CN105509655B - 移动光学三坐标车门铰链轴线角度测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种移动光学三坐标车门铰链轴线角度测量装置及方法，本发明通过移动光学三坐标测量仪，例如HandyPROBE便携式测量仪解决车门铰链实车轴线角度与设计角度的准确对比分析的问题，发明内容包括：选取实车基准点并建立实车坐标系，建立圆点参照系；将实车白车身坐标系与白车身数模坐标系关联；测量车门开闭时所围绕的实车铰链轴线；通过软件Metrolog X4或Catia软件生成一个三维igs数据，测量出实车铰链轴线与设计铰链轴线的夹角；对因夹角值产生的试装问题分析并制定整改方案，解决了目前不能测出实际车门铰链轴线角度和数模设计轴线角度的偏差数值，车门系统铰链设计、试制整改没有可靠数据支持的难题。
Description
技术领域
本发明涉及车门装配领域，具体涉及车门铰链轴线角度的测量，特别涉及重型卡车的车门总成的装配。
背景技术
目前，现有铰链轴线角度测量都是通过车门上铰链和下铰链旋转三个角度或者三档(带三档限位的车门总成)，测量车门旋转后监测点铅垂线与地面的投影点，连接各点构成圆弧，求出圆心，连接上、下铰链投影的两点绘制出铰链轴线，此种测量方法测量误差较大，且只能测量出三档开启角度但无法与白车身数模坐标系关联，车门铰链轴线角度不能测量，不能为研究分析做依据。目前没有厂家能测出实际车门铰链轴线角度和数模设计轴线角度的偏差数值，本发明解决了车门系统铰链设计、试制整改没有可靠数据支持的难题。
发明内容
针对以上的一个或多个问题，提供一种移动光学三坐标车门铰链轴线角度测量装置及方法，其具有以下有益效果：
1.解决白车身车门铰链轴线实际角度与设计角度的坐标系数模关联，可以准确对比分析轴线倾角数值。
2.通过三维软件，如移动三坐标仪的自带软件Metrolog X4或Catia软件生成一个三维igs数据，为后期查找问题提供可靠依据。
3.本发明操作简单，测量快速，精度高，数值准确，为车门系统铰链设计、试制、问题整改提供可靠的技术保证。
本发明的技术方案如下：
一种移动光学三坐标车门铰链轴线角度测量装置，包括依次连接的校准移动三坐标仪模块、测量建立实车坐标系模块、测量建立实车白车身坐标系并与白车身数模坐标系关联模块、测量实车铰链轴线模块、计算实车铰链轴线偏差模块、输出数据供分析调整模块，测量对象为车门、车身，采用移动光学三坐标仪进行测量，具体为：
校准移动三坐标仪模块，对移动光学三坐标仪的测量头进行校准，保证测量精度；
测量建立实车坐标系模块，选取实车上基准点，侦测位置，建立实车三维坐标系，建立圆心坐标值；
测量建立实车白车身坐标系并与白车身数模坐标系关联模块，测量白车身上的基准点，构建坐标系，即获得实车白车身坐标系；通过测量白车身上的基准点，并分别输入基准点所在白车身三维数模里面的坐标值，将实车白车身坐标系与白车身数模坐标系关联，以统一数据利于分析对比；
测量实车铰链轴线模块，依次将车门开启三个角度，2个以上的追踪靶点设在车门上，分别记录车门三个角度状态下追踪靶点的位置，再分别对每个追踪靶点在三个开启角度状态下的位置分别创建圆，即为每个追踪靶点的运动轨迹，之后对创建的每个追踪靶点的轨迹的圆心数据构造直线，即是车门开闭时所围绕的铰链实车轴线；保证实车铰链轴线角度与数模白车身坐标系关联，并导出几何数据；
计算实车铰链轴线偏差模块，根据上述测量实车铰链轴线模块导出的数据利用现有软件，测量出实车轴线与白车身设计轴线的夹角；
