù)量檢測主要采用人工檢測方法，這種方法很難及時檢測出孔的加工數(shù)量缺陷問題。國內(nèi)目前對車架縱梁上加工的孔徑尺寸和孔的位置尺寸檢測有三坐標(biāo)測量機(jī)檢測和人工檢測二種方式。受生產(chǎn)節(jié)拍限制，上述二種檢測方法只適合于縱梁抽樣檢查，并不能滿足生產(chǎn)線上批量產(chǎn)品的在線檢測要求。在國外，亞洲最大的汽車車架生產(chǎn)廠家——日本武部鐵工所解決車架縱梁孔的加工質(zhì)量的檢測方法是采用機(jī)器視覺技術(shù)，實現(xiàn)了批量產(chǎn)品的在線檢測。由于車架縱梁機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)價格較高，國內(nèi)五十多家載重汽車生產(chǎn)企業(yè)目前尚未采用這種先進(jìn)的檢測裝置對汽車車架縱梁多孔加工質(zhì)量進(jìn)行檢測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種汽車車架縱梁檢測精確定位裝置，其解決了目前人工判讀的不足，克服人工檢測所造成的各種誤差，可以快速、準(zhǔn)確地檢測汽車車架縱梁加工質(zhì)量是否合格，實現(xiàn)了汽車車架縱梁加工質(zhì)量的自動檢測功能，項目技術(shù)成熟度高，不存在技術(shù)風(fēng)險，其檢測性能高效、準(zhǔn)確，可以滿足生產(chǎn)現(xiàn)場的需求，對提高我國汽車工業(yè)檢測水平與生產(chǎn)效率有著十分重要的意義。 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種汽車車架縱梁檢測精確定位裝置，由連接板、轉(zhuǎn)軸、小同步帶輪、同步帶、大同步帶輪、支架、連軸器、編碼器和絹紙墊組成，其特征在于連接板與數(shù)控沖床的運動平臺相連接，大同步帶輪與數(shù)控沖床的靜止平臺上的同步帶相接觸，大同步帶輪與2個小的同步帶輪和同步帶相連，連軸器與編碼器相連接，在裝置的支架和連接板之間放置一個絹紙墊，轉(zhuǎn)軸設(shè)在連接板的一側(cè)。所述的縱梁按以下流程進(jìn)行檢測
(1)首先進(jìn)行視覺檢測；其檢測設(shè)備包括汽車車架縱梁檢測支撐架部分、精確定位裝置部分和軟件處理三部分，其中①汽車車架縱梁檢測支撐架部分包括相機(jī)支撐部分和減振單元，汽車縱梁進(jìn)入拍攝區(qū)域時，開始檢測傳感器通知CCD開始工作；當(dāng)縱梁退出檢測區(qū)域時，停止傳感器通知C⑶停止拍照，上位機(jī)開始處理縱梁圖像數(shù)據(jù)，得到最終檢測的結(jié)果；②精確定位裝置完成縱梁運動時準(zhǔn)確定位，同時發(fā)出準(zhǔn)確的定位脈沖驅(qū)動相機(jī)，完成圖像的準(zhǔn)確采集；③軟件處理完成縱梁圖像的處理，計算出工藝孔的孔位信息和尺寸大小，并與標(biāo)準(zhǔn)信息對比得出處理結(jié)果。在檢測開始，先對標(biāo)準(zhǔn)樣板進(jìn)行理想的光源調(diào)節(jié)，理想的圖像采集得到標(biāo)準(zhǔn)縱梁的數(shù)據(jù)，然后存儲在主機(jī)里，以備檢測時使用。(2)通過汽車車架縱梁檢測精確定位裝置發(fā)出正確脈沖觸發(fā)CCD攝像系統(tǒng)，獲得實際加工的縱梁圖像；
由于要檢測縱梁的尺寸較大，需要對多幀縱梁局部圖像進(jìn)行拼接操作，才能得到縱梁全景圖像，通過自動精確定位裝置發(fā)出正確脈沖觸發(fā)CCD攝像系統(tǒng)對縱梁進(jìn)行掃描采集圖像，同時由精確定位裝置記錄每幅圖像的精確坐標(biāo)位置，當(dāng)對整個縱梁掃描結(jié)束后，對這些序列圖像進(jìn)行拼接得到整個縱梁圖像；然后將處理后縱梁圖像數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行比對、處理、分析，最后給出檢測結(jié)果。本發(fā)明的積極效果是其成功實現(xiàn)了縱梁圖像采集時的精確定位，也保證了縱梁的檢測質(zhì)量和檢測速度，具有檢測性能高效、準(zhǔn)確，可以滿足生產(chǎn)現(xiàn)場的需求，對提高我國汽車工業(yè)檢測水平與生產(chǎn)效率有著十分重要的意義，產(chǎn)品市場前景十分廣闊。


