CN114923410A - 一种纵梁孔位在线检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及商用卡车技术领域,尤其涉及一种纵梁孔位在线检测方法及装置。所述纵梁孔位在线检测方法包括如下步骤:S1、判断纵梁的长度是否小于预设纵梁长度;若是执行S2;若否执行S3;S2、采用单相机模式采集所述纵梁及棋盘标定板的图像信息P1;S3、采用双相机模式采集所述纵梁及棋盘标定板的图像信息P2;S4、对P1或所P2进行数据变换,获取所述纵梁上的孔圆心的真实位置坐标;S5、对比所述纵梁上的孔圆心的真实位置坐标与预先导入的标定纵梁上的孔圆心的标定位置坐标;若是执行S6;S6、完成检测。该方法可适应不同长度的纵梁的在线检测,提高孔位检测精度及检测效率,大大节省人工检查、定位所消耗的人力时间。
Description
技术领域
本发明涉及商用卡车技术领域,尤其涉及一种纵梁孔位在线检测方法及装置。
背景技术
与乘用车生产不同,在商用卡车的生产过程中,需要生产卡车的载重类结构件,主要以纵梁为主。目前国内主要的卡车生产工艺流程中,均涉及纵梁的生产。近些年,随着用户定制需求的增加,商用卡车的生产型号和规格也在不断增加,带来的就是卡车纵梁的差异,考虑生产的柔性化等因素,主要体现在纵梁孔的孔径、数量和位置等差异。在实际的生产中,由于需要满足不同车型适配的需求,单根纵梁上孔数量甚至超过400余个。
在传统的生产过程中,主要通过合梁、钻孔等方式进行生产。近些年,随着柔性化生产需求的增加,主要通过纵梁数控冲等柔性化方式进行冲孔,然而不论是哪一种生产模式,均可能出现漏孔、孔的精度偏差过大等问题,导致在汽车总装配时,安装尺寸超差,影响到后续的装配,严重时甚至影响到整车的装配精度与质量。
因此,在纵梁的生产过程中,检测出纵梁上装配孔是否漏孔或位置、孔径是否正确,是纵梁质量检测的一个重要工作。在目前的工艺生产流程中,主要通过人工在线对孔进行确认,与图纸进行比对并抽检的方式进行检测。整体来说,人工检测的方法具有易漏检、检测误差大、检测不及时、检测效率低等缺点,不仅浪费大量人力和时间,影响生产效率,无法保证100%检测准确。
现有的纵梁孔视觉检测方案中,主要是通过纵梁脱离冲孔设备后再进行检测。对于采用视觉技术进行检测的方案,在算法层面上,主要通过对纵梁分段采集图像,再进行拼接的方式进行孔检测。现有技术主要存在以下缺陷:1)现有技术是选择一个纵梁能够完全通过的空间,对纵梁进行图像的采集。或者设置一套专用的设备,使纵梁通过并进行图像采集。但是本专利中,不具备离线的工艺环境,存在其他相关自动化设备会对图像产生一定的遮挡与干扰,无法直接将单相机进行固定采集图像。2)现有技术方案主要是利用图像拼接技术将分段图像拼接在一起之后再进行孔识别,但是对纵梁在线生产过程中,由于纵梁在输送过程中是运动的,存在较大幅度的震动与抖动,当通过拼接算法时,无法保证拼接缝处的可靠性,从而导致计算错误和精度偏差,而且该方法计算量大,对算力要求高,检测结果慢。该技术方案同样存在不在适用场景。
由上述可知,对于实际的生产工艺,要实现纵梁孔的在线检测,需要一套全新的检测装置及技术方案。因此,亟待需要一种纵梁孔位在线检测方法以解决上述问题。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种纵梁孔位在线检测方法,以解决现有技术中纵梁冲孔生产线人工检测稳定性差、易出现漏检和误检、效率低下等问题。
本发明的另一个目的在于提供一种纵梁孔位在线检测装置,能够在线检测纵梁孔位,能够提高检测精度及检测效率。
为实现上述目的,提供以下技术方案:
