CN107741606A - 一种塑料热铆接组装监测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车零部件检测技术领域，具体涉及一种塑料热铆接组装监测方法及装置，利用辅助运送定位模块将待检测件运送到统一的光学检测视场位置、强准直光源模块斜射产生阴影区以及摄像模块进行图像采集，通过图像分析判断待测件是否合格，并通过SVM分类器对焊接情况进行质量评价；本发明可以实现快速高精度在线监测汽车车门等组件成品、半成品在装配过程中的漏装、缺陷识别及质量评价，提高自动装配线生产效率和质量。

Description

一种塑料热铆接组装监测方法及装置

技术领域

本发明涉及汽车零部件检测技术领域，具体涉及一种塑料热铆接组装监测方法及装置。

背景技术

随着塑料在汽车轻量化中的大量使用，对塑料铆接产品的质量判断至关重要。在常见的装配技术中，塑料热铆接组装是相对简单、低廉、高效的永久性固定装配方法，可实现多点同时进行铆接固定，无需外加零部件、填料和其他费用。但对于汽车门板、仪表板这类内外饰件而言，其表面质量要求高且结构复杂，在装配过程中容易因为焊接工艺参数控制和定位误差而形成缺陷，特别是当前国内还主要以人工焊接装配为主，造成最终产品普遍有焊接缺陷或装配质量不高。针对上述问题，专利CN106078153A(电动汽车车门结构及其装配装置及装配、检测方法)，提出了车门设计及对应于该设计形式车门的检测方法，但不涉及光学检测技术；专利CN103245263A(一种汽车门护板装配检测辅具及其检测方法)，虽然涉及到反光镜光学元件，但其检测主要通过人为操作起到方便观察的作用，不涉及图像采集及分析工作，在形式上也大不相同；文献“红外热成像技术在热铆产品质量检测中的应用”(期刊来源：科技传播，作者：何路路、任子真，2015)中明确指出采用红外线检测技术而非本专利所采用的普通相机的原因之一就是，普通可见光相机采集到的图像目标和背景颜色一致，会导致目标与背景边缘不清晰。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提出一种塑料热铆接组装监测方法及装置，以实现塑料热铆接自动装配线的测量反馈。

为实现上述目的，本发明具体技术方案如下：一种塑料热铆接组装监测方法，包括以下步骤：

1)初始化灰度阈值和相对阈值，转步骤2)；

2)训练SVM分类器并分等级，即按照对应光照下焊接局部图像的亮度统计、均方差、对比度特征将训练样本分类质量等级打分，分别对SVM分类器进行训练，得到对应所述特征的多个SVM分类器，转步骤3)；

3)定位待检测件，由辅助运送定位模块将待检测件运送到统一的光学检测视场位置，转步骤4)；

4)图像采集，在系统控制模块的控制下，通过摄像模块分别采集不同强准直光源照射下的图像，转步骤5)；

5)判断金属螺钉是否缺失，即判断采集到的图像中金属螺钉对应区域内的像素值，若金属螺钉对应区域内的像素值均小于灰度阈值则判定为金属螺钉缺失，即不合格，转步骤7)，否则转步骤6)；

6)判断是否漏焊，即将不同强准直光源照射下的图像对应像素值相减并取绝对值，若绝对值均超过相对阈值，则判定为漏焊，即不合格，转步骤7)，否则转步骤8)；

7)采用SVM分类器对焊接情况进行质量评价；

8)待检测件合格。

本发明还提供了一种塑料热铆接组装监测装置，包括强准直光源模块、摄像模块、系统控制模块和辅助运送定位模块；其中辅助运送定位模块用于将待检测件运送到统一的光学检测视场位置；强准直光源模块用于斜射铆柱形成特定暗影区；摄像模块包含CCD和镜头，用于从焊柱顶端对焊柱进行摄像，摄像物距由所选用的镜头和拍摄分辨率要求决定；系统控制模块用于控制强准直光源光强及开关、图像采集节拍、辅助运送节拍、图像分析及铆接质量判断。

进一步地，上述料热铆接组装监测装置，其特征在于所述强准直光源模块，在具体应用中根据需要可设置多组，不同组强准直光源模块采用环形对称布置。

与现有技术相比，本发明可以实现快速高精度在线监测汽车车门等组件成品、半成品在装配过程中的漏装、缺陷识别及质量评价，提高自动装配线生产效率和质量。

附图说明

图1是塑料热铆接组装装置光路布置示意图。

图2是塑料热铆接组装检测流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施实例对本发明作进一步描述。

塑料热铆接组装装置包括强准直光源模块、摄像模块、系统控制模块和辅助运送定位模块，其中辅助运送定位模块用于将待检测件运送到统一的光学检测视场位置；强准直光源模块用于斜射铆柱形成特定暗影区，具体应用中根据需要可设置多组强准直光源模块，不同组强准直光源模块采用环形对称布置；摄像模块包含CCD和镜头，用于从焊柱顶端适当物距对焊柱进行摄像，其中物距由所选用的镜头和拍摄分辨率要求决定；系统控制模块用于控制强准直光源光强及开关、图像采集节拍、辅助运送节拍、图像分析及铆接质量判断。