圖1為本發(fā)明的精確定位裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的縱梁檢測流程圖。圖3為本發(fā)明的車架縱梁CAD截斷圖。圖4為本發(fā)明的車架縱梁拼接后的CAD設(shè)計圖。圖5為本發(fā)明的^01021-52A型號的檢測區(qū)域圖像。圖6為本發(fā)明的^01021-52A型號的檢測區(qū)域圖像。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述如圖1、2所示，一種汽車車架縱梁檢測精確定位裝置，由連接板1、轉(zhuǎn)軸2、小同步帶輪3、同步帶4、大同步帶輪5、支架6、連軸器7、編碼器8和絹紙墊9組成，其特征在于連接板1與數(shù)控沖床的運動平臺相連接，大同步帶輪5與數(shù)控沖床的靜止平臺上的同步帶相接觸，大同步帶輪5與2個小的同步帶輪3和同步帶4相連，連軸器7與編碼器8相連接，在裝置的支架6和連接板1之間放置一個絹紙墊9，轉(zhuǎn)軸設(shè)在連接板的一側(cè)。
實施例連接板1與數(shù)控沖床的運動平臺相連接，保證該裝置與縱梁一起運動；大同步帶輪5與數(shù)控沖床的靜止平臺上的同步帶4相接觸，保證縱梁運動時，該裝置能夠采集縱梁的移動信息(編碼器的脈沖數(shù))，大同步帶輪5的轉(zhuǎn)動信息通過2個小同步帶輪3和同步帶4，連軸器7與編碼器8相連接，這樣就將直線運動信息轉(zhuǎn)化為編碼器8的脈沖數(shù)，從而獲得縱梁運動的實時信息用于縱梁的圖像采集。在縱梁運動的過程中，數(shù)控沖床上靜止平臺不是絕對平整的，上面有許多凹凸不平的地方，這樣大同步帶輪5與靜止平臺上同步帶4接觸時的間隙有大有小，所以在裝置的支架下面設(shè)計了一個絹紙墊9，它相當(dāng)于一個彈簧的作用，保證它們之間的接觸緊密。在縱梁的運動平臺上安裝一臺編碼器的精確定位裝置，實時的跟蹤縱梁的運動情況，然后將得到的電信號發(fā)送給上位機(jī)控制相機(jī)的拍攝，具體的算法原理為當(dāng)縱梁正向移動時，CCD正常采集圖像，當(dāng)縱梁反向移動時，上位機(jī)開始記錄編碼器8方向移動的脈沖數(shù)，用于補償由于縱梁速度過快而多走的區(qū)域，當(dāng)縱梁再次正向移動時，上位機(jī)必須將反向脈沖數(shù)抵消后才能繼續(xù)采集縱梁圖像。這樣才能保證采集的縱梁圖像的準(zhǔn)確性。本發(fā)明的裝置就是保證獲得準(zhǔn)確圖像的前提。在數(shù)控沖床加工的過程中，由于縱梁的移動是由伺服電機(jī)帶動實現(xiàn)精確定位，從而保證縱梁的加工精度。在汽車縱梁檢測系統(tǒng)中，是采用CCD的掃描對縱梁的圖像進(jìn)行采集的，如果在縱梁的移動過程中，縱梁由于速度過快，超出了定位的位置，這時，機(jī)床的伺服系統(tǒng)將會帶著縱梁往回運動一小段，回到精確定位的位置。但是這時采集的圖像上就已經(jīng)有一段重疊的區(qū)域了，這樣的圖像將不能對縱梁進(jìn)行精確的測量。在檢測開始，先對標(biāo)準(zhǔn)樣板進(jìn)行理想的光源調(diào)節(jié)，理想的圖像采集得到標(biāo)準(zhǔn)縱梁的數(shù)據(jù)，然后存儲在主機(jī)里，以備檢測時使用。首先是通過汽車車架縱梁檢測精確定位裝置發(fā)出正確脈沖觸發(fā)CCD攝像系統(tǒng)，獲得實際加工的縱梁圖像。由于要檢測縱梁的尺寸較大，需要對多幀縱梁局部圖像進(jìn)行拼接操作，才能得到縱梁全景圖像。通過自動精確定位裝置發(fā)出正確脈沖觸發(fā)CCD攝像系統(tǒng)對縱梁進(jìn)行掃描采集圖像，同時由精確定位裝置記錄每幅圖像的精確坐標(biāo)位置，當(dāng)對整個縱梁掃描結(jié)束后，對這些序列圖像進(jìn)行拼接得到整個縱梁圖像。然后將處理后縱梁圖像數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行比對、處理、分析，最后給出檢測結(jié)果。具體流程如圖1所示。
