CN102435138B - 确定机动车辆的车身件的间隙和/或齐平性的方法以及测量装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于确定机动车辆的车身件的间隙和/或齐平性的方法以及一种测量装置。在多个可预先给定的测量区域上分别借助采样装置以三维方式对要对准彼此的车身件进行采样，用于确定机动车辆的车身件的间隙和齐平性。采样装置在此对准至少一个车身接合处。根据借助采样装置采集的采样值确定测量区域内与要对准的车身件关联的三维表面单元。对于所确定的三维表面单元在空间中分别确定类型、位置和定向。根据至少两个相邻的三维表面单元的类型、位置和定向确定至少两个要对准彼此的车身件的间隙或齐平性。

Description

确定机动车辆的车身件的间隙和/或齐平性的方法以及测量装置

技术领域

在接合机动车辆的车身件时在车身件之间形成缝隙和齐平性。在质量检查的范围中，为了控制机器人或者在反馈回路中优选地以自动化方式测量间隙和齐平性。在这种测量中，所确定的测量值例如也递交给上级的制造自动化系统。

背景技术

为了测量车身件的间隙和齐平性，至今应用二维的测量方法，这些测量方法基于激光三角测量系统或者基于特殊的照明系统，借助这些照明系统使得边缘对于摄像记录特别良好地可见。激光三角测量系统仅仅提供沿着采样线或者采样曲线的测量值，例如作为弯曲表面的边缘到观察平面或测量平面上的投影。相关的分析算法因此仅仅能够实现在平面内走向的曲线的分析。在这种基础上根据至今的方法借助二维中的线拟合、圆拟合或者多项式拟合来计算间隙和齐平性。借助突出边缘的照明系统的测量方法虽然同样仅仅提供二维测量值，然而其类似于(parallel)要测量的缝隙。基本上，基于激光三角测量系统的测量方法和使用突出边缘的照明系统的测量方法都不提供三维测量数据。

在EP1355126A1中公开了一种用于测量第一部件和第二部件之间的接合区域的二维方法，其中第一部件具有第一表面并且第二部件具有第二表面。在此构造匹配于第一表面的走向的第一直线。附加地构造有匹配于第二表面的走向的第二直线。此外构造有第三直线，其在接合区域中与第一直线和第二直线相交。第三直线与第一直线成第一角度。以相应的方式，第三直线与第二直线成第二角度。此外，第三直线距第一部件具有第一距离，而第三直线距第二部件具有第二距离。两个角度和两个距离都形成彼此间的预先确定的关系。根据第三直线的位置可以确定接合区域的至少一个特征。

另外的二维测量方法在US4,498,776和US5,129,010中公开。对于每个车辆的每个要测量的缝隙需要一个传感器。由此，会对于每个测量位置根据要检验的车辆类型而要使用两位数的采样装置。由此形成这种测试站的高成本，其尤其在转换为新的车辆类型时带来高的间接成本。使用激光三角测量系统的二维测量方法的另一缺点在于，必须始终将激光三角测量系统定向为使得所投影的激光线垂直于要测量的缝隙。否则，缝隙借助二维的测量方法测量为比其实际要宽。在US4,498,776和US5,129,010中公开的测量方法中此外有问题的是，仅仅逐点地沿着与要测量的缝隙理想情况下垂直相切的采样线路测量齐平性。如果两个通过缝隙分离的车身件相对于彼此围绕通过采样线路走向的轴线相对于彼此旋转，则以上述方式确定的齐平性测量值不改变，该测量值因此只是不充分地代表两个彼此对准的车身件之间的齐平性。

发明内容

本发明因此基于如下任务：提出一种精确并且可以成本低廉地实施的、用于确定机动车辆的车身件的间隙和齐平性的方法以及该方法的一种合适的实现。

根据本发明，该任务通过一种根据本发明的实施例说明的特征的方法，一种带有根据本发明的实施例说明的特征的控制程序以及一种具有根据本发明的实施例说明的特征的测量设备来解决。本发明的有利改进方案在后续的实施例中说明。

