CN113008161B - 一种可视化故障处理控制系统 - Google Patents

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CN113008161B CN202110200808.4A CN202110200808A CN113008161B CN 113008161 B CN113008161 B CN 113008161B CN 202110200808 A CN202110200808 A CN 202110200808A CN 113008161 B CN113008161 B CN 113008161B
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Abstract

本发明涉及一种可视化故障处理控制系统，其包括，本发明在修复凹陷区域前通过中控处理器凹陷区域的凹陷表面轮廓坐标集合f(x，y，z)确定拉区域是否可以进行拉伸修复，确定最佳拉伸角度，在修复凹陷区域时，所述中控处理器根据凹陷区域所在位置的屈服强度确定拉伸力度以及吸附器的加热温度，控制所述机械臂上的吸附器进行拉伸，并划分拉伸阶段，每经过一个拉伸阶段对拉伸方向进行修正，确定最佳的拉伸角度避免因拉伸角度不合适造成凹陷区域的二次变形，同时，根据每一个拉伸阶段对拉伸方向进行修正，消除在拉伸过程中意外形变造成的影响，对拉伸的方向实时进行调整，确保最终的形变恢复效果。

Description

一种可视化故障处理控制系统
技术领域
本发明为汽车检修领域，具体为一种可视化故障处理控制系统。
背景技术
由于人们对汽车的需求的逐渐提升，汽车制造、汽车销售、汽车检测维修等汽车相关的产业也蓬勃发展起来，人们对汽车的需求欲望的提升和汽车的使用量提升，使得汽车检测维修行业越来越红火，其中，汽车外壳的变形，碰撞、凹陷的事故尤为体现，通常，外壳的凹陷区域通过吸盘吸附可使其恢复一定的形变，但是现有技术中，还存在以下问题；
1、现有技术中，在针对形变较大的凹陷区域时，缺少对凹陷区域的三维分析及其相关的快速算法，并且，未对凹陷区域进行分析确定最佳拉伸位置；
2、现有技术中，未针对凹陷区域的拉伸过程划分拉伸阶段，对每一个拉伸阶段的拉伸效果进行评估并修正以保证最终变形恢复效果的方法；
3、现有技术中，未考虑材料的弯曲应力，结合最佳拉伸方向以保证凹陷恢复效果。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中，未有针对外壳出现形变较大的凹陷区域时对凹陷区域恢复的相关快速算法，未针对凹陷区域的拉伸过程划分拉伸阶段，对每一个拉伸阶段的拉伸效果进行评估并修正以保证最终变形恢复效果的方法；
为此本发明提供一种可视化故障处理控制系统，其包括：
检修平台，其底部设置有升降板，用以将待检修汽车升起，所述升降板上设置有机械臂，其自由端设置有吸附器以及3D扫描仪，所述吸附器上设置有吸盘，其用以吸附至汽车凹陷区域，并对凹陷区域进行加热，所述3D扫描仪用以扫描汽车凹陷区域；
中控处理器，其与所述机械臂、吸附器以及3D扫描仪相连接，其用以控制所述机械臂的动作，控制吸附器的加热温度，控制所述3D扫描仪对凹陷区域进行扫描；
触摸显示器，其用以显示3D扫描结果，并控制系统运行；
在修复凹陷区域前，所述中控处理器通过所述3D扫描仪建立凹陷区域的凹陷表面轮廓坐标集合f(x，y，z)，判定凹陷区域是否可以进行吸附拉伸修复，其过程包括，通过建立若干二维平面，在二维平面内创建凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)，并计算斜率对照参数G，若任意二维平面对应的斜率对照参数G大于预设参量，则判定该凹陷区域不能进行拉伸修复；
若所述中控处理器判定凹陷区域可以进行拉伸修复，则继续判定凹陷区域的最佳拉伸角度以及拉伸位置，其中，所述中控处理器确定所述凹陷区域的最深凹陷点坐标a0(x，y，z)，同时确定所述最深凹陷点坐标a0(x，y，z)处的切平面以及切平面法线单位向量，将所述切平面法线作为主路径，根据凹陷区域的凹陷表面形状对主路径方向进行修正，修正时，通过建立若干二维平面，在二维平面内创建凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)，并计算斜率对照参数G判定所述二维平面的凹陷区域表面轮廓是否发生过度拉伸，对于发生过度拉伸的二维平面计算法线单位向量形成法线单位向量矩阵A(A1，A2...An)，所述中控处理器将所述法线单位向量矩阵A(A1，A2...An)中的元素与所述切平面法线单位向量进行向量求和，将向量求和结果作为最佳拉伸方向Q(x，y，z)；
当确定最佳拉伸角度后，中控处理器控制机械臂以及吸附器移动至凹陷区域进行拉伸，同时，在拉伸过程中不断对拉伸角度进行修正。
进一步地，所述吸附器包括吸盘以及加热线圈，所述吸盘表面设置有吸附橡胶，其中间设置有真空抽气通道，用以将吸盘内的气体抽出达到吸附效果，所述真空抽气通道外围设置有加热线圈，以对所述吸盘吸附的区域进行加热，所述加热线圈为电加热线圈。