第一方面,提供了一种纵梁孔位在线检测方法,包括如下步骤:
S1、判断纵梁的长度是否小于预设纵梁长度;若是,则执行S2;若否,则执行S3;
S2、采用单相机模式采集所述纵梁及棋盘标定板的图像信息P1;
S3、采用双相机模式采集所述纵梁及棋盘标定板的图像信息P2;
S4、对所述图像信息P1或所述图像信息P2进行数据变换,获取所述纵梁上的孔圆心的真实位置坐标;
S5、对比所述纵梁上的孔圆心的真实位置坐标与预先导入的标定纵梁上的孔圆心的标定位置坐标;若是,则执行S6;
S6、完成检测。
作为所述纵梁孔位在线检测方法的可选方案,在步骤S4中,还包括:
S41、对所述图像信息P1或所述图像信息P2进行霍夫变换,获取所述纵梁上的孔圆心的像素坐标;
S42、对所述像素坐标进行张正友标定,获取所述纵梁上的孔圆心的世界坐标;
S43、对所述世界坐标进行原点修正,获取所述纵梁上的孔圆心的真实位置坐标。
作为所述纵梁孔位在线检测方法的可选方案,在所述步骤S42中,根据相机的内参矩阵和畸变系数,通过所述张正友标定,获取所述纵梁上的孔圆心的世界坐标。
作为所述纵梁孔位在线检测方法的可选方案,在步骤S1之前,包括:分别利用两台相机采集多张棋盘标定板的图像,然后根据采集到的图像计算两台相机各自的内参矩阵和畸变系数。
作为所述纵梁孔位在线检测方法的可选方案,在所述步骤S43中,所述世界坐标的原点为棋盘标定板的角点。
作为所述纵梁孔位在线检测方法的可选方案,在步骤S5中,若否,则执行S7;S7、报警并输出步骤S5的对比结果。
第二方面,提供了一种纵梁孔位在线检测装置,包括:
输送机构,用于传输纵梁;
视觉系统,包括第一相机、第二相机和棋盘标定板,所述第一相机设置于所述输送机构的前侧,所述第二相机设置于所述输送机构的后侧,所述棋盘标定板设于所述输送机构上,用于标定所述纵梁;
控制系统,包括控制器、旋转编码器和光电传感器,所述旋转编码器用于获取所述纵梁当前位移量并能够传递至所述控制器,所述光电传感器用于获取所述输送机构当前运动位置及状态并传递至所述控制器,所述控制器能够控制所述第一相机和所述第二相机工作或停止工作。
作为所述纵梁孔位在线检测装置的可选方案,所述第一相机和所述第二相机均与所述纵梁的中轴线对应,所述第一相机和所述第二相机位于所述纵梁的背侧。
作为所述纵梁孔位在线检测装置的可选方案,所述第一相机的下方设有第一光源,所述第二相机的下方设有第二光源。
作为所述纵梁孔位在线检测装置的可选方案,所述输送机构包括传出轴、夹钳和输送辊,所述夹钳设置于所述传出轴上,所述传出轴用于承载所述纵梁,所述夹钳用于固定所述纵梁,所述输送辊用于传输所述传出轴。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
本发明提供的纵梁孔位在线检测方法,具备单相机模式和双相机模式两种采集模式,可适应不同长度的纵梁的在线检测;通过相机采集纵梁和棋盘标定板的图像信息,然后利用数据变换可获得纵梁上的孔圆心真实位置坐标,比对预先导入的标定纵梁的孔圆心标定坐标,可提高孔位检测精度及检测效率,大大节省了人工检查、定位所消耗的人力和时间。
本发明提供的纵梁孔位在线检测装置,能够在线检测纵梁孔位,能够提高检测精度及检测效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的纵梁孔位在线检测方法的流程示意图;
图2为本发明实施例提供的纵梁的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的纵梁及棋盘标定板的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的纵梁孔位在线检测装置的结构示意图;