输出数据供分析调整模块，输出数据供车门装配时进行分析及调整。
进一步地，所述的校准移动三坐标仪模块，连接移动三坐标仪与计算装置，对移动三坐标仪的测量头进行校准，保证测量精度；
测量建立实车坐标系模块，对要测量的白车身放置三个以上定位靶点，通过移动光学三坐标仪，侦测定位靶点确定位置，建立实车三维坐标系，确认基准参考圆心坐标值；
测量建立实车白车身坐标系并与白车身数模坐标系关联模块，通过移动光学三坐标仪，测量白车身三个基准圆孔，用三个圆心构建坐标系，即获得实车白车身坐标系；通过测量白车身上的三个基准圆孔，并分别输入这三个圆的圆心所在白车身三维数模里面的坐标值，将实车白车身坐标系与白车身数模坐标系关联，以统一数据利于分析对比；或导入白车身数模，测量白车身三维数模里面的三个基准圆孔的坐标值,将实车白车身坐标系与白车身数模坐标系关联，以统一数据利于分析对比。
测量实车铰链轴线模块，依次将车门开启三个角度，并分别记录车门三个角度状态下4个追踪靶点的位置，再分别对4个追踪靶点在三个开启角度状态下的位置分别创建圆，即为4个追踪靶点的运动轨迹，之后对创建的4个圆的圆心通过测量仪的软件构造直线，即是车门开闭时所围绕的铰链实车轴线；保证实车铰链轴线角度与数模白车身坐标系关联，并导出几何数据；
计算实车铰链轴线偏差模块，根据上述模块输出的数据利用三维软件，测量出实车轴线与白车身设计轴线的夹角；
输出数据供分析调整模块，输出数据供车门装配时进行分析及调整。
进一步地，所述测量数据为igs格式，所述移动光学三坐标仪为光学照相机，所述计算装置为电脑。
进一步地，所述的移动光学三坐标仪为HandyPROBE三坐标测量仪，采用的数据建模及关联运算为软件Catia或者Metrolog X4。
一种移动光学三坐标车门铰链轴线角度测量方法，其步骤如下：
第一步，校准移动光学三坐标仪；
第二步，选取实车基准点并建立实车坐标系；
第三步，将实车白车身坐标系与白车身数模坐标系关联；
第四步，测量车门开闭时所围绕的实车铰链轴线；
第五步，测量出实车铰链轴线与设计铰链轴线的夹角；
第六步，对因夹角值产生的试装问题分析并制定整改方案。
进一步地，第二步、第三步中根据实车白车身基准圆孔，侦测定位靶点建立实车坐标系，通过Probe测针测量实车三个基准圆孔，输入三个圆心数模坐标值，将实车白车身坐标系与白车身数模坐标系关联；
进一步地，在第四步分别记录车门三个角度状态下4个追踪靶点的位置，构建追踪靶点的运动轨迹得出铰链实车轴线。
一种移动光学三坐标车门铰链轴线角度测量方法，采用HandyPROBE三坐标测量仪对实车、车身、车门进行测量，其包括以下步骤：
1)联接C-Track、打开移动三坐标测量仪控制器及电脑，使控制器启动预热后，对C-Track及测头进行校准，保证测量精度；
2)选取实车测量3个基准圆孔，确认数模白车身基准参考点圆心坐标值；
3)先在车身上放四个基准参照点，后在车门上布置四个扫描点，输入数模实车上选取的3个基准圆孔的坐标值或导入白车身数模，光学照相机连接电脑软件生成关联数模的空间坐标系；
4)将车门旋转3个不同角度，通过其中一个扫描点的位置变化，软件操作找出该点圆心位置，三点确定一个圆心；
5)同理做出另外两个点圆心位置，连接圆心位置拟合出实车铰链轴线，通过测量软件导出Catia可识别的igs数据；
6)Catia软件中导入igs数据和白车身数模，连接数模上、下铰链轴销圆心做出铰链轴线，分别测量数模车门铰链轴线与YZ平面前后倾角和与XZ平面内外倾角数值；
