CN114485427A - 一种用于车身尺寸测量的测量基准构建方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于车身尺寸测量的测量基准构建方法，其包括步骤：100：将光学测量设备可识别的参考点群随机地粘贴在测量支架上的定位销附近，定位销用于支撑定位待测零件；200：在测量支架未放置待测零件的状态下，用光学测量设备获取目标点的第一空间位置信息和参考点群的第一空间位置信息，并由目标点的第一空间位置信息和参考点群的第一空间位置信息获得目标点和参考点群的相对位置信息；其中目标点为定位销中轴线与待测零件定位平面的交点；300：将待测零件放置于测量支架的定位销上，用光学测量设备获取测量支架后的参考点群的第二空间位置信息，并基于相对位置信息获取目标点的第二空间位置信息，并由第二空间位置信息构建测量基准坐标系。

Description

一种用于车身尺寸测量的测量基准构建方法及系统

技术领域

本发明涉及一种测量方法及系统，尤其涉及一种测量基准构建方法及系统。

背景技术

众所周知，在汽车生产制造过程中，车身及零部件的尺寸测量是重要的质量监控手段之一，而无论是测量尺寸较大的车身还是较小尺寸的冲压单件，在测量过程中都会涉及测量基准的建立。在建立测量基准时，测量基准的构建精度会直接反应到测量结果中，其影响的不仅仅是某个测值，而是基于整个基准评价的所有测值，所以测量基准构建及测量精度是整个测量环节重中之重。

在当前现有技术中，针对车身及相关冲压单件的测量，都是将被测零件放置于测量支架上进行测量，而测量基准是通过设于测量支架上的定位销进行定位完成构建的。

当前，获取测量基准系的方法主要有两种：直接获取法和间接获取法。

(a)直接获取法：直接获取法是指在被测零件没有放到测量支架前直接测量相关定位销的坐标值，用此坐标值建立基准系，然后将零件放置于支架上进行测量。此种方式适合于支架强度较好且零件重量较轻的情况下，即零件放置前后支架无形变的情况，但对于车身等较大较重零件，很难做到支架在负载情况下完全不发生形变，当放置较重零件后，会导致测量支架轻微变形，变形前后构建基准系会有差异，导致测量结果误差。

(b)间接获取法：间接获取法是指将零件放置支架后再进行基准的建立，即放置零件后，通过测量支架和被测零件上的特征组合测量构建车身坐标系，利用定位销获取基准点。此种方式建立的基准是支架已完成形变后建立的基准，所以能减少测量基准由于负重导致的位置变化而引进的累计误差。但此种方式的弊端是可达性不好，需要测量的坐标系构成点即定位销往往被零件遮挡，很多待测特征无法直接测量，无法完成基准点的构成。

基于此，针对以上现有技术中的问题，发明人采用了全新的设计思路，其期望通过点群的概念，间接的获取构成坐标系的基准点信息，从而完成基准系的构建，进而获得一种新的用于车身尺寸测量的测量基准构建方法及系统。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种用于车身尺寸测量的测量基准构建方法，该测量基准构建方法通过点群的概念，可以间接的获取构成坐标系的基准点信息，从而完成基准系的构建。

不同于现有技术，该测量基准构建方法便于实施，其可以快速、精确地构建测量基准系，可以有效确保尺寸测量的精度。采用该测量基准构建方法构建测量基准系的过程不会因零件遮挡所影响，且不会因零件过重而影响基准系精度不足，可以有效应用于现有车身尺寸测量过程中。

为了实现上述目的，本发明提出了一种用于车身尺寸测量的测量基准构建方法，其包括步骤：

100：将光学测量设备可识别的参考点群随机地粘贴在测量支架上的定位销的附近，其中所述定位销用于支撑定位待测零件；

200：在测量支架未放置待测零件的状态下，采用光学测量设备获取目标点的第一空间位置信息和参考点群的第一空间位置信息，并基于目标点的第一空间位置信息和参考点群的第一空间位置信息获得目标点和参考点群的相对位置信息；其中所述目标点为定位销中轴线与待测零件定位平面的交点；