进一步地，所述中控处理器判定凹陷区域是否可以进行吸附拉伸修复时，过凹陷区域的最深凹陷点坐标a0(x，y，z)建立一个与所述切平面垂直的二维平面与所述凹陷区域的凹陷表面轮廓相交，取相交后的交点建立所述二维平面内的凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)，对所述二维平面内的凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)进行处理，以所述最深凹陷点坐标a0(x，y，z)对应的二维坐标为原点X0将所述二维平面内的凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)划分为第一曲线段以及第二曲线段，将所述第一曲线段以及第二曲线段划分为若干区间，分别计算所述第一曲线段以及第二曲线段的平均斜率，
Figure GDA0003749965800000031
Figure GDA0003749965800000032
其中，K1表示第一曲线段平均斜率，K2表示第二曲线段平均频率，kj表示第一曲线段第j区间最大斜率，ki表示第二曲线段第i区间最大斜率，n表示第一曲线段区间数，N表示第二曲线段区间数。
所述中控处理器根据所述第一曲线段以及第二曲线段的平均斜率计算斜率对照参数G，以判定所述二维平面的凹陷区域表面轮廓是否发生过度拉伸；
Figure GDA0003749965800000033
其中，K1表示第一曲线段平均斜率，K2表示第二曲线段平均斜率，G0表示预设差值参数，D1表示原点X0至第一曲线段边缘的距离，D2表示原点X0至第二曲线段边缘的距离，D0表示预设距离差值，H1表示第一曲线段Y轴最大值，H2表示第二曲线段Y轴最大值，H0表示第一曲线段Y轴最大值与第二曲线段Y轴最大值预设差值；
所述中控处理器内还设置有预设拉伸判定参数G01，若任意二维平面对应的斜率对照参数G>G01则判定所述凹陷位置不能进行拉伸修复。
进一步地，所述中控处理器确定最佳拉伸角度以及拉伸位置时，通过所述3D扫描仪建立凹陷区域的凹陷表面轮廓坐标集合f(x，y，z)确定最佳拉伸角度，其中，所述中控处理器确定所述凹陷区域的最深凹陷点坐标a0(x，y，z)作为拉伸位置，同时确定所述最深凹陷点坐标a0(x，y，z)处的切平面以及切平面法线单位向量，将所述切平面法线作为主路径，根据凹陷区域的凹陷表面形状对主路径方向进行修正，其中，
所述中控处理器对已经建立的所有二维平面进行处理，对于任意二维平面内，若所述二维平面对应的斜率对照参数G1>预设过度拉伸对照参数G02，则判定该二维平面的凹陷区域表面轮廓发生过度拉伸，同时，计算所述二维平面内的凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)在所述原点X0处的法线单位向量。
进一步地，所述中控处理器对所有的二维平面进行处理，均判定对应二维平面的凹陷区域表面轮廓是否发生过度拉伸，并计算对应二维平面内的凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)在原点X0处的法线单位向量，将计算结果记录为法线单位向量矩阵A(A1，A2...An)，其中，A1表示第一二维平面内凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)在原点X0处的法线单位向量，A2表示第二二维平面内凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)在原点X0处的法线单位向量...An表示第n二维平面内凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)在原点X0处的法线单位向量；所述中控处理器根据所述法线单位向量矩阵A(A1，A2...An)中记录的第n二维平面内凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)在原点X0处的法线单位向量与所述切平面法线进行向量求和，将向量求和结果作为最佳拉伸方向Q(x，y，z)。
进一步地，中控处理器内预设拉伸计算矩阵Li(Li1，Li2)，其中，Li1表示斜率对照参数范围，Li2表示拉伸变化量最大值参数，中控处理器根据所述斜率对照参数G预测所述凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)拉伸后的在第一曲线段以及第二曲线段拉伸变化量参数最大值，其中，
中控处理器将所述斜率对照参数G与所述预设拉伸计算矩阵Li(Li1，Li2)内的斜率对照参数范围Li1作比较，若G属于斜率对照参数范围Li1，则选取拉伸变化量最大值参数Li2计算第一曲线段拉伸变化量最大值B1max，以及第二曲线段拉伸变化量最大值B2max
Figure GDA0003749965800000051
其中，Li2表示拉伸变化量最大值参数，D1表示原点X0至第一曲线段边缘的距离，H1表示第一曲线段Y轴最大值，D10表示原点X0至第一曲线段边缘的距离的预设距离，H10表示预设第二曲线段Y轴最大值，D2表示原点X0至第二曲线段边缘的距离，H2表示第二曲线段Y轴最大值，D20表示原点X0至第二曲线段边缘的距离的预设距离，H20表示预设第二曲线段Y轴最大值。
进一步地，开始拉伸后，所述中控处理器控制机械臂沿着所述最佳拉伸方向Q(x，y，z)进行拉伸，当拉伸距离经过一个拉伸阶段后，中控处理器对拉伸后的凹陷区域进行扫描，在建立所述凹陷表面轮廓坐标集合f(x，y，z)的空间坐标系内建立的拉伸后表面轮廓坐标集合f(x，y，z)，并在原有建立的若干二维平面内建立拉伸后凹陷表面轮廓坐标曲线f0(x，y)，