7)测量分析实测铰链轴线与数模轴线的夹角值，得出上、下铰链安装点坐标值，结合试装问题研究分析，为后续问题整改提供可靠的数据支持。
进一步地，所述3)的步骤中，选取实车测量基准圆孔，分别选取左侧围焊接上主定位孔、左侧围焊接下辅定位孔、左侧围骨架分总成焊接定位孔，确认数模白车身基准参考点圆心坐标值；所述4)的步骤中，先在左侧围外板上放四个基准参照点，后在左车门外板布置四个扫描点，输入数模中的左侧围外板上选取的3个基准圆孔的坐标值或导入白车身数模，光学照相机连接电脑软件生成关联数模的空间坐标系。
进一步地，在步骤1)中配备C-Track双摄像头传感器，以采集定位靶点。
本发明通过移动光学三坐标测量仪，例如HandyPROBE便携式测量仪解决了车门铰链实车轴线角度与设计角度的准确对比分析。HandyPROBE测量仪是一个通过光学直线传播与三角测量等原理计算被测量物体的空间关系，精度高达22微米的设备，HandyPROBE测量仪配备C-Track双摄像头传感器，采集定位靶点，然后启用软件Metrolog X4，通过摄影测量获得的精确度与三角测量技术相结合,最后计算出被测量件的具体位置及形状。
附图说明
图1本发明移动光学三坐标车门铰链轴线角度测量装置结构示意图；
图2本发明移动光学三坐标车门铰链轴线测量方法的步骤图：
图3HandyPROBE测量仪通过光学直线传播与三角测量等原理计算被测量物体的空间关系图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的介绍：
实施例1：移动光学三坐标车门铰链轴线角度测量装置，包括依次连接的校准移动三坐标仪模块、测量建立实车坐标系模块、测量建立实车白车身坐标系并与白车身数模坐标系关联模块、测量实车铰链轴线模块、计算实车铰链轴线偏差模块、输出数据供分析调整模块，测量对象为车门、车身，采用移动光学三坐标仪进行测量，具体为：
校准移动三坐标仪模块，对移动光学三坐标仪的测量头进行校准，连接移动三坐标仪与计算装置，保证测量精度；
测量建立实车坐标系模块，选取实车上基准点，对要测量的白车身放置三个以上定位靶点，通过移动光学三坐标仪，侦测定位靶点确定位置，建立实车三维坐标系，确认基准参考圆心坐标值；侦测位置，建立实车三维坐标系，建立圆心坐标值；
测量建立实车白车身坐标系并与白车身数模坐标系关联模块，通过移动光学三坐标仪，测量白车身三个基准圆孔，用三个圆心构建坐标系，即获得实车白车身坐标系；通过测量白车身上的三个基准圆孔，并分别输入这三个圆的圆心所在白车身三维数模里面的坐标值,将实车白车身坐标系与白车身数模坐标系关联，以统一数据利于分析对比；或导入白车身数模，测量白车身三维数模里面的三个基准圆孔的坐标值,将实车白车身坐标系与白车身数模坐标系关联，以统一数据利于分析对比；
测量实车铰链轴线模块，依次将车门开启三个角度，测量建立实车白车身坐标系并与白车身数模坐标系关联模块，测量实车铰链轴线模块，依次将车门开启三个角度，并分别记录车门三个角度状态下4个追踪靶点的位置，再分别对4个追踪靶点在三个开启角度状态下的位置分别创建圆，即为4个追踪靶点的运动轨迹，之后对创建的4个圆的圆心通过测量仪的软件构造直线，即是车门开闭时所围绕的铰链实车轴线；保证实车铰链轴线角度与数模白车身坐标系关联，并导出几何数据；
计算实车铰链轴线偏差模块，根据上述模块到处的数据利用现有软件，测量出实车轴线与白车身设计轴线的夹角；
输出数据供分析调整模块，输出数据供车门装配时进行分析及调整。