300：将待测零件放置于测量支架的定位销上，采用光学测量设备获取测量支架后的参考点群的第二空间位置信息，并基于所述相对位置信息获取目标点的第二空间位置信息，基于目标点的第二空间位置信息构建测量基准坐标系。

在本发明上述技术方案中，本发明设计了一种用于车身尺寸测量的测量基准构建方法，该测量基准构建方法通过点群的概念，可以间接的获取构成坐标系的基准点信息，从而完成测量基准系的构建。

本发明利用空间任意集中分布点群的相对位置唯一性原理，预先将光学测量设备可识别的参考点群粘贴在被测基准点附近，利用测量设备获取参考点群的空间位置分布信息，同时获取定位销中轴线与待测零件定位平面的交点信息，作为目标点，将此目标点与参考点群建立位置关系进行绑定。在后续测量过程中，即使目标点被遮挡无法获取，只要通过光学测量设备获取参考点群信息，利用任意粘贴的参考点群信息空间相对位置具有唯一性特点，即可快速获取目标点即基准点的位置坐标信息，进而完成坐标系的建立。

需要说明的是，在上述步骤100中，粘贴参考点群时一定要确保随机性和任意性，这是因为：将参考点群按照规则进行排列会导致唯一性不好，在后续使用过程中容易出现误识别的问题。

进一步地，在本发明所述的用于车身尺寸测量的测量基准构建方法中，所述参考点群设置有若干个，以分别对应于测量支架上不同的定位销。

进一步地，在本发明所述的用于车身尺寸测量的测量基准构建方法中，步骤200还包括：基于所述相对位置信息将参考点群与与其对应的定位销进行绑定并将绑定关系存储。

进一步地，在本发明所述的用于车身尺寸测量的测量基准构建方法中，在步骤200中，所述光学测量设备基于测量支架上定位销下方圆柱面的测量数据拟合得到定位销的中轴线，并基于定位销的中轴线与被测零件定位平面的交点获得目标点的第一空间位置信息。

进一步地，在本发明所述的用于车身尺寸测量的测量基准构建方法中，所述参考点群中每一个点均为圆形贴片。

进一步地，在本发明所述的用于车身尺寸测量的测量基准构建方法中，所述圆形贴片具有可被光学测量设备识别的边缘，所述光学测量设备基于所述边缘获得圆形贴片的圆心的空间位置坐标，将圆心的空间位置坐标作为该圆形贴片的第一空间位置信息。

进一步地，在本发明所述的用于车身尺寸测量的测量基准构建方法中，所述圆形贴片上的边缘的两侧分别为黑色部分和白色部分。

进一步地，在本发明所述的用于车身尺寸测量的测量基准构建方法中，所述光学测量设备包括激光扫描设备或光学拍照设备。

需要指出的是，在本发明中，光学测量设备可以选用激光扫描设备或光学拍照设备。其中，激光扫描设备是基于激光点云设置直接获取参考点群的空间位置信息；而光学拍照设备则通过获取测量支架和贴附于其上的参考点群的图像，再进一步基于图像提取空间位置信息。

相应地，本发明另一目的在于提供一种用于车身尺寸测量的测量基准构建系统，该测量基准构建系统可以用于实施本发明上述的测量基准构建方法，采用该测量基准构建系统构建出的测量基准精度很高，进而可以确保车身尺寸测量的准确性。

为了实现上述目的，本发明提出了一种用于车身尺寸测量的测量基准构建系统，其包括：

测量支架，其上设有用于支撑定位待测零件的定位销；

参考点群，其随机地粘贴在测量支架上定位销的附近；

光学测量设备，其被设置为：

在测量支架未放置待测零件的状态下，获取目标点的第一空间位置信息和参考点群的第一空间位置信息，并基于目标点的第一空间位置信息和参考点群的第一空间位置信息获得目标点和参考点群的相对位置信息；其中所述目标点为定位销中轴线与待测零件定位平面的交点；

