CN103968771B - 仪表盘与仪表台的间隙面差测量方法 - Google Patents

Abstract

仪表盘与仪表台的间隙面差测量方法，其中仪表盘镶嵌在仪表台中，仪表盘为圆形。首先，在仪表盘边缘取一点A，取A点所在激光线上的切向量f；将f采用施密特正交化方法沿仪表盘轮廓线上的向量c和垂直于向量b的向量a分解，然后在仪表台边缘上取与仪表盘边缘A最近的点B，AB构成向量g,将g沿向量a和垂直于向量a的向量e分解即可得到仪表盘总成的安装误差，即间隙L₂和面差L₃。利用本发明的测量方法可快速实时的得到仪表盘与仪表台之间的间隙和面差。

Description

仪表盘与仪表台的间隙面差测量方法

技术领域

本发明主要涉及间隙面差测量方法，更具体的说是涉及汽车的仪表盘与仪表台间隙面差测量方法。

背景技术

随着国内经济水平的不断提高，汽车制造行业的不断发展，人们对汽车质量的要求也变得越来越高。在汽车制造业中，汽车仪表盘的设计和制造占据着非常重要的位置，汽车仪表盘的造型设计已经和汽车整体外形的设计制造融为一体，不可分割。由于经济的不断进步、社会的不断发展和人们生活水平的不断提高，在保障汽车仪表盘功能完整的前提下，人们也越来越重视汽车仪表盘产品的美观程度，期望汽车仪表盘不仅仅要具备由自由、光滑的曲面，同时需要有结构完善的衬框和轮廓边界线条流畅美观大方的汽车仪表盘面罩，这些要求使得汽车仪表盘生产企业越来越重视汽车仪表盘的外形设计与制造。传统的汽车仪表盘间隙面差的测量一般采用人工检测法或三坐标测量机测量法，此两种方法都存在自动化程度低，测量周期长等不同程度缺陷，激光扫描技术则可以有效的解决上述两种方法的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种仪表盘与仪表台的间隙面差测量方法，用来解决上述现有技术中的某个或某些缺陷。

根据本发明的仪表盘与仪表台的间隙面差测量方法，其中仪表盘镶嵌在仪表台中，仪表盘为圆形，包括以下步骤：

步骤一，采用激光传感器对仪表盘及仪表台区域进行一次整体面扫描，识别出仪表盘的轮廓边界点、仪表台的轮廓边界点；

步骤二，在识别出所有的仪表盘轮廓边界点、仪表台轮廓边界点后，运用中值滤波算法对这两组数据进行平滑滤波处理，消除噪声点带来的不利影响；然后，根据最小二乘法原理对滤波后的轮廓边界点集数据拟合得到仪表盘、仪表台轮廓曲线；

步骤三，在仪表盘轮廓曲线上，选取测量点A，确定A点的位置；

步骤四，确定A点后，在仪表台轮廓曲线上，确定距离A点最近的点，该点即为B点；

步骤五，根据A、B点的位置，计算向量g；

步骤六，计算仪表盘轮廓曲线在A点处的切向量c；

步骤七，根据激光传感器在A点处的测量数据，计算激光线在A点的切向量f；

步骤八，将向量f采用施密特正交化的方法分解为向量c和向量a；

步骤九，对步骤五中所计算得到的向量g进行求模运算，向量g的模即为A、B点两点之间的距离L₁；

步骤十，由向量a与向量g的关系计算向量g在向量a上的投影向量，投影向量的模即为仪表盘总成在A点处的安装间隙的大小，即为L₂；向量g沿垂直向量a的方向上分解得到向量e,向量e的模即仪表盘总成在A点处的安装面差L₃。