图5为本发明实施例提供的纵梁孔位在线检测装置中控制系统的示意图。
附图标记:
100-纵梁;200-纵梁冲孔装置;
11-传出轴;12-夹钳;13-输送辊;
21-第一相机;211-第一光源;212-第一光源控制器;22-第二相机;221-第二光源;222-第二光源控制器;23-棋盘标定板;
31-控制器;32-旋转编码器;33-光电传感器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的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,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“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;可以是直接连接,也可以是间接连接;可以是机械连接,也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
如图1-图3所示,本实施例提供了一种纵梁孔位在线检测方法,包括如下步骤:
S1、判断纵梁100的长度是否小于预设纵梁长度;若是,则执行S2;若否,则执行S3;
S2、采用单相机模式采集纵梁100及棋盘标定板23的图像信息P1;
S3、采用双相机模式采集纵梁100及棋盘标定板23的图像信息P2;
S4、对图像信息P1或图像信息P2进行数据变换,获取纵梁100上的孔圆心的真实位置坐标;
S5、对比纵梁100上的孔圆心的真实位置坐标与预先导入的标定纵梁上的孔圆心的标定位置坐标;若是,则执行S6;
S6、完成检测。
该纵梁孔位在线检测方法,具备单相机模式和双相机模式两种采集模式,可适应不同长度的纵梁100的在线检测;通过相机采集纵梁100和棋盘标定板23的图像信息,然后利用数据变换可获得纵梁100上的孔圆心真实位置坐标,比对预先导入的标定纵梁的孔圆心标定坐标,可提高孔位检测精度及检测效率,大大节省了人工检查、定位所消耗的人力和时间。
优选地,在步骤S5中,若否,则执行S7;S7、报警并输出步骤S5的对比结果,以便于对纵梁100进行后续处理。
可选地,在步骤S5中,预先导入的标定纵梁上的孔圆心的标定位置坐标,来自于预先导入的标定纵梁的CAD文件。
可选地,在步骤S4中,还包括:
S41、对图像信息P1或图像信息P2进行霍夫变换,获取纵梁100上的孔圆心的像素坐标;
S42、对像素坐标进行张正友标定,获取纵梁100上的孔圆心的世界坐标;
S43、对世界坐标进行原点修正,获取纵梁100上的孔圆心的真实位置坐标。
上述数据变换方法,能够精确获得纵梁100上孔圆心的真实位置坐标,提高检测精度,无需人工定位,检测效率高。
优选地,在步骤S42中,根据相机的内参矩阵和畸变系数,通过张正友标定,获取纵梁100上的孔圆心的世界坐标。该数据变换方法能够获取精确的纵梁100上的孔圆心的世界坐标,同时可便于后续对世界坐标进行原点修正。
进一步地,在步骤S1之前,包括:分别利用两台相机采集多张棋盘标定板23的图像,然后根据采集到的图像计算两台相机各自的内参矩阵和畸变系数。
优选地,在步骤S43中,世界坐标的原点为棋盘标定板23的角点。
实施例二
如图4-图5所示,本实施例提供了一种纵梁孔位在线检测装置,包括输送机构、视觉系统和控制系统。通过输送机构带动纵梁100生产并直线向前运动,在生产过程中,通过控制系统对纵梁100位移及输送机构中相关设备状态进行判断,控制视觉系统采集纵梁100图像,在纵梁100运输的过程中通过视觉算法完成对纵梁100的孔位在线检测,检测纵梁孔真实位置坐标,纵梁100的所有孔真实位置坐标信息识别完成后,将之与数据库中标定纵梁的孔的位置信息进行比对。