将待测零件放置于测量支架的定位销上，获取测量支架微变形后的参考点群的第二空间位置信息，并基于所述相对位置信息获取目标点的第二空间位置信息；

控制模块，其基于目标点的第二空间位置信息构建测量基准坐标系。

进一步地，在本发明所述的用于车身尺寸测量的测量基准构建系统中，所述控制模块中还存储有参考点群与与其对应的定位销的绑定关系。

相较于现有技术，本发明所述的用于车身尺寸测量的测量基准构建方法及系统具有如下所述的优点和有益效果：

本发明所述的用于车身尺寸测量的测量基准构建方法通过点群的概念，可以间接的获取构成坐标系的基准点信息，从而完成基准系的构建。

不同于现有技术，该测量基准构建方法便于实施，其可以快速、精确地构建测量基准系，可以有效确保尺寸测量的精度。采用该测量基准构建方法构建测量基准系的过程不会因零件遮挡所影响，且不会因零件过重而影响基准系精度不足，可以有效应用于现有车身尺寸测量过程中。

相应地，本发明所述的测量基准构建系统可以用于实施本发明上述的测量基准构建方法，采用该测量基准构建系统构建出的测量基准精度很高，其同样具有上述优点以及有益效果。

附图说明

图1示意性地显示了在当前现有测量支架上设置定位销的结构示意图。

图2示意性地显示了定位销的定位原理示意图。

图3为本发明所述的测量基准构建方法在一种实施方式下的步骤流程图。

图4示意性地显示了车身的结构示意图。

图5示意性地显示了采用本发明所述的测量基准构建系统对车身进行尺寸测量的结构示意图。

图6显示了参考点群粘贴在测量支架上的示意图。

图7显示了参考点群与目标点的相对位置关系的示意图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图和具体的实施例对本发明所述的用于车身尺寸测量的测量基准构建方法及系统做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。

图1示意性地显示了在现有技术中测量支架上设置定位销的结构示意图。

图2示意性地显示了定位销的定位原理示意图。

如图1和图2所示，在现有技术中，设计人员将定位销1设置在测量支架2上，并基于定位销1的坐标值建立测量基准系。

观察图2可以看出，现有技术中设计的定位销1设于测量支架2的圆柱5上，且定位销1与圆柱5同轴设置，二者的中轴线均为轴3，并设定能够与待测零件8接触的圆柱5顶面为待测零件定位平面4。在现有技术中，测量装置通过测量圆柱5的圆柱面6和平面4的数据，利用轴3与待测零件定位平面4相交获取基准点7，并基于建立的基准点7构建测量坐标系。

不同于现有技术，在本技术方案中，发明人设计了一种全新的测量基准构建方法，其具体操作步骤可以参见下述图3。

图3为本发明所述的测量基准构建方法在一种实施方式下的步骤流程图。

如图3所示，在本实施方式中，本发明所述的测量基准构建方法可以具体包括以下步骤100-300：

100：将光学测量设备可识别的参考点群随机地粘贴在测量支架上的定位销的附近，其中定位销用于支撑定位待测零件。

在本发明中，参考点群可以根据实际测量需求设置有若干个，以分别对应于测量支架上不同的定位销。在粘贴参考点群时一定要有随机性、任意性，这是因为：将参考点群按照规则进行排列会导致唯一性不好，在后续使用过程中容易出现误识别的问题。

200：在测量支架未放置待测零件的状态下，采用光学测量设备获取目标点的第一空间位置信息和参考点群的第一空间位置信息，并基于目标点的第一空间位置信息和参考点群的第一空间位置信息获得目标点和参考点群的相对位置信息；其中目标点为定位销中轴线与待测零件定位平面的交点。

需要说明的是，在本发明上述步骤200中，光学测量设备能够基于测量支架上定位销下方圆柱面的测量数据拟合得到定位销的中轴线，并基于定位销的中轴线与被测零件定位平面的交点获得目标点的第一空间位置信息。

300：将待测零件放置于测量支架的定位销上，采用光学测量设备获取测量支架后的参考点群的第二空间位置信息，并基于所述相对位置信息获取目标点的第二空间位置信息，基于目标点的第二空间位置信息构建测量基准坐标系。