在任意所述二维平面内，中控处理器以原点X0坐标为基准将表面轮廓坐标曲线f(x，y)以及拉伸后表面轮廓坐标曲线f(x，y)划分为第一曲线段以及第二曲线段，中控处理器计算所述第一曲线段以及第二曲线段的拉伸变化量参数B1、B2，判定对应二维平面拉伸是否正常，其中，中控处理器按照以下公式计算拉伸变化量参数，
Figure GDA0003749965800000061
其中，B1表示第一曲线段拉伸变化量参数，B2表示第二曲线段拉伸变化量参数，X1表曲线段起始点x轴向坐标，X0表示原点X0的X轴向坐标，X2表示曲线段终点x轴向坐标，
若B1<B1max且B2<B2max，则判定该二维平面拉伸异常，中控处理器计算所述拉伸后表面轮廓坐标曲线f(x，y)中拉伸点处的切线以及法线单位向量。
进一步地，所述中控处理器对所有二维平面进行判定，若二维平面出现拉伸异常的角度范围超过预设角度J0，则提取该角度范围内的所有二维平面对应的法线单位向量，将所有法线单位向量与修正前的最佳拉伸方向Q(x，y，z)计算修正后向量和Q0(x，y，z)，将所述修正后向量和Q0(x，y，z)作为修正后拉伸方向。
进一步地，所述中控处理器内部预设有第i汽车信息对照矩阵Ci(Ci1，Ci2，Ci3，Ci4)，其中，Ci1表示车头部材料屈服强度，Ci2表示车门材料屈服强度，Ci3表示车顶材料屈服强度，Ci4表示车尾部材料屈服强度，预修理汽车时，中控处理器获取汽车型号后调用对应的第i汽车信息对照矩阵，根据凹陷区域在车身所处范围确定其对应的材料屈服强度，根据所述材料屈服强度以及凹陷区域的深度计算材料对照系数T0，
T0＝K×H×α
其中，K表示屈服强度参数，当材料屈服强度≤140Mpa时，K取0.5，当140Mpa<材料屈服强度≤240Mpa时，K取0.65，当240Mpa<材料屈服强度≤300Mpa时，K取0.75，当300Mpa<材料屈服强度时，K取0.85，H表示凹陷区域最大深度H，α表示预设换算系数。
进一步地，所述中控处理器内预设处理矩阵Ti(Ti1,Ti2,Ti3),i＝1，2...n，其中，Ti1表示材料对照系数范围，Ti2表示吸附器加热温度，Ti3表示拉伸力度；中控处理器将计算所得的材料对照系数T0与所述温度处理矩阵Ti(Ti1,Ti2)内的温度对照系数范围Ti1对比，若所述温度对照系数T0属于所述材料对照系数范围Ti1，则控制吸附器加热温度为Ti2，控制机械臂的拉伸力度为Ti3。
进一步地，所述中控处理器内部预设拉伸划分阶段矩阵Di(Di1，Di2)，其中，Di1表示凹陷深度范围，Di2表示拉伸区间数，所述中控处理器将凹陷区域的最大深度与所述预设拉伸划分阶段矩阵Di(Di1，Di2)内的凹陷深度范围Di1作比较，若所述凹陷区域的最大深度属于所述凹陷深度范围Di1，则将所述凹陷区域最大深度平均划分为Di2个阶段，每经过一个阶段对拉伸效果进行评估。
与现有技术相比，本发明的技术效果在于，本发明在修复凹陷区域前通过中控处理器凹陷区域的凹陷表面轮廓坐标集合f(x，y，z)确定最佳拉伸角度，在修复凹陷区域时，所述中控处理器根据凹陷区域所在位置的屈服强度确定拉伸力度以及吸附器的加热温度，控制所述机械臂上的吸附器进行拉伸，并划分拉伸阶段，每经过一个拉伸阶段对拉伸方向进行修正，确定最佳的拉伸角度避免因拉伸角度不合适造成凹陷区域的二次变形，同时，根据每一个拉伸阶段对拉伸方向进行修正，消除在拉伸过程中意外形变造成的影响，对拉伸的方向实时进行调整，确保最终的形变恢复效果。
尤其，本发明通过以所述最深凹陷点坐标a0(x，y，z)对应的二维坐标为原点X0将所述二维平面内的凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)划分为第一曲线段以及第二曲线段，将所述第一曲线段以及第二曲线段划分为若干区间，分别计算所述第一曲线段以及第二曲线段的平均斜率，划分曲线段并计算平均斜率用以表征凹陷区域的形状偏移程度，平均斜率相差较大的则表示该二维平面内的凹坑轮廓的凹陷方向会偏向一侧，对拉伸的方向会造成影响，对该因素进行考虑，保证最终确定拉伸方向的可靠性。
尤其，本发明通过计算斜率对照参数G，判定所述二维平面的凹陷区域表面轮廓是否发生过度拉伸；用G表征凹坑对应曲线凹陷走向，对斜率对照参数变化较大二维平面纳入影响平面，针对该二维平面计算其法线单位向量对最初的主路径进行修正，最终确定最佳拉伸方向，考虑凹坑的凹陷方向对拉伸方向的影响，确保了最终计算出的最佳拉伸方向的可靠性。
尤其，本发明在修复凹陷区域时，所述中控处理器根据凹陷区域所在位置的屈服强度确定拉伸力度以及吸附器的加热温度，控制所述机械臂上的吸附器进行拉伸，并实时对方向进行修正，根据每一个拉伸阶段对拉伸方向进行修正，消除在拉伸过程中意外形变造成的影响，对拉伸的方向实时进行调整，确保最终的形变恢复效果。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的检修平台结构正视图；
图2为本发明实施例所提供的检修平台正剖图；
图3为本发明实施例所提供的检修平台升降板结构俯视图；
图4为本发明实施例所提供的检修平台局部结构俯视图；
图5为本发明实施例所提供的检修平台A处结构放大图；