在線檢測時，需要將拼接完的縱梁檢測圖像與縱梁標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行比對，確定檢測的縱梁是否合格。采用將車架縱梁的CAD設(shè)計圖直接轉(zhuǎn)化為縱梁標(biāo)準(zhǔn)圖像數(shù)據(jù)的方式，建立車架縱梁圖像標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫。軟件系統(tǒng)根據(jù)縱梁檢測系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)的要求，確定系統(tǒng)軟件所要完成的主要功能為控制系統(tǒng)在恰當(dāng)?shù)臅r刻準(zhǔn)確、快速地拍攝到實時圖像；能完成對實時圖像的處理，實現(xiàn)測量任務(wù)并保存結(jié)果，以備查詢；允許現(xiàn)場工作人員對系統(tǒng)隨時中斷、狀態(tài)調(diào)整、參數(shù)設(shè)置等，要求現(xiàn)場各類開關(guān)及時準(zhǔn)確的響應(yīng)并完成相應(yīng)的功能；友好的人機(jī)交互界面。按檢測系統(tǒng)功能要求，軟件主要模塊可分為外部控制模塊、圖像采集級處理模塊、系統(tǒng)標(biāo)定模塊、檢測分類模塊。其中外部控制模塊實現(xiàn)縱梁到位檢測、照明等外部控制，以及對圖像采集、停止等的觸發(fā)進(jìn)行控制。圖像的采集及處理模塊完成圖像的采集、顯示、存儲，利用算法實現(xiàn)車架縱梁類型識別、分類。系統(tǒng)標(biāo)定模塊通過攝像機(jī)標(biāo)定，確定攝像機(jī)內(nèi)部參數(shù)，以確定空間坐標(biāo)系中物點同它在圖像平面上像點之間的對應(yīng)關(guān)系。數(shù)據(jù)統(tǒng)計和精度分析數(shù)據(jù)最終分析、統(tǒng)計、判別，實現(xiàn)最終檢測目標(biāo)。該測量系統(tǒng)在基本硬件的支持下，獲得圖像數(shù)據(jù)并實現(xiàn)圖像處理和分析，軟件用VisUalC++6.0開發(fā)，界面友好，操作簡單，使得以往復(fù)雜的、高強(qiáng)度的人工目測，變得方便、
5高效，而且瞄準(zhǔn)精度、測量精度都有很大提高。軟件提供完整的功能菜單，在界面的左方為圖像顯示區(qū)域；在界面的右方為系統(tǒng)參數(shù)面板，顯示了當(dāng)前測量結(jié)果和參數(shù)設(shè)置值，見圖2所示。在線檢測時，需要將拼接完的縱梁檢測圖像與縱梁標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行比對，確定檢測的縱梁是否合格。本發(fā)明采用將車架縱梁的CAD設(shè)計圖直接轉(zhuǎn)化為縱梁標(biāo)準(zhǔn)圖像數(shù)據(jù)的方式，建立車架縱梁圖像標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫。汽車車架縱梁長度一般在400(Tl2000mm之間，通常在繪圖中采用截斷畫法，如圖3所示。截斷畫法導(dǎo)致相關(guān)圖形數(shù)據(jù)的分?jǐn)?，造成長度數(shù)據(jù)信息不連貫，位置數(shù)據(jù)發(fā)生變化。解決的方法就是在截斷處附近，建立截斷圖形拼接的兩個參考點，要求兩參考點在圖形拼接以后應(yīng)在同一輪廓線上，人工選取這兩點坐標(biāo)，以獲取兩點間水平距離數(shù)據(jù)，輸入繪圖比例，求解變換系數(shù)。在截斷圖形拼接后，軟件對圖形中的孔進(jìn)行自動搜索，提取孔的信息，包括孔的坐標(biāo)值、半徑等，并對數(shù)據(jù)按一定的規(guī)律進(jìn)行排序。