测量数据为igs格式，所述移动光学三坐标仪为光学照相机，所述计算装置为电脑。所述的移动光学三坐标仪为HandyPROBE三坐标测量仪，采用的数据建模及关联运算为软件Catia或者Metrolog X4。
一种移动光学三坐标车门铰链轴线角度测量方法，其步骤如下：
第一步，校准移动光学三坐标仪；
第二步，选取实车基准点并建立实车坐标系，根据实车白车身基准圆孔，侦测定位靶点建立实车坐标系；
第三步，将实车白车身坐标系与白车身数模坐标系关联，通过Probe测针测量实车三个基准圆孔，输入三个圆心数模坐标值，将实车白车身坐标系与白车身数模坐标系关联；
第四步，测量车门开闭时所围绕的实车铰链轴线，分别记录车门三个角度状态下4个追踪靶点的位置，构建追踪靶点的运动轨迹得出铰链实车轴线；
第五步，测量出实车铰链轴线与设计铰链轴线的夹角；
第六步，对因夹角值产生的试装问题分析并制定整改方案。
实施例2，按以下步骤进行：
1、校准仪器：
联接C-Track、控制器及电脑，配备C-Track双摄像头传感器，以采集定位靶点，使控制器加热30分钟后，对C-Track及测头进行校准，保证测量精度；
2、建立实车坐标系：
对要测量的白车身放置定位靶点(5个)与追踪靶点(4个)，侦测定位靶点确定要测量的白车身的位置，建立实车坐标系。通过测量仪的Metrolog X4，测量白车身三个基准圆孔，用三个圆心构建坐标系，即实车白车身坐标系；
3、关联坐标系：
通过Probe测针测量白车身上的三个基准圆孔，并分别输入这三个圆的圆心所在白车身三维数模里面的坐标值(也可导入白车身数模，测量白车身三维数模里面的三个基准圆孔的坐标值),将实车白车身坐标系与白车身数模坐标系关联；
4、测量铰链轴线：
然后依次将车门开启三个角度，并分别记录车门三个角度状态下4个追踪靶点的位置，再分别对4个追踪靶点在三个开启角度状态下的位置分别创建圆，即为4个追踪靶点的运动轨迹，之后对创建的4个圆的圆心通过测量仪的Metrolog X4构造直线，即是车门开闭时所围绕的铰链实车轴线；
保证实车铰链轴线角度与数模白车身坐标系关联，并导出几何数据(igs格式)；
5、测量夹角：
通过Metrolog X4或Catia软件(igs格式的几何实体)测量出实车轴线与白车身设计轴线的夹角。
6、分析整改
结合试装问题分析因夹角值产生车门前倾或外倾等的原因，确认上、下铰链安装位置与数模坐标X、Y向偏差值，制定整改方案。
实施例3：
1.联接C-Track、打开移动三坐标测量仪控制器及电脑，使控制器启动预热后，对C-Track及测头进行校准，保证测量精度；
2.选取实车测量基准圆孔(左侧围焊接上主定位孔、左侧围焊接下辅定位孔、左侧围骨架分总成焊接定位孔)，确认数模白车身基准圆孔的参考点的圆心坐标值；
3.先在左侧围外板上放四个基准参照点，后在左车门外板布置四个扫描点，输入数模中侧围外板上选取的3个基准圆孔的坐标值(或导入白车身数模)，光学照相机连接电脑软件生成关联数模的空间坐标系；
4.将车门旋转3个不同角度，通过一个扫描点位置变化，软件操作找出该点圆心位置(三点确定一个圆心)；
5.同理做出另外两个点圆心位置，连接圆心位置拟合出实车铰链轴线，通过测量软件导出Catia可识别的igs数据；
6.Catia软件中导入igs数据和白车身数模，连接数模上、下铰链轴销圆心做出铰链轴线，分别测量数模车门铰链轴线与YZ平面前后倾角和与XZ平面内外倾角数值；