根据本发明，为了确定机动车辆的车身件的间隙和齐平性，在多个可预先给定的测量区域上分别借助采样装置以三维方式对要对准彼此的车身件进行采样。采样装置在此对准至少一个车身接合处并且不仅仅沿着采样线或者采样曲线而且在平面的测量区域内对要对准的车身件进行采样。根据借助采样装置采集的采样值确定测量区域内与要对准的车身件关联的三维的表面单元。对于要确定的三维表面单元在空间中分别确定类型、位置和定向。根据至少两个相邻的三维表面单元的类型、位置和定向确定至少两个要对准彼此的车身件的间隙或齐平性。根据本发明通过三维的轮廓测定法取代二维测量方法能够实现将明显更稳定和更灵活的3D算法用于计算间隙和齐平性。

附图说明

下面根据附图借助实施例进一步阐述本发明。其中：

图1示出了用于确定机动车辆的车身件的间隙和齐平性的测量设备的示意图，

图2示出了用于测量间隙和齐平性的流程图，

图3示出了用于测量间隙和齐平性以及接下来将校正值传送给机器人控制装置的流程图，

图4示出了两个车身件和与测量区域内的车身件关联的三维的表面单元的示意图。

具体实施方式

图1中所示的用于确定机动车辆的车身件101、102的间隙和齐平性的测量设备包括用于在多个可预先给定的测量区域141上以三维方式对要对准彼此的车身件101、102进行采样的多个采样装置104。在此，采样装置104对准多个车身接合处103并且例如通过激光扫描器来实现。测量区域141车辆特定地来参数化。因此，采样装置104可以借助预先给定的车辆特定的参数化部156对准车身接合处103。车辆特定的参数化部156在与采样装置104连接的计算机单元105的数据存储器154中连接。通过借助计算机单元105激励采样装置104实现同时测量多个车身接合处103。

计算机单元105除了数据存储器154之外包括处理器151、工作存储器152和输入/输出单元153，它们通过内部的总线系统彼此联网。在该实施例中，计算机单元105还与多个机器人106连接，这些机器人作为运输设备或者安装设备容纳车身件101、102并且将车身件101、102定位，用于装入到机动车辆中。

在例如可以是硬盘或者闪存的数据存储器154中也存储有控制程序155，该控制程序可以加载到工作存储器152中并且具有可以通过处理器151处理的代码段。在控制程序155运行时，根据图2中所示的流程图的步骤201，使用识别出的车辆类型的车辆特定的参数化部156将采样装置104对准车身接合处103。随后，在步骤202中实现将测量任务递交给采样装置104。此后，根据步骤203将车身件101、102的3D表面轮廓作为测量对象来测量。在此，在多个可预先给定的测量区域141上分别借助采样装置104以三维方式对要彼此对准的车身件101、102进行采样。

在步骤204中根据借助采样装置104采集的采样值识别与测量区域141内的要对准的车身件101、102关联的三维的表面单元401、402(也参见图4)。对于识别出的三维的表面单元401、402，在此在空间中分别确定类型、位置和定向。随后，在步骤205中对于两个对准彼此的车身件进行根据两个相邻的三维表面单元的类型、位置和定向确定间隙和齐平性。此后，根据步骤206将间隙和齐平性的实际值与在数据存储器154中存储的期望值比较。随后，为此在步骤207中进行文档编制，例如在与计算机单元105关联的显示单元上或者通过将比较结果存储在数据存储器154中进行文档编制。

三维的表面单元401、402例如可以借助轮廓测定法来确定。轮廓测定法是一种无接触的测量方法，以便例如借助精度在微米范围中的3D激光扫描器对表面轮廓进行采样。该测量方法在激光轮廓测定法中基于光束在要测量的表面上的自动聚焦。在表面被格栅形地驶过期间，光学传感器基于表面结构确定散焦。以该方式可以确定高度差。此后，借助微调单元将聚焦单元再次重调至初始的焦距。