输送机构用于传输纵梁100。输送机构承接于纵梁冲孔装置200,用于将纵梁100输送至后续加工装置进行加工。
可选地,输送机构包括传出轴11、夹钳12和输送辊13,夹钳12设置于传出轴11上,传出轴11用于承载纵梁100,夹钳12用于固定纵梁100,输送辊13用于传输传出轴11。
视觉系统包括第一相机21、第二相机22和棋盘标定板23(参见图3),第一相机21设置于输送机构的前侧,第二相机22设置于输送机构的后侧,棋盘标定板23设于输送机构上,用于标定纵梁100。
优选地,第一相机21和第二相机22均与纵梁100的中轴线对应,第一相机21和第二相机22位于纵梁100的背侧。该设计保证第一相机21和第二相机22能够全面拍摄到纵梁100和棋盘标定板23。在其他实施例中,第一相机21和第二相机22还可以设置于纵梁100的正侧。
优选地,第一相机21的下方设有第一光源211,第二相机22的下方设有第二光源221。该设计使得第一相机21和第二相机22的拍摄范围内清楚明亮,保证拍摄的图像信息清楚,提高检测精度。
可选地,第一光源211配备有第一光源控制器212,第一光源控制器212与控制系统通信连接,用于控制第一光源211的启闭,提高检测精度及效率的同时,节约能源。同理,第二光源221配备有第二光源控制器222,第二光源控制器222与控制系统通信连接,用于控制第二光源221的启闭,提高检测精度及效率的同时,节约能源。
示例性地,第一相机21和第二相机22均为工业面阵相机,可以直接采集到图像。对于小于预设长度的纵梁,切换工作模式至单相机模式:采用第二相机22拍摄图像,第一相机21不工作;对于大于预设长度的纵梁,切换工作模式至双相机模式:受工业环境场景中夹钳12遮挡限制,于任何位置架设单台相机均无法采集完整的纵梁图像,无法完成整根纵梁的孔检测工作;因此对大于预设长度的纵梁区间,采用第一相机21对第二相机22的漏检区间进行双相机工作模式。
控制系统包括控制器31、旋转编码器32和光电传感器33,旋转编码器32用于获取纵梁100当前位移量并能够传递至控制器31,光电传感器33用于获取输送机构当前运动位置及状态并传递至控制器31,控制器31能够控制第一相机21和第二相机22工作或停止工作。
在本实施例中,采用了旋转编码器32和光电传感器33配合进行工作,一方面获取纵梁100的运动位置,另一方面获取夹钳12的运动位置。对于不同的生产环境及生产条件以及与产线集成的情况,本方案中使用的传感器种类与数量均可以变化。
示例性地,控制器31包括工控机和PLC,PLC连接旋转编码器32获取当前纵梁位移量,经I/O接口传递给工控机,通过PLC读取光电传感器33获取输送机构当前运动位置及状态并传递给工控机,通过工控机进行综合处理后,工控机控制视觉系统触发拍照动作并进行检测过程。
在视觉系统中,第一相机21和第二相机22采集到的图像,应包含纵梁100的分段图像,使用霍夫变换检测出纵梁100的孔圆心的像素坐标。另外地,若处于双相机模式,对于拍摄的相同纵梁100区域,两台相机应相互校核霍夫变换的检测结果。