为了进一步地证实上述测量基准构建方法的可行性，发明人还构建了一种用于车身尺寸测量的测量基准构建系统，以用于实施本发明上述的测量基准构建方法，采用该测量基准构建系统可以对车身以及相关冲压单件进行尺寸测量。

图4示意性地显示了车身的结构示意图。

如图4所示，车身的测量基准由3个点的6个方向构成，其中点A、点B、点C构成的平面为基准的Z平面，点A和点B构成的直线为Y轴，点A控制X方向，这样通过空间6个自由度的限制就构成了车身的测量基准系。其余测量结果是基于点A、B、C构成的基准系在笛卡尔坐标系下输出的。如果构成此测量基准系的基准点无法测量，那么就无法其他检测点的测量和评价，也就无法完成测量，如果此测量基准系的精度误差为0.2mm，那么所有测值就会累计这0.2mm的测量误差等，所以基准的测量及检测是测量的基础。

图5示意性地显示了采用本发明所述的测量基准构建系统对车身进行尺寸测量的结构示意图。

在本发明中，本测量基准构建系统可以包括：测量支架2、定位销1、参考点群D(如图6所示)、光学测量设备以及控制模块。其中，定位销1安装在测量支架2上，以用于支撑定位待测车身。

参阅图5可以看出，图4所示的车身对应安装在测量支架2上，且测量支架2上的三个定位销1分别对应支撑定位车身的点A、点B、点C。在本发明所述的测量基准构建系统中，参考点群可以随机地粘贴在测量支架2上定位销1的附近，如图6所示，图6显示了参考点群粘贴在测量支架上的示意图。

相应地，将定位销1中轴线与待测零件定位平面的交点定义为目标点。图7显示了参考点群与目标点的相对位置关系的示意图。

在本发明中，在测量支架2未放置待测零件的状态下，光学测量设备能够基于测量支架2上定位销1下方圆柱面的测量数据拟合得到定位销1的中轴线，并基于定位销1的中轴线与被测零件定位平面的交点获得目标点的第一空间位置信息。

需要说明的是，如图6和图7所示，在本发明中，可以设置参考点群中每一个点均为圆形贴片，圆形贴片具有可被光学测量设备识别的边缘，该圆形贴片上的边缘的两侧可以分别为黑色部分和白色部分(如图7所示)。在本发明中，光学测量设备可以基于圆形贴片的边缘获得圆形贴片的圆心的空间位置坐标，并将圆心的空间位置坐标作为该圆形贴片的第一空间位置信息。

相应地，基于光学测量设备获得的目标点和参考点群的第一空间位置信息，控制模块可以获得目标点和参考点群的相对位置信息。

在待测零件放置于测量支架2的定位销上时，光学测量设备能够获取测量支架2微变形后的参考点群的第二空间位置信息。而控制模块能够基于参考点群的第二空间位置信息，根据目标点和参考点群的相对位置信息获取测量支架微变形后的目标点的第二空间位置信息。

基于获得的目标点的第二空间位置信息，控制模块可以有效构建测量基准坐标系，获得的测量基准坐标系精度很高，其可以确保测量环节的精度。

此外，在本发明中，基于得到的目标点和参考点群的相对位置信息，可以进一步将参考点群与与其对应的定位销进行绑定，并将这种绑定关系存储在控制模块中，此时完成了目标点空间位置与点群空间位置的唯一性绑定。

综上所述，本发明利用空间任意集中分布点群的相对位置唯一性原理，如图6所示，预先将光学测量设备可识别的参考点群(图6所示圆点D)粘贴在被测定位销(如图5所示点A、点B、点C处定位销)附近，利用光学测量设备获取参考点群的空间位置分布信息，同时获取定位销中轴线与待测零件定位平面的交点信息，作为目标点(图6所示圆点E)，将此目标点E与参考点群建立相对位置关系进行绑定，如图7所示，小圆点D为参考点群，大圆点E为目标点，将绑定好的参考点群与目标点预先存储，后续测量过程中，即使目标点被遮挡无法获取，只要通过光学测量设备获取参考点群信息，利用任意粘贴的参考点群信息空间相对位置具有唯一性特点，即可快速获取目标点即基准点的位置坐标信息。

