CN102553973B - 汽车车架纵梁检测精确定位装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车车架纵梁检测精确定位装置，由连接板、转轴、小同步带轮、同步带、大同步带轮、支架、连轴器、编码器和绢纸垫组成，其特征在于：连接板与数控冲床的运动平台相连接，大同步带轮与数控冲床的静止平台上的同步带相接触，大同步带轮与个小的同步带轮和同步带相连，连轴器与编码器相连接，在装置的支架和连接板之间放置一个绢纸垫，转轴设在连接板的一侧。其解决了目前人工判读的不足，克服人工检测所造成的各种误差，可以快速、准确地检测汽车车架纵梁加工质量是否合格，实现了汽车车架纵梁加工质量的自动检测功能，项目技术成熟度高，不存在技术风险，其检测性能高效、准确，可以满足生产现场的需求，对提高我国汽车工业检测水平与生产效率有着十分重要的意义。

Description

汽车车架纵梁检测精确定位装置及检测方法

技术领域

本发明涉及一种汽车车架纵梁检测精确定位装置及检测方法，应用于大尺寸平板件的检测。

背景技术

汽车车架纵梁上需要加工的孔多达200多个。在加工过程中，经常会出现由于冲头、钻头折断或加工遗漏等原因造成孔加工不完全的质量缺陷。带有上述质量缺陷的车架纵梁进入生产装配过程中，将严重影响正常的生产秩序，打乱生产流程的节拍，并会给企业造成很大的经济损失。

由于汽车车架纵梁上孔的位置没有明显分布规律，国内目前普遍采用的光电传感器或磁性开关等检测目标孔数量的方法并不适用于车架纵梁上孔的数量检测。因此，国内目前对汽车车架纵梁上孔的数量检测主要采用人工检测方法，这种方法很难及时检测出孔的加工数量缺陷问题。

国内目前对车架纵梁上加工的孔径尺寸和孔的位置尺寸检测有三坐标测量机检测和人工检测二种方式。受生产节拍限制，上述二种检测方法只适合于纵梁抽样检查，并不能满足生产线上批量产品的在线检测要求。

在国外，亚洲最大的汽车车架生产厂家——日本武部铁工所解决车架纵梁孔的加工质量的检测方法是采用机器视觉技术，实现了批量产品的在线检测。由于车架纵梁机器视觉检测系统价格较高，国内五十多家载重汽车生产企业目前尚未采用这种先进的检测装置对汽车车架纵梁多孔加工质量进行检测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽车车架纵梁检测精确定位装置，其解决了目前人工判读的不足，克服人工检测所造成的各种误差，可以快速、准确地检测汽车车架纵梁加工质量是否合格，实现了汽车车架纵梁加工质量的自动检测功能，项目技术成熟度高，不存在技术风险，其检测性能高效、准确，可以满足生产现场的需求，对提高我国汽车工业检测水平与生产效率有着十分重要的意义。本发明的技术方案是这样实现的：一种汽车车架纵梁检测精确定位装置，由连接板、转轴、小同步带轮、同步带、大同步带轮、支架、连轴器、编码器和绢纸垫组成，其特征在于：连接板与数控冲床的运动平台相连接，大同步带轮与数控冲床的静止平台上的同步带相接触，大同步带轮与2个小的同步带轮和同步带相连，连轴器与编码器相连接，在装置的支架和连接板之间放置一个绢纸垫，转轴设在连接板的一侧。

所述的纵梁按以下流程进行检测：

（1）首先进行视觉检测；其检测设备包括汽车车架纵梁检测支撑架部分、精确定位装置部分和软件处理三部分，其中①汽车车架纵梁检测支撑架部分包括相机支撑部分和减振单元，汽车纵梁进入拍摄区域时，开始检测传感器通知CCD开始工作；当纵梁退出检测区域时，停止传感器通知CCD停止拍照，上位机开始处理纵梁图像数据，得到最终检测的结果；②精确定位装置完成纵梁运动时准确定位，同时发出准确的定位脉冲驱动相机，完成图像的准确采集；③软件处理完成纵梁图像的处理，计算出工艺孔的孔位信息和尺寸大小，并与标准信息对比得出处理结果。

在检测开始，先对标准样板进行理想的光源调节，理想的图像采集得到标准纵梁的数据，然后存储在主机里，以备检测时使用。

(2)通过汽车车架纵梁检测精确定位装置发出正确脉冲触发CCD摄像系统，获得实际加工的纵梁图像；

由于要检测纵梁的尺寸较大，需要对多帧纵梁局部图像进行拼接操作，才能得到纵梁全景图像，通过自动精确定位装置发出正确脉冲触发CCD摄像系统对纵梁进行扫描采集图像，同时由精确定位装置记录每幅图像的精确坐标位置，当对整个纵梁扫描结束后，对这些序列图像进行拼接得到整个纵梁图像；然后将处理后纵梁图像数据与标准图像进行比对、处理、分析，最后给出检测结果。