7.测量分析实测铰链轴线与数模轴线的夹角值，得出上、下铰链安装点坐标值，结合试装问题研究分析，为后续问题整改提供可靠的数据支持。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换而不脱离方案的精神，其均应涵盖在本案请求保护的技术方案范围当中。
Claims (10)
1.一种移动光学三坐标车门铰链轴线角度测量装置，包括依次连接的校准移动三坐标仪模块、测量建立实车坐标系模块、测量建立实车白车身坐标系并建立将实车白车身坐标系与白车身数模坐标系相关联的模块、测量实车铰链轴线模块、计算实车铰链轴线偏差模块、输出数据供分析调整模块，测量对象为车门、车身，采用移动光学三坐标仪进行测量，具体为：
校准移动三坐标仪模块，对移动光学三坐标仪的测量头进行校准，保证测量精度；
测量建立实车坐标系模块，选取实车上基准点，侦测位置，建立实车三维坐标系，建立圆心坐标值；
测量建立实车白车身坐标系并建立将实车白车身坐标系与白车身数模坐标系相关联的模块，测量白车身上的基准点，构建坐标系，即获得实车白车身坐标系；通过测量白车身上的基准点，并分别输入基准点所在白车身三维数模里面的坐标值,将实车白车身坐标系与白车身数模坐标系关联，以统一数据利于分析对比；
测量实车铰链轴线模块，依次将车门开启三个角度，2个以上的追踪靶点设在车门上，分别记录车门三个角度状态下追踪靶点的位置，再分别对每个追踪靶点在三个开启角度状态下的位置分别创建圆，即为每个追踪靶点的运动轨迹，之后对创建的每个追踪靶点的轨迹的圆心数据构造直线，即是车门开闭时所围绕的铰链实车轴线；保证实车铰链轴线角度与数模白车身坐标系关联，并导出几何数据；
计算实车铰链轴线偏差模块，根据上述测量实车铰链轴线模块导出的数据利用现有软件，测量出实车轴线与白车身设计轴线的夹角；
输出数据供分析调整模块，输出数据供车门装配时进行分析及调整。
2.根据上述权利要求1所述的一种移动光学三坐标车门铰链轴线角度测量装置，其特征在于：
所述的校准移动三坐标仪模块，连接移动三坐标仪与计算装置，对移动三坐标仪的测量头进行校准，保证测量精度；
测量建立实车坐标系模块，对要测量的白车身放置三个以上定位靶点，通过移动光学三坐标仪，侦测定位靶点确定位置，建立实车三维坐标系，确认基准圆孔的参考圆心坐标值；
测量建立实车白车身坐标系并建立将实车白车身坐标系与白车身数模坐标系相关联的模块，通过移动光学三坐标仪，测量白车身三个基准圆孔，用三个圆心构建坐标系，即获得实车白车身坐标系；通过测量白车身上的三个基准圆孔，并分别输入这三个圆孔的圆心所在白车身三维数模里面的坐标值,将实车白车身坐标系与白车身数模坐标系关联，以统一数据利于分析对比；或导入白车身数模，测量白车身三维数模里面的三个基准圆孔的坐标值,将实车白车身坐标系与白车身数模坐标系关联，以统一数据利于分析对比；
测量实车铰链轴线模块，依次将车门开启三个角度，在车门上设4个追踪靶点，并分别记录车门三个角度状态下4个追踪靶点的位置，再分别对4个追踪靶点在三个开启角度状态下的位置分别创建圆，即为4个追踪靶点的运动轨迹，之后对创建的4个圆的圆心通过测量仪的软件构造直线，即是车门开闭时所围绕的铰链实车轴线；保证实车铰链轴线角度与数模白车身坐标系关联，并导出几何数据；
计算实车铰链轴线偏差模块，根据上述测量实车铰链轴线模块输出的数据利用三维软件，测量出实车轴线与白车身设计轴线的夹角；
输出数据供分析调整模块，输出数据供车门装配时进行分析及调整。
3.根据上述权利要求2所述的一种移动光学三坐标车门铰链轴线角度测量装置，其特征在于：所述测量数据为igs格式，所述移动光学三坐标仪为光学照相机，所述计算装置为电脑。