在本发明的一个具体实施例中，其中步骤一中采用机械臂带动传感器进行直线扫描。

在本发明的另一个具体实施例中，其中测量方法是针对汽车的仪表盘与仪表台。

本发明的测量方法与传统的激光测量间隙面差的算法相比，对激光线与仪表盘边缘轮廓线所成角度不存在要求，可快速实时的得到仪表盘与仪表台之间的间隙和面差。

附图说明

图1实际测量时激光线位置示意图；

图2向量a、向量c、向量f关系示意图；

图3向量g、向量a、向量e的关系示意图；以及

图4基于向量分解法的测量方法流程图。

具体实施方式

下面以测量汽车仪表盘与仪表台之间的安装间隙和安装面差为例，结合附图详细描述根据本发明的仪表盘与仪表台的间隙面差测量方法。本领域技术人员应当理解，下述图示内容和实施例仅用来解释本发明而非用来对其作出任何限制。

汽车的仪表盘通常为圆形，汽车的仪表盘镶嵌在仪表台中，二者之间具有间隙和面差。

本发明的测量方法主要采用工业机器人和激光传感器为测量系统，其中通过工业机器人的机械臂夹持激光传感器来进行扫描。测量前，需要对测量系统的参数进行配置，包括工业机器人的路径选择、运行速度、激光传感器的测量帧率、曝光值大小等。在设置好系统各项参数后，可以运用测量系统采集汽车仪表盘与仪表台的激光扫描数据。

首先，参见附图1-3介绍本发明基于向量分解法来测量汽车仪表盘和仪表台之间间隙和面差的测量原理。

由于实际情况中无法使得激光传感器线激光位于测量点的法平面中，因此，无法直接计算安装间隙和安装面差。如图1所示，在测量安装间隙和安装面差时，线激光31、32分别投射在汽车仪表盘1与仪表台2上。

图1中，向量a为汽车仪表盘1表面上在A点处的汽车仪表盘轮廓曲线11的法向量，向量b为仪表台2表面上在B点处的仪表台轮廓曲线21的法向量，向量c为汽车仪表盘轮廓曲线11在A点处的切向量，向量d为仪表台轮廓曲线21在B点处的切向量，向量f表示激光线31在A点处的切向量。

向量a、向量c、向量f三个向量共面，均在汽车仪表盘1表面在A点处的切平面中，它们的位置关系如图2所示。

图2中示出了汽车仪表盘在A点处的切平面11，从图2可以看出，向量a与向量c互相垂直，向量f可以分解由向量a、向量c来表示。因此，如果知道了三个向量的任何两个，都可以根据图1中的关系来推测得到另一个向量的方向。

在拟合出汽车仪表盘的轮廓曲11后，可以计算出轮廓曲线11在A点处的切向量，即向量c。同时，由图1可知，向量f表示激光线31在A点处的切向量，而在测量时，激光线31的测量数据可以直接获取得到，因此，向量f的大小和方向也可以计算得出。在得到向量c和向量f后，根据图2，有：

a＝f-c (1)

在已知汽车仪表盘轮廓曲线11、仪表台轮廓曲线21的前提下，在汽车仪表盘轮廓曲线11上的A点处测量汽车仪表盘总成的安装间隙L₂和安装面差L₃时，仪表台轮廓曲线21上有且只有一点B距离A点最近，最短距离记作L₁，A点指向B点的向量记作向量g，向量g与向量a的关系如图3所示。

图3示出了A点处仪表盘轮廓曲线法平面12，从图3分析可得：

L₁＝|g| (2)

$L_2=\left|{\mathrm{proj}}_{a}g\right|=\left|\frac{<g,a>}{<a,a>}a\right|---\left(3\right)$

式(3)中，proj_ag表示向量g在向量a上的投影，<g,a>表示向量g与向量a的内积。

L₁ ²＝L₂ ²+L₃ ² (4)