本发明的积极效果是其成功实现了纵梁图像采集时的精确定位，也保证了纵梁的检测质量和检测速度，具有检测性能高效、准确，可以满足生产现场的需求，对提高我国汽车工业检测水平与生产效率有着十分重要的意义，产品市场前景十分广阔。

附图说明

图1为本发明的精确定位装置结构示意图。

图2为本发明的纵梁检测流程图。

图3为本发明的车架纵梁CAD截断图。

图4为本发明的车架纵梁拼接后的CAD设计图。

图5为本发明的2801021-52A型号的检测区域图像。

图6为本发明的2801021-52A型号的检测区域图像。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述：如图1、2所示，一种汽车车架纵梁检测精确定位装置，由连接板1、转轴2、小同步带轮3、同步带4、大同步带轮5、支架6、连轴器7、编码器8和绢纸垫9组成，其特征在于：连接板1与数控冲床的运动平台相连接，大同步带轮5与数控冲床的静止平台上的同步带相接触，大同步带轮5与2个小的同步带轮3和同步带4相连，连轴器7与编码器8相连接，在装置的支架6和连接板1之间放置一个绢纸垫9，转轴设在连接板的一侧。

实施例

连接板1与数控冲床的运动平台相连接，保证该装置与纵梁一起运动；大同步带轮5与数控冲床的静止平台上的同步带4相接触，保证纵梁运动时，该装置能够采集纵梁的移动信息（编码器的脉冲数），大同步带轮5的转动信息通过2个小同步带轮3和同步带4，连轴器7与编码器8相连接，这样就将直线运动信息转化为编码器8的脉冲数，从而获得纵梁运动的实时信息用于纵梁的图像采集。在纵梁运动的过程中，数控冲床上静止平台不是绝对平整的，上面有许多凹凸不平的地方，这样大同步带轮5与静止平台上同步带4接触时的间隙有大有小，所以在装置的支架下面设计了一个绢纸垫9，它相当于一个弹簧的作用，保证它们之间的接触紧密。

在纵梁的运动平台上安装一台编码器的精确定位装置，实时的跟踪纵梁的运动情况，然后将得到的电信号发送给上位机控制相机的拍摄，具体的算法原理为：当纵梁正向移动时，CCD正常采集图像，当纵梁反向移动时，上位机开始记录编码器8方向移动的脉冲数，用于补偿由于纵梁速度过快而多走的区域，当纵梁再次正向移动时，上位机必须将反向脉冲数抵消后才能继续采集纵梁图像。这样才能保证采集的纵梁图像的准确性。本发明的装置就是保证获得准确图像的前提。

在数控冲床加工的过程中，由于纵梁的移动是由伺服电机带动实现精确定位，从而保证纵梁的加工精度。在汽车纵梁检测系统中，是采用CCD的扫描对纵梁的图像进行采集的，如果在纵梁的移动过程中，纵梁由于速度过快，超出了定位的位置，这时，机床的伺服系统将会带着纵梁往回运动一小段，回到精确定位的位置。但是这时采集的图像上就已经有一段重叠的区域了，这样的图像将不能对纵梁进行精确的测量。

在检测开始，先对标准样板进行理想的光源调节，理想的图像采集得到标准纵梁的数据，然后存储在主机里，以备检测时使用。首先是通过汽车车架纵梁检测精确定位装置发出正确脉冲触发CCD摄像系统，获得实际加工的纵梁图像。

由于要检测纵梁的尺寸较大，需要对多帧纵梁局部图像进行拼接操作，才能得到纵梁全景图像。通过自动精确定位装置发出正确脉冲触发CCD摄像系统对纵梁进行扫描采集图像，同时由精确定位装置记录每幅图像的精确坐标位置，当对整个纵梁扫描结束后，对这些序列图像进行拼接得到整个纵梁图像。然后将处理后纵梁图像数据与标准图像进行比对、处理、分析，最后给出检测结果。具体流程如图1所示。

在线检测时，需要将拼接完的纵梁检测图像与纵梁标准图像进行比对，确定检测的纵梁是否合格。采用将车架纵梁的CAD设计图直接转化为纵梁标准图像数据的方式，建立车架纵梁图像标准数据库。

软件系统根据纵梁检测系统设计目标的要求，确定系统软件所要完成的主要功能为：控制系统在恰当的时刻准确、快速地拍摄到实时图像；能完成对实时图像的处理，实现测量任务并保存结果，以备查询；允许现场工作人员对系统随时中断、状态调整、参数设置等，要求现场各类开关及时准确的响应并完成相应的功能；友好的人机交互界面。