图6为本发明实施例所提供的吸附盘结构示意图；
图7为本发明实施例所提供的凹陷曲面修正示意图；
图8为本发明实施例所提供的二维平面内凹陷表面轮廓坐标曲线示意图；
图9为本发明实施例所提供的二维平面内修正后凹陷表面轮廓坐标曲线示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参阅图1-9所示，本实施例的可视化故障处理控制系统包括：
检修平台，其底部设置有升降板，用以将待检修汽车升起，所述升降板上设置有机械臂，其自由端设置有吸附器以及3D扫描仪，所述吸附器上设置有吸盘，其用以吸附至汽车凹陷区域，并对凹陷区域进行加热，所述3D扫描仪用以扫描汽车凹陷区域；
中控处理器，其与所述机械臂、吸附器以及3D扫描仪相连接，其用以控制所述机械臂的动作，控制吸附器的加热温度，控制所述3D扫描仪对凹陷区域进行扫描；
触摸显示器，其用以显示3D扫描结果，并控制系统运行；
在修复凹陷区域前，所述中控处理器通过所述3D扫描仪建立凹陷区域的凹陷表面轮廓坐标集合f(x，y，z)，判定凹陷区域是否可以进行吸附拉伸修复，其过程包括，通过建立若干二维平面，在二维平面内创建凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)，并计算斜率对照参数G，若任意二维平面对应的斜率对照参数G大于预设参量，则判定该凹陷区域不能进行拉伸修复；
若所述中控处理器判定凹陷区域可以进行拉伸修复，则继续判定凹陷区域的最佳拉伸角度以及拉伸位置，其中，所述中控处理器确定所述凹陷区域的最深凹陷点坐标a0(x，y，z)，同时确定所述最深凹陷点坐标a0(x，y，z)处的切平面以及切平面法线单位向量，将所述切平面法线作为主路径，根据凹陷区域的凹陷表面形状对主路径方向进行修正，修正时，通过建立若干二维平面，在二维平面内创建凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)，并计算斜率对照参数G判定所述二维平面的凹陷区域表面轮廓是否发生过度拉伸，对于发生过度拉伸的二维平面计算法线单位向量形成法线单位向量矩阵A(A1，A2...An)，所述中控处理器将所述法线单位向量矩阵A(A1，A2...An)中的元素与所述切平面法线单位向量进行向量求和，将向量求和结果作为最佳拉伸方向Q(x，y，z)；
当确定最佳拉伸角度后，中控处理器控制机械臂以及吸附器移动至凹陷区域进行拉伸，同时，在拉伸过程中不断对拉伸角度进行修正。
具体而言，请继续参阅图1-5所示，本实施例中的检修平台包括，包括安装座1，安装座1的顶面固定安装有支撑管3，支撑管3的数量为四个，且四个支撑管3成矩形阵列状位于升降板7的四角处，且支撑管3与升降板7不相接触，四个支撑管3对被检修的汽车支撑更加稳定可靠，食用更加安全，每两个支撑管3的相向面顶部之间通过第二连接杆8相互连接，通过第二连接杆8可以防止产生晃动，支撑管3的一侧内壁固定焊接安装有卡块4，支撑管3远离卡块4的侧面和内壁贯穿开设有滑槽2，安装座1的顶面固定安装有液压缸5，液压缸5的伸缩端固定安装有第一连接杆6，第一连接杆6为L型柱状结构第一连接杆6的底端固定安装有升降板7，升降板7的顶面和底面贯穿开设有通孔12，通孔12为长方形孔，设置通孔12方便检修人员对车辆进行检修，支撑管3的右侧面顶部固定安装有第二连接杆8，第一连接杆6的顶面固定安装有支撑柱9，支撑柱9为棱形柱状结构，支撑柱9靠近卡块4的侧面顶部固定安装有转动座10，转动座10的转轴表面转动连接有转动杆11，转动杆11的底面和支撑柱9靠近卡块4的侧面均开设有卡槽13，卡槽13的内壁固定安装有弹簧14，转动杆11的后侧面固定安装有拉动杆15，拉动杆15的表面固定安装有钢丝绳16，支撑柱9远离卡块4的侧面中部固定安装有电机17，电机17的输出轴表面固定套接安装有卷筒19，且钢丝绳16的另一端与卷筒19固定连接，电机17的顶面和底面均固定安装有加强筋18，且加强筋18的另一端与支撑柱9固定连接，该智能化汽车检修平台，转动杆11在弹簧14的作用下在转动座10的转轴表面转动，并向卡块4靠近，转动杆11的底端高于卡块4时，转动杆11的底端卡在卡块4的顶面，实现了便于对被举起的汽车进行锁止的目标，增加了独立的锁止结构，避免了液压缸损坏时难以对举起的汽车进行锁止的情况发生，避免了被举起的汽车发生掉落的情况发生，使用起来更加方便。
具体而言，本实施例对吸附器的具体结构不做限定，本领域技术人员应当明白，现有吸盘结构已经十分成熟，其只需能具备吸附功能即可，例如真空吸盘等，而现有技术中已经有加热吸盘的技术，其只需在吸盘内设置加热单元，例如设置电热丝再用耐热橡胶包袱即可对吸盘吸附区域进行加热。
请参阅图6所示，本实施例提供吸盘的一种实施方式，所述吸附器包括吸盘21以及加热线圈22，所述吸盘21表面设置有吸附橡胶23，所述吸盘21中间设置有真空抽气通道20，用以将吸盘内的气体抽出达到吸附效果，所述真空抽气通道外围设置有加热线圈22，以对所述吸盘吸附的区域进行加热，所述加热线圈22为电加热线圈，所述吸附器一端还设置有抽气装置，用以抽出吸盘21间的空气。