塑料热铆接组装装置光路布置示意图如图1图所示，图中1为摄像模块，2为强准直透镜，3是焊柱。本实施例中包含两组强准直光源模块，焊柱由铆桩和铆柱组成，强准直光源斜射到组件待检测部位焊柱，摄像器从顶部摄像。

图2是塑料热铆接组装检测流程图，包括如下步骤：

1)初始化灰度阈值和相对阈值，其中，灰度阈值和相对阈值大小可根据工况准直光源光亮度适当调整，本实施例中灰度阈值为250，相对阈值为64，转步骤2)；

2)训练支持向量机SVM(Support Vector Machine)分类器并分等级，即按照对应光照下焊接局部图像的亮度统计、均方差、对比度特征将训练样本分类质量等级打分，分别对SVM分类器进行训练，得到对应所述特征的多个SVM分类器；其中，训练支持向量机SVM包括如下步骤：

2.1)初始化粒子群的参数，本实施例中惯性权重参数设为w＝1；学习因子均为c1＝c2＝2；

2.2)确定适应度函数，通过个体粒子所对应初始的惩罚系数和核函数参数来建立支持向量机的学习模型，并引入训练样本，计算出个体粒子所对应的适应度值；

2.3)更新极值、速度和位置，即当个体的适应度值小于个体极值或者全局极值，则将个体的适应度值代替个体极值或者全局极值，并将新生成的极值进行速度的更新；

2.4)进化搜索，每个粒子根据更新后的速度和位置重新进行搜索，并迭代重复步骤2.3)直到满足退出迭代条件(以迭代总次数或迭代更新量足够小作为迭代退出条件)；

2.5)迭代完成，将最优参数c，g赋给支持向量机分类器；

3)定位待检测件，由辅助运送定位模块将待检测件运送到统一的光学检测视场位置，转步骤4)；

4)图像采集，在系统控制模块的控制下，通过摄像模块分别采集不同强准直光源照射下的图像，转步骤5)；本实施例中，开启左光源、关闭右光源，拍摄图1；开启右光源、关闭左光源，拍摄图2；

5)判断金属螺钉是否缺失，即判断采集到的图像中金属螺钉对应区域内的像素值，若金属螺钉对应区域内的像素灰度值均小于灰度阈值则判定为金属螺钉缺失，即不合格，转步骤7)，否则转步骤6)；

6)将采集到的两幅图像对应像素值相减并取绝对值，若绝对值超过相对阈值，则判定为漏焊，即不合格，转步骤7)，否则转步骤8)；

7)采用SVM分类器对焊接情况进行质量评价；

8)待检测件合格。

Claims (3)

1.一种塑料热铆接组装监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)初始化灰度阈值和相对阈值，转步骤2)；

2)训练SVM分类器并分等级，即按照对应光照下焊接局部图像的亮度统计、均方差、对比度特征将训练样本分类质量等级打分，分别对SVM分类器进行训练，得到对应所述特征的多个SVM分类器，转步骤3)；

3)定位待检测件，由辅助运送定位模块将待检测件运送到统一的光学检测视场位置，转步骤4)；

4)图像采集，在系统控制模块的控制下，通过摄像模块分别采集不同强准直光源照射下的图像，转步骤5)；

5)判断金属螺钉是否缺失，即判断采集到的图像中金属螺钉对应区域内的像素值，若金属螺钉对应区域内的像素值均小于灰度阈值则判定为金属螺钉缺失，即不合格，转步骤7)，否则转步骤6)；

6)判断是否漏焊，即将不同强准直光源照射下的图像对应像素值相减并取绝对值，若绝对值均超过相对阈值，则判定为漏焊，即不合格，转步骤7)，否则转步骤8)；

7)采用SVM分类器对焊接情况进行质量评价；

8)待检测件合格。

2.一种塑料热铆接组装监测装置，其特征在于，包括强准直光源模块、摄像模块、系统控制模块和辅助运送定位模块；其中辅助运送定位模块用于将待检测件运送到统一的光学检测视场位置；强准直光源模块用于斜射铆柱形成特定暗影区；摄像模块包含CCD和镜头，用于从焊柱顶端对焊柱进行摄像，摄像物距由所选用的镜头和拍摄分辨率要求决定；系统控制模块用于控制强准直光源光强及开关、图像采集节拍、辅助运送节拍、图像分析及铆接质量判断。

3.如权利要求2所述的塑料热铆接组装监测装置，其特征在于所述强准直光源模块，在具体应用中根据需要可设置多组，不同组强准直光源模块采用环形对称布置。