由此，通过得到图5所示点A、点B和点C三处目标点的第二空间位置信息，即可基于XYZ坐标构建车身坐标系，完成车身测量基准坐标系的建立。

在本发明中，光学测量设备可以选用激光扫描设备或光学拍照设备。其中，激光扫描设备是基于激光点云设置直接获取参考点群的空间位置信息；而光学拍照设备则通过获取测量支架和贴附于其上的参考点群的图像，再进一步基于图像提取空间位置信息。

需要说明的是，本发明保护范围中现有技术部分并不局限于本申请文件所给出的实施例，所有不与本发明的方案相矛盾的现有技术，包括但不局限于在先专利文献、在先公开出版物，在先公开使用等等，都可纳入本发明的保护范围。

此外，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。

还需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本发明具体实施例。显然本发明不局限于以上实施例，随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于车身尺寸测量的测量基准构建方法，其特征在于，包括步骤：

100：将光学测量设备可识别的参考点群随机地粘贴在测量支架上的定位销的附近，其中所述定位销用于支撑定位待测零件；

200：在测量支架未放置待测零件的状态下，采用光学测量设备获取目标点的第一空间位置信息和参考点群的第一空间位置信息，并基于目标点的第一空间位置信息和参考点群的第一空间位置信息获得目标点和参考点群的相对位置信息；其中所述目标点为定位销中轴线与待测零件定位平面的交点；

300：将待测零件放置于测量支架的定位销上，采用光学测量设备获取测量支架后的参考点群的第二空间位置信息，并基于所述相对位置信息获取目标点的第二空间位置信息，基于目标点的第二空间位置信息构建测量基准坐标系。

2.如权利要求1所述的用于车身尺寸测量的测量基准构建方法，其特征在于，所述参考点群设置有若干个，以分别对应于测量支架上不同的定位销。

3.如权利要求1所述的用于车身尺寸测量的测量基准构建方法，其特征在于，步骤200还包括：基于所述相对位置信息将参考点群与与其对应的定位销进行绑定并将绑定关系存储。

4.如权利要求1所述的用于车身尺寸测量的测量基准构建方法，其特征在于，在步骤200中，所述光学测量设备基于测量支架上定位销下方圆柱面的测量数据拟合得到定位销的中轴线，并基于定位销的中轴线与被测零件定位平面的交点获得目标点的第一空间位置信息。

5.如权利要求1所述的用于车身尺寸测量的测量基准构建方法，所述参考点群中每一个点均为圆形贴片。

6.如权利要求5所述的用于车身尺寸测量的测量基准构建方法，其特征在于，所述圆形贴片具有可被光学测量设备识别的边缘，所述光学测量设备基于所述边缘获得圆形贴片的圆心的空间位置坐标，将圆心的空间位置坐标作为该圆形贴片的第一空间位置信息。

7.如权利要求6所述的用于车身尺寸测量的测量基准构建方法，其特征在于，所述圆形贴片上的边缘的两侧分别为黑色部分和白色部分。

8.如权利要求1所述的用于车身尺寸测量的测量基准构建方法，其特征在于，所述光学测量设备包括激光扫描设备或光学拍照设备。

9.一种用于车身尺寸测量的测量基准构建系统，其特征在于，包括：

测量支架，其上设有用于支撑定位待测零件的定位销；

参考点群，其随机地粘贴在测量支架上定位销的附近；

光学测量设备，其被设置为：

在测量支架未放置待测零件的状态下，获取目标点的第一空间位置信息和参考点群的第一空间位置信息，并基于目标点的第一空间位置信息和参考点群的第一空间位置信息获得目标点和参考点群的相对位置信息；其中所述目标点为定位销中轴线与待测零件定位平面的交点；

将待测零件放置于测量支架的定位销上，获取测量支架微变形后的参考点群的第二空间位置信息，并基于所述相对位置信息获取目标点的第二空间位置信息；

控制模块，其基于目标点的第二空间位置信息构建测量基准坐标系。

10.如权利要求9所述的用于车身尺寸测量的测量基准构建系统，其特征在于，所述控制模块中还存储有参考点群与与其对应的定位销的绑定关系。

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