4.根据上述权利要求1至3任一种所述的移动光学三坐标车门铰链轴线角度测量装置，其特征在于：所述的移动光学三坐标仪为HandyPROBE三坐标测量仪，采用的数据建模及关联运算为软件Catia或者Metrolog X4。
5.一种移动光学三坐标车门铰链轴线角度测量方法，其步骤如下：
第一步，校准移动光学三坐标仪；
第二步，选取实车基准点并建立实车坐标系；
第三步，将实车白车身坐标系与白车身数模坐标系关联；
第四步，测量车门开闭时所围绕的实车铰链轴线；
第五步，测量出实车铰链轴线与设计铰链轴线的夹角；
第六步，对因夹角值产生的试装问题分析并制定整改方案。
6.根据权利要求5所述的移动光学三坐标车门铰链轴线角度测量方法，其特征在于：第二步、第三步中根据实车白车身基准圆孔，侦测定位靶点建立实车坐标系，通过Probe测针测量实车三个基准圆孔，输入该三个圆心数模坐标值，将实车白车身坐标系与白车身数模坐标系关联。
7.根据权利要求6所述的移动光学三坐标车门铰链轴线角度测量方法，其特征在于：在第四步，依次将车门开启三个角度，在车门上设4个追踪靶点，并分别记录车门三个角度状态下4个追踪靶点的位置，再分别对4个追踪靶点在三个开启角度状态下的位置分别创建圆，即为4个追踪靶点的运动轨迹，之后对创建的4个圆的圆心通过测量仪的软件构造直线，即是车门开闭时所围绕的铰链实车轴线，即通过构建追踪靶点的运动轨迹得出铰链实车轴线。
8.一种移动光学三坐标车门铰链轴线角度测量方法，采用HandyPROBE三坐标测量仪对实车、车身、车门进行测量，其包括以下步骤：
1)联接C-Track、打开移动三坐标测量仪控制器及电脑，使控制器启动预热后，对C-Track及测头进行校准，保证测量精度；
2)选取实车测量3个基准圆孔，确认数模白车身上作为基准参考点的基准圆孔的圆心坐标值；
3)先在车身上放四个基准参照点，后在车门上布置四个扫描点，输入数模实车上选取的3个基准圆孔的坐标值或导入白车身数模，光学照相机连接电脑软件生成关联数模的空间坐标系；
4)将车门旋转3个不同角度，通过其中一个扫描点的位置变化，软件操作找出该点圆心位置，三点确定一个圆心；
5)同理做出另外三个点圆心位置，连接圆心位置拟合出实车铰链轴线，通过测量软件导出Catia可识别的igs数据；
6)Catia软件中导入igs数据和白车身数模，连接数模上、下铰链轴销圆心做出铰链轴线，分别测量数模车门铰链轴线与YZ平面前后倾角和与XZ平面内外倾角数值；
7)测量分析实测铰链轴线与数模轴线的夹角值，得出上、下铰链安装点坐标值，结合试装问题研究分析，为后续问题整改提供可靠的数据支持。
9.根据权利要求8所述的移动光学三坐标车门铰链轴线角度测量方法，其特征在于：
所述3)的步骤中，选取实车测量基准圆孔，分别选取左侧围焊接上主定位孔、左侧围焊接下辅定位孔、左侧围骨架分总成焊接定位孔，确认数模白车身上作为基准参考点的基准圆孔的圆心坐标值；
所述4)的步骤中，先在左侧围外板上放四个基准参照点，后在左车门外板布置四个扫描点，输入数模中的左侧围外板上选取的3个基准圆孔的坐标值或导入白车身数模，光学照相机连接电脑软件生成关联数模的空间坐标系。
10.根据权利要求9所述的移动光学三坐标车门铰链轴线角度测量方法，其特征在于：在步骤1)中配备C-Track双摄像头传感器，以采集靶点。
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