在视觉系统中,采集到的图像,除分段纵梁外应额外包含一个棋盘标定板,利用角点检测找到棋盘标定板23上的角点坐标,并通过预设的角点世界坐标、相机对应的内参矩阵、畸变系数,计算出采集图像的旋转向量和平移向量,进而根据纵梁孔圆心的像素坐标,获得纵梁孔圆心的标定真实坐标。相机对应的内参矩阵、畸变系数,在相机安装完成后、纵梁孔检测流程开始前,应预先采集四张含棋盘标定板23的图像,计算相机的内参矩阵、畸变系数并保存,之后不必再重复测定。纵梁孔圆心的世界坐标,其世界坐标系原点是棋盘标定板23的角点,需根据旋转编码器32读取的当前纵梁位移修正x轴坐标值、依据紧靠纵梁夹钳12的纵梁侧和棋盘标定板23的相对距离修正y轴坐标值,将世界坐标原点转移至纵梁始端,得到所有纵梁孔圆心的真实位置坐标信息。数据库中孔的位置信息读取于纵梁工件的CAD文件,在纵梁通过相机检测后,检出的纵梁孔坐标信息经去重后和数据库中孔的位置信息进行比对,以确定冲孔生产线是否存在漏冲或多冲孔的现象。在本实施例中,霍夫检测仅为较常用的算法之一,不仅仅只有霍夫检测一种算法。在其他实施例中,也可以选用其他能够实现孔检测的算法,在此不再一一举例说明。
如图5所示,检测时,第一光源控制器212和第二光源控制器222分别控制第一光源211和第二光源221照射纵梁100,第一相机21和第二相机22的拍摄控制由控制系统进行综合控制。工控机通过交换机发送指令,通过PLC连接旋转编码器32获取纵梁100的当前位移量,经I/O接口传递给工控机,工控机控制相机触发单次拍照,以便于视觉算法模块校正纵梁孔圆心的世界坐标。第一相机21的光电传感器检测到夹钳12遮挡时,工控机控制其暂停拍照,直至夹钳12离开遮挡区域再继续拍照。获得的纵梁分段图像经视觉算法在线计算得到纵梁100的所有孔位信息,并与CAD文件读取的纵梁冲孔标准坐标进行比对,以确定待测纵梁1是否漏冲或多冲孔。
本实施例提供的纵梁孔位在线检测装置的技术效果在于:1)通过机器视觉的技术对纵梁100上的孔位进行检测,以此来代替人工检查的检测方式,不仅减少了对应工位工人的工作强度,更是提高了检测的精度和检测效率;2)能够实现在线的纵梁孔位检测,通过两台相机互补进行工作,克服了生产现场条件不足的困难,适用于具有复杂环境的老旧生产线和工艺由于整个检测过程为在线检测,可以缩短生产节拍,提升生产效率;3)在孔检测过程中,不需要对拍摄图像进行拼接。而是通过标定的方式对纵梁孔与CAD文件进行比对计算,克服了纵梁运动过程中震动图像拼接所产生的误差和错误。
为了方便理解,本实施例提供的纵梁孔位在线检测方法的工作过程如下:
使用前:
当第一相机21和第二相机22安装完毕后,分别预先采集不少于四张含棋盘标定板23的图像,计算第一相机21和第二相机22各自的内参矩阵、畸变系数并保存。
使用时:
1)纵梁100冲孔完成后,由夹钳12加紧纵梁100前端,由输送辊13传输纵梁100;
2)根据CAD文件读取的纵梁长度判断检测装置的工作模式:若待测冲孔纵梁100的长度小于预设纵梁长度,工控机控制检测系统进入单相机模式,此时第一相机21暂停工作;否则进入双相机模式,第一相机21对第二-相机22漏拍的纵梁区间进行补拍和检测,对未漏拍的纵梁区间检测孔位进行校对。
3)在纵梁传输过程中,相机采集得到纵梁100的分段图像后,利用霍夫变换检测纵梁孔圆心的像素坐标。
4)通过使用前获得的第一相机21和第二相机22各自的内参矩阵、畸变系数,将像素坐标标定转换为纵梁孔圆心的世界坐标。
5)依据旋转编码器32的数值修正孔圆心的x轴世界坐标值,依据紧靠纵梁100的夹钳12的纵梁侧和棋盘标定板的相对距离修正孔圆心的y轴世界坐标值,获得所有纵梁孔圆心的真实位置坐标信息。
6)检测的纵梁孔圆心的位置坐标经去重后和CAD文件读取的纵梁冲孔标准坐标进行比对。若比对结果不一致,系统报警并输出漏冲或多冲孔的位置坐标,至此纵梁孔位检测流程完成。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所说的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种纵梁孔位在线检测方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、判断纵梁(100)的长度是否小于预设纵梁长度;若是,则执行S2;若否,则执行S3;