表1數(shù)擺庫中的裝配孔位2信息
權(quán)利要求
1. 一種汽車車架縱梁檢測精確定位裝置，由連接板、轉(zhuǎn)軸、小同步帶輪、同步帶、大同步帶輪、支架、連軸器、編碼器和絹紙墊組成，其特征在于連接板與數(shù)控沖床的運動平臺相連接，大同步帶輪與數(shù)控沖床的靜止平臺上的同步帶相接觸，大同步帶輪與2個小的同步帶輪和同步帶相連，連軸器與編碼器相連接，在裝置的支架和連接板之間放置一個絹紙墊，轉(zhuǎn)軸設(shè)在連接板的一側(cè)；所述的縱梁按以下流程進(jìn)行檢測(1)首先進(jìn)行視覺檢測；其檢測設(shè)備包括汽車車架縱梁檢測支撐架部分、精確定位裝置部分和軟件處理三部分，其中①汽車車架縱梁檢測支撐架部分包括相機(jī)支撐部分和減振單元，汽車縱梁進(jìn)入拍攝區(qū)域時，開始檢測傳感器通知CCD開始工作；當(dāng)縱梁退出檢測區(qū)域時，停止傳感器通知C⑶停止拍照，上位機(jī)開始處理縱梁圖像數(shù)據(jù)，得到最終檢測的結(jié)果； ②精確定位裝置完成縱梁運動時準(zhǔn)確定位，同時發(fā)出準(zhǔn)確的定位脈沖驅(qū)動相機(jī)，完成圖像的準(zhǔn)確采集；③軟件處理完成縱梁圖像的處理，計算出工藝孔的孔位信息和尺寸大小，并與標(biāo)準(zhǔn)信息對比得出處理結(jié)果；在檢測開始，先對標(biāo)準(zhǔn)樣板進(jìn)行理想的光源調(diào)節(jié)，理想的圖像采集得到標(biāo)準(zhǔn)縱梁的數(shù)據(jù)，然后存儲在主機(jī)里，以備檢測時使用；(2)通過汽車車架縱梁檢測精確定位裝置發(fā)出正確脈沖觸發(fā)CCD攝像系統(tǒng)，獲得實際加工的縱梁圖像；由于要檢測縱梁的尺寸較大，需要對多幀縱梁局部圖像進(jìn)行拼接操作，才能得到縱梁全景圖像，通過自動精確定位裝置發(fā)出正確脈沖觸發(fā)CCD攝像系統(tǒng)對縱梁進(jìn)行掃描采集圖像，同時由精確定位裝置記錄每幅圖像的精確坐標(biāo)位置，當(dāng)對整個縱梁掃描結(jié)束后，對這些序列圖像進(jìn)行拼接得到整個縱梁圖像；然后將處理后縱梁圖像數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行比對、 處理、分析，最后給出檢測結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種汽車車架縱梁檢測精確定位裝置，由連接板、轉(zhuǎn)軸、小同步帶輪、同步帶、大同步帶輪、支架、連軸器、編碼器和絹紙墊組成，其特征在于連接板與數(shù)控沖床的運動平臺相連接，大同步帶輪與數(shù)控沖床的靜止平臺上的同步帶相接觸，大同步帶輪與個小的同步帶輪和同步帶相連，連軸器與編碼器相連接，在裝置的支架和連接板之間放置一個絹紙墊，轉(zhuǎn)軸設(shè)在連接板的一側(cè)。其解決了目前人工判讀的不足，克服人工檢測所造成的各種誤差，可以快速、準(zhǔn)確地檢測汽車車架縱梁加工質(zhì)量是否合格，實現(xiàn)了汽車車架縱梁加工質(zhì)量的自動檢測功能，項目技術(shù)成熟度高，不存在技術(shù)風(fēng)險，其檢測性能高效、準(zhǔn)確，可以滿足生產(chǎn)現(xiàn)場的需求，對提高我國汽車工業(yè)檢測水平與生產(chǎn)效率有著十分重要的意義。
文檔編號B23Q17/22GK102553973SQ201210036079
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月17日
發(fā)明者于雷, 付胡代, 張爽, 楊青山, 王 華, 王善剛, 王大宇, 高金剛 申請人:長春工程學(xué)院