具体而言，请参阅图8所示，所述中控处理器判定凹陷区域是否可以进行吸附拉伸修复时，过所述最深凹陷点坐标a0(x，y，z)建立一个与所述切平面垂直的二维平面与所述凹陷区域的凹陷表面轮廓相交，取相交后的交点建立所述二维平面内的凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)，对所述二维平面内的凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)进行处理，以所述最深凹陷点坐标a0(x，y，z)对应的二维坐标为原点X0将所述二维平面内的凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)划分为第一曲线段a1以及第二曲线段a2，将所述第一曲线段a1以及第二曲线段a2划分为若干区间，分别计算所述第一曲线段a1以及第二曲线段a2的平均斜率，
Figure GDA0003749965800000121
Figure GDA0003749965800000122
其中，K1表示第一曲线段平均斜率，K2表示第二曲线段平均频率，kj表示第一曲线段第j区间最大斜率，ki表示第二曲线段第i区间最大斜率，n表示第一曲线段区间数，N表示第二曲线段区间数。
所述中控处理器根据所述第一曲线段以及第二曲线段的平均斜率计算斜率对照参数G，以判定所述二维平面的凹陷区域表面轮廓是否发生过度拉伸；
Figure GDA0003749965800000123
其中，K1表示第一曲线段平均斜率，K2表示第二曲线段平均斜率，G0表示预设差值参数，D1表示原点X0至第一曲线段边缘的距离，D2表示原点X0至第二曲线段边缘的距离，D0表示预设距离差值，H1表示第一曲线段Y轴最大值，H2表示第二曲线段Y轴最大值，H0表示第一曲线段Y轴最大值与第二曲线段Y轴最大值预设差值；
所述中控处理器内还设置有预设拉伸判定参数G01，若任意二维平面对应的斜率对照参数G>G01则判定所述凹陷位置不能进行拉伸修复。
具体而言，所述中控处理器确定最佳拉伸角度以及拉伸位置时，通过所述3D扫描仪建立凹陷区域的凹陷表面轮廓坐标集合f(x，y，z)确定最佳拉伸角度，其中，所述中控处理器确定所述凹陷区域的最深凹陷点坐标a0(x，y，z)，同时确定所述最深凹陷点坐标a0(x，y，z)处的切平面以及切平面法线单位向量，将所述切平面法线作为主路径，根据凹陷区域的凹陷表面形状对主路径方向进行修正，其中，
所述中控处理器对已经建立的所有二维平面进行处理，对于任意二维平面内，若所述二维平面对应的斜率对照参数G1>预设过度拉伸对照参数G02，则判定该二维平面的凹陷区域表面轮廓发生过度拉伸，同时，计算所述二维平面内的凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)在所述原点X0处的法线单位向量。
具体而言，所述中控处理器对所有的二维平面进行处理，均判定对应二维平面的凹陷区域表面轮廓是否发生过度拉伸，并计算对应二维平面内的凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)在原点X0处的法线单位向量，将计算结果记录为法线单位向量矩阵A(A1，A2...An)，其中，A1表示第一二维平面内凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)在原点X0处的法线单位向量，A2表示第二二维平面内凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)在原点X0处的法线单位向量...An表示第n二维平面内凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)在原点X0处的法线单位向量；所述中控处理器根据所述法线单位向量矩阵A(A1，A2...An)中记录的第n二维平面内凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)在原点X0处的法线单位向量与所述切平面法线进行向量求和，将向量求和结果作为最佳拉伸方向Q(x，y，z)。
具体而言，在修复凹陷区域时，所述中控处理器根据凹陷区域所在位置的屈服强度确定拉伸力度以及吸附器的加热温度，控制所述机械臂上的吸附器进行拉伸，并实时对方向进行修正，其过程包括，
步骤一、所述中控处理器根据凹陷区域的凹陷深度，将拉伸阶段划分为若干拉伸阶段；
步骤二、所述中控处理器控制机械臂上的吸附器进行拉伸，当拉伸距离经过一个拉伸阶段后，所述中控处理器对拉伸效果进行评估，调整机械臂的拉伸角度以及吸附器的加热温度；
步骤三、每到达一个拉伸阶段，中控处理器对上一阶段的拉伸效果进行评估，调整机械臂的拉伸角度和吸附器的加热温度，直至拉伸距离达到预设值。
中控处理器内预设拉伸计算矩阵Li(Li1，Li2)，其中，Li1表示斜率对照参数范围，Li2表示拉伸变化量最大值参数，中控处理器根据所述斜率对照参数G预测所述凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)拉伸后的在第一曲线段以及第二曲线段拉伸变化量参数最大值，其中，
中控处理器将所述斜率对照参数G与所述预设拉伸计算矩阵Li(Li1，Li2)内的斜率对照参数范围Li1作比较，若G属于斜率对照参数范围Li1，则选取拉伸变化量最大值参数Li2计算第一曲线段拉伸变化量最大值B1max，以及第二曲线段拉伸变化量最大值B2max
Figure GDA0003749965800000141