要对准彼此的车身件101、102的延伸测量也可以在使用发射到测量区域上的编码过的光的情况下借助三角测量来进行。要对准彼此的车身件101、102此外也可以借助干涉仪或者立体摄影术延伸地来测量。在干涉仪的情况下，从测量对象输出的波通过干涉仪叠加为干涉图。立体摄影术用于测量对象的空间真实的成像。在此产生并且分析立体的半幅(Halbbild)。每个空间点通过对应的像素在每个半幅上成像，这些像素通过视差相对于彼此轻微地侧向移动，并且可以通过这些像素从半幅中以数学上可复制的方式确定每个空间点的深度。

根据在图3中所示的流程图，其步骤301至306对应于根据图2的流程图的步骤201至206，可以根据所确定的间隙和所确定的齐平性通过定位车身件101、102的机器人106计算用于要对准彼此的车身件101、102的定位的校正值。基于在步骤306中执行的期望值与实际值之间的比较，根据步骤307计算校正值并且这些校正值随后在步骤308中发送给相应的机器人控制单元。借助校正值，通过机器人106匹配车身件101、102的定位。最后，在步骤303中实现重新测量为测量对象的车身件101、102的3D表面轮廓。

根据在图2和3中所示的流程图的用于确定车身件的间隙和齐平性的方法能够实现更稳定的测量值，因为通过扩展了一个空间维度会将明显更多的数据用于计算间隙和齐平性。此外，可以借助测量探头同时测量多个缝隙。此外可以借助测量探头测量大的车辆托盘(Fahrzeugpalette)。由此通过所需的传感器的数目最小化得到了可观的成本节约。因此也在生产转换至新的车辆类型时得到成本节约。

此外，本发明提供如下优点：与传统方法相比，测量探头的对准相对于测量探头对相应缝隙的定向在很大程度上较不关键。此外，齐平性可以以相较于借助二维测量系统更好限定的方式来测量。此外，也可以精确确定车身件相对于彼此的旋转。此外，可以在缝隙内已经测量限定角度的相邻车身件的两个边缘之间的缝隙。

本发明的应用不限于所描述的实施例。

Claims (8)

1.一种用于确定机动车辆的车身件的间隙和/或齐平性的方法，其中

-在多个能够预先给定的测量区域上分别借助采样装置以三维方式对要对准彼此的车身件进行采样，其中采样装置对准至少一个车身接合处，

-根据借助采样装置检测的采样值确定在测量区域内的与要对准的车身件关联的三维表面单元，

-对于所确定的三维表面单元在空间中分别确定类型、位置和定向，

-根据至少两个相邻的三维表面单元的类型、位置和定向确定至少两个要对准彼此的车身件的间隙和/或齐平性。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述三维的表面单元借助轮廓测定法来确定。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在使用发射到测量区域上的编码过的光的情况下借助三角测量法对要对准彼此的车身件的延伸测量。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中要对准彼此的车身件的延伸测量借助干涉仪或者立体摄影术来进行。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中测量区域被车辆特定地参数化，并且其中采样装置借助预先给定的车辆特定的参数化部对准车身接合处。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中同时进行多个车身接合处的测量。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中根据所确定的间隙和所确定的齐平性，通过容纳车身件的运输和/或安装设备得出用于要对准彼此的车身件的定位的校正值。

8.一种用于确定机动车辆的车身件的间隙和/或齐平性的测量设备，其具有：

-多个采样装置，用于在多个能够预先给定的测量区域上以三维方式对要对准彼此的车身件进行采样，其中采样装置对准至少一个车身接合处，

-与采样装置连接的计算机单元，该计算机单元用于

-根据借助采样装置采集的采样值确定测量区域内与要对准的车身件关联的三维的表面单元，

-对于所确定的三维的表面单元在空间中分别确定类型、位置和定向，以及

-根据至少两个相邻的三维的表面单元的类型、位置和定向确定至少两个要对准彼此的车身件的间隙和/或齐平性。