按检测系统功能要求，软件主要模块可分为：外部控制模块、图像采集级处理模块、系统标定模块、检测分类模块。

其中外部控制模块：实现纵梁到位检测、照明等外部控制，以及对图像采集、停止等的触发进行控制。

图像的采集及处理模块：完成图像的采集、显示、存储，利用算法实现车架纵梁类型识别、分类。

系统标定模块：通过摄像机标定，确定摄像机内部参数，以确定空间坐标系中物点同它在图像平面上像点之间的对应关系。

数据统计和精度分析：数据最终分析、统计、判别，实现最终检测目标。

该测量系统在基本硬件的支持下，获得图像数据并实现图像处理和分析，软件用Visua1C++6.0开发，界面友好，操作简单，使得以往复杂的、高强度的人工目测，变得方便、高效，而且瞄准精度、测量精度都有很大提高。

软件提供完整的功能菜单，在界面的左方为图像显示区域；在界面的右方为系统参数面板，显示了当前测量结果和参数设置值，见图2所示。

在线检测时，需要将拼接完的纵梁检测图像与纵梁标准图像进行比对，确定检测的纵梁是否合格。本发明采用将车架纵梁的CAD设计图直接转化为纵梁标准图像数据的方式，建立车架纵梁图像标准数据库。

汽车车架纵梁长度一般在4000~12000mm之间，通常在绘图中采用截断画法，如图3所示。截断画法导致相关图形数据的分断，造成长度数据信息不连贯，位置数据发生变化。解决的方法就是在截断处附近，建立截断图形拼接的两个参考点，要求两参考点在图形拼接以后应在同一轮廓线上，人工选取这两点坐标，以获取两点间水平距离数据，输入绘图比例，求解变换系数。在截断图形拼接后，软件对图形中的孔进行自动搜索，提取孔的信息，包括孔的坐标值、半径等，并对数据按一定的规律进行排序。

实验数据与分析

要装配孔尺寸精度检测

按纵梁制造工艺要求，其装配孔尺寸偏差应小于0.3mm。表2列出了被测纵梁2801021-52A主要装配孔理论尺寸和实测尺寸数据。如图5所示；

②主要装配孔位置尺寸检测

按纵梁制造工艺要求，其装配孔位置尺寸偏差应小于0.5mm，表3列出了被测纵梁2801021-52A主要装配孔位置的理论尺寸和实测尺寸数据。如图6所示；

③装配孔数量检测

表4列出了被测纵梁2801021-52A装配孔数量的理论值和实测值。

Claims (1)

1.一种汽车车架纵梁检测精确定位装置，由连接板、转轴、小同步带轮、同步带、大同步带轮、支架、连轴器、编码器和绢纸垫组成，其特征在于：连接板与数控冲床的运动平台相连接，大同步带轮与数控冲床的静止平台上的同步带相接触，大同步带轮与2个小同步带轮和同步带相连，连轴器与编码器相连接，在装置的支架和连接板之间放置一个绢纸垫，转轴设在连接板的一侧；

所述的纵梁按以下流程进行检测：

（1）首先进行视觉检测；其检测设备包括汽车车架纵梁检测支撑架、精确定位装置和软件处理三部分，其中①汽车车架纵梁检测支撑架包括CCD摄像系统支撑和减振单元，汽车车架纵梁进入拍摄区域时，开始检测传感器通知CCD摄像系统开始工作；当汽车车架纵梁退出检测区域时，停止传感器通知CCD摄像系统停止拍照，上位机开始处理纵梁图像数据，得到最终检测的结果；②精确定位装置完成汽车车架纵梁运动时准确定位，同时发出准确的定位脉冲驱动CCD摄像系统，完成图像的准确采集；③软件处理完成汽车车架纵梁图像的处理，计算出工艺孔的孔位信息和尺寸大小，并与标准信息对比得出处理结果；

在检测开始，先对标准纵梁进行理想的光源调节，采集理想的图像得到标准纵梁的数据，然后存储在主机里，以备检测时使用；

(2)通过精确定位装置发出正确脉冲触发CCD摄像系统，获得实际加工的汽车车架纵梁图像；

由于要检测汽车车架纵梁的尺寸较大，需要对多帧汽车车架纵梁局部图像进行拼接操作，才能得到汽车车架纵梁全景图像，通过精确定位装置发出正确脉冲触发CCD摄像系统对汽车车架纵梁进行扫描采集图像，同时由精确定位装置记录每幅图像的精确坐标位置，当对整个汽车车架纵梁扫描结束后，对这些序列图像进行拼接得到整个汽车车架纵梁图像；然后将处理后汽车车架纵梁图像数据与标准图像进行比对、处理、分析，最后给出检测结果。