其中，Li2表示拉伸变化量最大值参数，D1表示原点X0至第一曲线段边缘的距离，H1表示第一曲线段Y轴最大值，D10表示原点X0至第一曲线段边缘的距离的预设距离，H10表示预设第二曲线段Y轴最大值，D2表示原点X0至第二曲线段边缘的距离，H2表示第二曲线段Y轴最大值，D20表示原点X0至第二曲线段边缘的距离的预设距离，H20表示预设第二曲线段Y轴最大值。
具体而言，中控处理器内部预设有第i汽车信息对照矩阵Ci(Ci1，Ci2，Ci3，Ci4)，其中，Ci1表示车头部材料屈服强度，Ci2表示车门材料屈服强度，Ci3表示车顶材料屈服强度，Ci4表示车尾部材料屈服强度，预修理汽车时，中控处理器获取汽车型号后调用对应的第i汽车信息对照矩阵，根据凹陷区域在车身所处范围确定其对应的材料屈服强度，根据所述材料屈服强度以及凹陷区域的深度计算材料对照系数T0，
T0＝K×H×α
其中，K表示屈服强度参数，当材料屈服强度≤140Mpa时，K取0.5，当140Mpa<材料屈服强度≤240Mpa时，K取0.65，当240Mpa<材料屈服强度≤300Mpa时，K取0.75，当300Mpa<材料屈服强度时，K取0.85，H表示凹陷区域最大深度H，α表示预设换算系数。
具体而言，请参阅图9所示，所述中控处理器内预设处理矩阵Ti(Ti1,Ti2,Ti3),i＝1，2...n，其中，Ti1表示材料对照系数范围，Ti2表示吸附器加热温度，Ti3表示拉伸力度；中控处理器将计算所得的材料对照系数T0与所述温度处理矩阵Ti(Ti1,Ti2)内的温度对照系数范围Ti1对比，若所述温度对照系数T0属于所述材料对照系数范围Ti1，则控制吸附器加热温度为Ti2，控制机械臂的拉伸力度为Ti3。
开始拉伸后，中控处理器控制机械臂沿着所述最佳拉伸方向Q(x，y，z)进行拉伸，当拉伸距离到达所述第一拉伸距离后，中控处理器对拉伸后的凹陷区域进行扫描，在建立所述凹陷表面轮廓坐标集合f(x，y，z)的空间坐标系内建立的拉伸后表面轮廓坐标集合f(x，y，z)，并在原有建立的若干二维平面内建立拉伸后凹陷表面轮廓坐标曲线f0(x，y)，
在任意所述二维平面内，中控处理器以原点X0坐标为基准将表面轮廓坐标曲线f(x，y)以及拉伸后表面轮廓坐标曲线f(x，y)划分为第一曲线段以及第二曲线段，中控处理器计算所述第一曲线段以及第二曲线段的拉伸变化量参数B1、B2，判定对应二维平面拉伸是否正常，其中，中控处理器按照以下公式计算拉伸变化量参数，
Figure GDA0003749965800000161
其中，B1表示第一曲线段拉伸变化量参数，B2表示第二曲线段拉伸变化量参数，X1表曲线段起始点x轴向坐标，X0表示原点X0的X轴向坐标，X2表示曲线段终点x轴向坐标，
若B1<B1max且B2<B2max，则判定该二维平面拉伸异常，中控处理器计算所述拉伸后表面轮廓坐标曲线f(x，y)中拉伸点处的切线以及法线单位向量；
中控处理器对所有二维平面进行判定，若二维平面出现拉伸异常的角度范围超过预设角度J0，则提取该角度范围内的所有二维平面对应的法线单位向量，将所有法线单位向量与修正前的最佳拉伸方向Q(x，y，z)计算修正后向量和Q0(x，y，z)，将所述修正后向量和Q0(x，y，z)作为修正后拉伸方向。
具体而言，本实施例对机械臂的具体结构不做限定，其只需能进行多自由度运动即可，以使中控处理器能控制其拉伸方向。
具体而言，本实施例在对汽车凹陷区域进行修正时，预先计算最佳拉伸角度，中控处理器控制机械臂根据最深凹陷点坐标a0(x，y，z)将吸盘放置在凹陷区域，并控制吸附装置吸附后对该区域进行加热，加热完毕后开始拉伸，并在拉伸过程中实时对拉伸的角度进行修正。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可视化故障处理控制系统，其特征在于，包括：
检修平台，其底部设置有升降板，用以将待检修汽车升起，所述升降板上设置有机械臂，其自由端设置有吸附器以及3D扫描仪，所述吸附器上设置有吸盘，其用以吸附至汽车凹陷区域，并对凹陷区域进行加热，所述3D扫描仪用以扫描汽车凹陷区域；
中控处理器，其与所述机械臂、吸附器以及3D扫描仪相连接，其用以控制所述机械臂的动作，控制吸附器的加热温度，控制所述3D扫描仪对凹陷区域进行扫描；
触摸显示器，其用以显示3D扫描结果，并控制系统运行；
在修复凹陷区域前，所述中控处理器通过所述3D扫描仪建立凹陷区域的凹陷表面轮廓坐标集合f(x，y，z)，判定凹陷区域是否可以进行吸附拉伸修复，其过程包括，通过建立若干二维平面，在二维平面内创建凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)，并计算斜率对照参数G，若任意二维平面对应的斜率对照参数G大于预设参量，则判定该凹陷区域不能进行拉伸修复；
若所述中控处理器判定凹陷区域可以进行拉伸修复，则继续判定凹陷区域的最佳拉伸角度以及拉伸位置，其中，所述中控处理器确定所述凹陷区域的最深凹陷点坐标a0(x，y，z)，同时确定所述最深凹陷点坐标a0(x，y，z)处的切平面以及切平面法线单位向量，将所述切平面法线作为主路径，根据凹陷区域的凹陷表面形状对主路径方向进行修正，修正时，通过建立若干二维平面，在二维平面内创建凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)，并计算斜率对照参数G判定所述二维平面的凹陷区域表面轮廓是否发生过度拉伸，对于发生过度拉伸的二维平面计算法线单位向量形成法线单位向量矩阵A(A1，A2...An)，所述中控处理器将所述法线单位向量矩阵A(A1，A2...An)中的元素与所述切平面法线单位向量进行向量求和，将向量求和结果作为最佳拉伸方向Q(x，y，z)；