根据式(2)和式(3)计算出L₁和安装间隙L₂之后，按照式(4)，可以计算得到安装面差L₃，L₃的计算公式为：

$L_3=\sqrt{{L_1}^2-{L_2}^2}---\left(5\right)$

其次，参见附图1-4，根据本发明的汽车仪表盘与仪表台之间的间隙面差测量方法主要可分为以下几个步骤：

步骤一，采用激光传感器对仪表盘1及仪表台2区域进行一次整体面扫描，识别出仪表盘1的轮廓边界点、仪表台2的轮廓边界点

步骤二，在识别出所有的汽车仪表盘1的轮廓边界点、仪表台2的轮廓边界点后，运用中值滤波算法对这两组数据进行平滑滤波处理，消除噪声点带来的不利影响；然后，根据最小二乘法原理对滤波后的轮廓边界点集数据拟合得到汽车仪表盘轮廓曲线11、仪表台轮廓曲线21；

步骤三，在汽车仪表盘轮廓曲线11上，选取测量点A，确定A点的位置；

步骤四，确定A点后，在仪表台轮廓曲线21上，确定距离A点最近的点，该点即为B点；

步骤五，根据A、B点的位置，计算向量g；

步骤六，计算汽车仪表盘轮廓曲线11在A点处的切向量，该向量即为图1中所表示的向量c；

步骤七，根据激光传感器在A点处的测量数据，计算激光线31在A点的切向量，该向量即为图1中的向量f；

步骤八，根据式(1)，由向量c和向量f计算得到向量a；

步骤九，对步骤五中所计算得到的向量g进行求模运算，向量g的模即为A、B点两点之间的距离，即图3中的L₁；

步骤十，根据图3所示的向量a与向量g的关系示意图，计算向量g在向量a上的投影向量，投影向量的模即为汽车仪表盘1总成在A点处的安装间隙的大小，即为L₂；

步骤十一，根据式(5)，由L₁、L₂计算汽车仪表盘总成在A点处的安装面差L₃。

至此，完成了汽车仪表盘总成在A点处的安装间隙L₂和安装面差L₃的测量。

本发明的测量方法与传统的激光测量间隙面差的算法相比，对激光线与仪表盘边缘轮廓线所成角度理论上不存在要求，均可通过上述提出的方法进行间隙面差的计算。

Claims (3)

1.一种仪表盘与仪表台的间隙面差测量方法，其中仪表盘镶嵌在仪表台中，仪表盘为圆形，其特征在于，

步骤一，采用激光传感器对仪表盘及仪表台区域进行一次整体面扫描，识别出仪表盘的轮廓边界点、仪表台的轮廓边界点；

步骤二，在识别出所有的仪表盘轮廓边界点、仪表台轮廓边界点后，运用中值滤波算法对这两组数据进行平滑滤波处理，消除噪声点带来的不利影响；然后，根据最小二乘法原理对滤波后的轮廓边界点集数据拟合得到仪表盘、仪表台轮廓曲线；

步骤三，在仪表盘轮廓曲线上，选取测量点A，确定A点的位置；

步骤四，确定A点后，在仪表台轮廓曲线上，确定距离A点最近的点，该点即为B点；

步骤五，根据A、B点的位置，A点指向B点的向量记作向量g，计算向量g；

步骤六，计算仪表盘轮廓曲线在A点处的切向量c；

步骤七，根据激光传感器在A点处的测量数据，计算激光线在A点的切向量f；

步骤八，将向量f采用施密特正交化的方法分解为向量c和向量a；

步骤九，对步骤五中所计算得到的向量g进行求模运算，向量g的模即为A、B点两点之间的距离L₁；

步骤十，由向量a与向量g的关系计算向量g在向量a上的投影向量，投影向量的模即为仪表盘总成在A点处的安装间隙的大小，即为L₂；向量g沿垂直向量a的方向上分解得到向量e,向量e的模即仪表盘总成在A点处的安装面差L₃。

2.根据权利要求1所述的仪表盘与仪表台的间隙面差测量方法，其特征在于，其中步骤一中采用机械臂带动传感器进行直线扫描。

3.根据权利要求1所述的仪表盘与仪表台的间隙面差测量方法，其特征在于，其中测量方法是针对汽车的仪表盘与仪表台。