S2、采用单相机模式采集所述纵梁(100)及棋盘标定板(23)的图像信息P1;
S3、采用双相机模式采集所述纵梁(100)及棋盘标定板(23)的图像信息P2;
S4、对所述图像信息P1或所述图像信息P2进行数据变换,获取所述纵梁(100)上的孔圆心的真实位置坐标;
S5、对比所述纵梁(100)上的孔圆心的真实位置坐标与预先导入的标定纵梁上的孔圆心的标定位置坐标;若是,则执行S6;
S6、完成检测。
2.根据权利要求1所述的纵梁孔位在线检测方法,其特征在于,在步骤S4中,还包括:
S41、对所述图像信息P1或所述图像信息P2进行霍夫变换,获取所述纵梁(100)上的孔圆心的像素坐标;
S42、对所述像素坐标进行张正友标定,获取所述纵梁(100)上的孔圆心的世界坐标;
S43、对所述世界坐标进行原点修正,获取所述纵梁(100)上的孔圆心的真实位置坐标。
3.根据权利要求2所述的纵梁孔位在线检测方法,其特征在于,在所述步骤S42中,根据相机的内参矩阵和畸变系数,通过所述张正友标定,获取所述纵梁(100)上的孔圆心的世界坐标。
4.根据权利要求3所述的纵梁孔位在线检测方法,其特征在于,在步骤S1之前,包括:分别利用两台相机采集多张棋盘标定板(23)的图像,然后根据采集到的图像计算两台相机各自的内参矩阵和畸变系数。
5.根据权利要求3所述的纵梁孔位在线检测方法,其特征在于,在所述步骤S43中,所述世界坐标的原点为棋盘标定板(23)的角点。
6.根据权利要求1-5任一项所述的纵梁孔位在线检测方法,其特征在于,在步骤S5中,若否,则执行S7;
S7、报警并输出步骤S5的对比结果。
7.一种纵梁孔位在线检测装置,其特征在于,包括:
输送机构,用于传输纵梁(100);
视觉系统,包括第一相机(21)、第二相机(22)和棋盘标定板(23),所述第一相机(21)设置于所述输送机构的前侧,所述第二相机(22)设置于所述输送机构的后侧,所述棋盘标定板(23)设于所述输送机构上,用于标定所述纵梁(100);
控制系统,包括控制器(31)、旋转编码器(32)和光电传感器(33),所述旋转编码器(32)用于获取所述纵梁(100)当前位移量并能够传递至所述控制器(31),所述光电传感器(33)用于获取所述输送机构当前运动位置及状态并传递至所述控制器(31),所述控制器(31)能够控制所述第一相机(21)和所述第二相机(22)工作或停止工作。
8.根据权利要求7所述的纵梁孔位在线检测装置,其特征在于,所述第一相机(21)和所述第二相机(22)均与所述纵梁(100)的中轴线对应,所述第一相机(21)和所述第二相机(22)位于所述纵梁(100)的背侧。
9.根据权利要求8所述的纵梁孔位在线检测装置,其特征在于,所述第一相机(21)的下方设有第一光源(211),所述第二相机(22)的下方设有第二光源(221)。
10.根据权利要求7所述的纵梁孔位在线检测装置,其特征在于,所述输送机构包括传出轴(11)、夹钳(12)和输送辊(13),所述夹钳(12)设置于所述传出轴(11)上,所述传出轴(11)用于承载所述纵梁(100),所述夹钳(12)用于固定所述纵梁(100),所述输送辊(13)用于传输所述传出轴(11)。
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