当确定最佳拉伸角度后，所述中控处理器根据凹陷区域所在位置的屈服强度确定拉伸力度以及吸附器的加热温度，中控处理器控制机械臂以及吸附器移动至凹陷区域进行拉伸，在拉伸过程中实时对方向进行修正。
2.根据权利要求1所述的可视化故障处理控制系统，其特征在于，所述吸附器包括吸盘以及加热线圈，所述吸盘表面设置有吸附橡胶，其中间设置有真空抽气通道，用以将吸盘内的气体抽出达到吸附效果，所述真空抽气通道外围设置有加热线圈，以对所述吸盘吸附的区域进行加热，所述加热线圈为电加热线圈。
3.根据权利要求1所述的可视化故障处理控制系统，其特征在于，所述中控处理器判定凹陷区域是否可以进行吸附拉伸修复时，过所述凹陷区域的最深凹陷点坐标a0(x，y，z)建立一个与所述切平面垂直的二维平面与所述凹陷区域的凹陷表面轮廓相交，取相交后的交点建立所述二维平面内的凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)，对所述二维平面内的凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)进行处理，以所述最深凹陷点坐标a0(x，y，z)对应的二维坐标为原点X0将所述二维平面内的凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)划分为第一曲线段以及第二曲线段，将所述第一曲线段以及第二曲线段划分为若干区间，分别计算所述第一曲线段以及第二曲线段的平均斜率，
Figure FDA0003681015820000021
Figure FDA0003681015820000022
其中，K1表示第一曲线段平均斜率，K2表示第二曲线段平均频率，kj表示第一曲线段第j区间最大斜率，ki表示第二曲线段第i区间最大斜率，n表示第一曲线段区间数，N表示第二曲线段区间数；
所述中控处理器根据所述第一曲线段以及第二曲线段的平均斜率计算斜率对照参数G，以判定所述二维平面的凹陷区域表面轮廓是否发生过度拉伸；
Figure FDA0003681015820000031
其中，K1表示第一曲线段平均斜率，K2表示第二曲线段平均斜率，G0表示预设差值参数，D1表示原点X0至第一曲线段边缘的距离，D2表示原点X0至第二曲线段边缘的距离，D0表示预设距离差值，H1表示第一曲线段Y轴最大值，H2表示第二曲线段Y轴最大值，H0表示第一曲线段Y轴最大值与第二曲线段Y轴最大值预设差值；
所述中控处理器内还设置有预设拉伸判定参数G01，若任意二维平面对应的斜率对照参数G>G01则判定所述凹陷位置不能进行拉伸修复。
4.根据权利要求3所述的可视化故障处理控制系统，其特征在于，所述中控处理器确定最佳拉伸角度以及拉伸位置时，通过所述3D扫描仪建立凹陷区域的凹陷表面轮廓坐标集合f(x，y，z)确定最佳拉伸角度，其中，所述中控处理器确定所述凹陷区域的最深凹陷点坐标a0(x，y，z)作为拉伸位置，同时确定所述最深凹陷点坐标a0(x，y，z)处的切平面以及切平面法线单位向量，将所述切平面法线作为主路径，根据凹陷区域的凹陷表面形状对主路径方向进行修正，其中，
所述中控处理器对已经建立的所有二维平面进行处理，对于任意二维平面内，若所述二维平面对应的斜率对照参数G1>预设过度拉伸对照参数G02，则判定该二维平面的凹陷区域表面轮廓发生过度拉伸，同时，计算所述二维平面内的凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)在所述原点X0处的法线单位向量。
5.根据权利要求4所述的可视化故障处理控制系统，其特征在于，所述中控处理器对所有的二维平面进行处理，均判定对应二维平面的凹陷区域表面轮廓是否发生过度拉伸，并计算对应二维平面内的凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)在原点X0处的法线单位向量，将计算结果记录为法线单位向量矩阵A(A1，A2...An)，其中，A1表示第一二维平面内凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)在原点X0处的法线单位向量，A2表示第二二维平面内凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)在原点X0处的法线单位向量...An表示第n二维平面内凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)在原点X0处的法线单位向量；所述中控处理器根据所述法线单位向量矩阵A(A1，A2...An)中记录的第n二维平面内凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)在原点X0处的法线单位向量与所述切平面法线进行向量求和，将向量求和结果作为最佳拉伸方向Q(x，y，z)。
6.根据权利要求5所述的可视化故障处理控制系统，其特征在于，在修复凹陷区域时，所述中控处理器根据凹陷区域所在位置的屈服强度确定拉伸力度以及吸附器的加热温度，控制所述机械臂上的吸附器进行拉伸，并实时对方向进行修正，其过程包括，
步骤一、所述中控处理器根据凹陷区域的凹陷深度，将拉伸阶段划分为若干拉伸阶段；
步骤二、所述中控处理器控制机械臂上的吸附器进行拉伸，当拉伸距离经过一个拉伸阶段后，所述中控处理器对拉伸效果进行评估，调整机械臂的拉伸角度以及吸附器的加热温度；
步骤三、每到达一个拉伸阶段，中控处理器对上一阶段的拉伸效果进行评估，调整机械臂的拉伸角度和吸附器的加热温度，直至拉伸距离达到预设值；
中控处理器内预设拉伸计算矩阵Li(Li1，Li2)，其中，Li1表示斜率对照参数范围，Li2表示拉伸变化量最大值参数，中控处理器根据所述斜率对照参数G预测所述凹陷表面轮廓坐标曲线f(x，y)拉伸后的在第一曲线段以及第二曲线段拉伸变化量参数最大值，其中，
中控处理器将所述斜率对照参数G与所述预设拉伸计算矩阵Li(Li1，Li2)内的斜率对照参数范围Li1作比较，若G属于斜率对照参数范围Li1，则选取拉伸变化量最大值参数Li2计算第一曲线段拉伸变化量最大值B1max，以及第二曲线段拉伸变化量最大值B2max
Figure FDA0003681015820000051
其中，Li2表示拉伸变化量最大值参数，D1表示原点X0至第一曲线段边缘的距离，H1表示第一曲线段Y轴最大值，D10表示原点X0至第一曲线段边缘的距离的预设距离，H10表示预设第二曲线段Y轴最大值，D2表示原点X0至第二曲线段边缘的距离，H2表示第二曲线段Y轴最大值，D20表示原点X0至第二曲线段边缘的距离的预设距离，H20表示预设第二曲线段Y轴最大值。
7.根据权利要求6所述的可视化故障处理控制系统，其特征在于，开始拉伸后，所述中控处理器控制机械臂沿着所述最佳拉伸方向Q(x，y，z)进行拉伸，当拉伸距离经过一个拉伸阶段后，中控处理器对拉伸后的凹陷区域进行扫描，在建立所述凹陷表面轮廓坐标集合f(x，y，z)的空间坐标系内建立的拉伸后表面轮廓坐标集合f(x，y，z)，并在原有建立的若干二维平面内建立拉伸后凹陷表面轮廓坐标曲线f0(x，y)，
在任意所述二维平面内，中控处理器以原点X0坐标为基准将表面轮廓坐标曲线f(x，y)以及拉伸后表面轮廓坐标曲线f(x，y)划分为第一曲线段以及第二曲线段，中控处理器计算所述第一曲线段以及第二曲线段的拉伸变化量参数B1、B2，判定对应二维平面拉伸是否正常，其中，中控处理器按照以下公式计算拉伸变化量参数，
Figure FDA0003681015820000052
其中，B1表示第一曲线段拉伸变化量参数，B2表示第二曲线段拉伸变化量参数，X1表曲线段起始点x轴向坐标，X0表示原点X0的X轴向坐标，X2表示曲线段终点x轴向坐标，
若B1<B1max且B2<B2max，则判定该二维平面拉伸异常，中控处理器计算所述拉伸后表面轮廓坐标曲线f(x，y)中拉伸点处的切线以及法线单位向量。
8.根据权利要求7所述的可视化故障处理控制系统，其特征在于，所述中控处理器对所有二维平面进行判定，若二维平面出现拉伸异常的角度范围超过预设角度J0，则提取该角度范围内的所有二维平面对应的法线单位向量，将所有法线单位向量与修正前的最佳拉伸方向Q(x，y，z)计算修正后向量和Q0(x，y，z)，将所述修正后向量和Q0(x，y，z)作为修正后拉伸方向。
9.根据权利要求1所述的可视化故障处理控制系统，其特征在于，所述中控处理器内部预设有第i汽车信息对照矩阵Ci(Ci1，Ci2，Ci3，Ci4)，其中，Ci1表示车头部材料屈服强度，Ci2表示车门材料屈服强度，Ci3表示车顶材料屈服强度，Ci4表示车尾部材料屈服强度，预修理汽车时，中控处理器获取汽车型号后调用对应的第i汽车信息对照矩阵，根据凹陷区域在车身所处范围确定其对应的材料屈服强度，根据所述材料屈服强度以及凹陷区域的深度计算材料对照系数T0，
T0＝K×H×α
其中，K表示屈服强度参数，当材料屈服强度≤140Mpa时，K取0.5，当140Mpa<材料屈服强度≤240Mpa时，K取0.65，当240Mpa<材料屈服强度≤300Mpa时，K取0.75，当300Mpa<材料屈服强度时，K取0.85，H表示凹陷区域最大深度H，α表示预设换算系数。
10.根据权利要求9所述的可视化故障处理控制系统，其特征在于，所述中控处理器内预设处理矩阵Ti(Ti1,Ti2,Ti3),i＝1，2...n，其中，Ti1表示材料对照系数范围，Ti2表示吸附器加热温度，Ti3表示拉伸力度；中控处理器将计算所得的材料对照系数T0与所述温度处理矩阵Ti(Ti1,Ti2)内的温度对照系数范围Ti1对比，若所述温度对照系数T0属于所述材料对照系数范围Ti1，则控制吸附器加热温度为Ti2，控制机械臂的拉伸力度为Ti3
所述中控处理器内部预设拉伸划分阶段矩阵Di(Di1，Di2)，其中，Di1表示凹陷深度范围，Di2表示拉伸区间数，所述中控处理器将凹陷区域的最大深度与所述预设拉伸划分阶段矩阵Di(Di1，Di2)内的凹陷深度范围Di1作比较，若所述凹陷区域的最大深度属于所述凹陷深度范围Di1，则将所述凹陷区域最大深度平均划分为Di2个阶段，每经过一个阶段对拉伸效果进行评估。
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