CN116878404B - 一种汽车总装生产线上轮眉高度测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车总装生产线上轮眉高度测量装置及测量方法，通过激光测距传感器实时显示当前被测物的距离，并以电压或者电流信号反馈给控制器；伺服电机驱动激光测距传感器沿着滑轨上下移动，当前的高度值可以通过控制器进行标定；在测量过程中发现，当激光测距传感器的光斑从轮眉下边的悬架位置往上移动到轮眉的位置时，激光测距传感器反馈的测距值会发生突变变化，确认此时伺服电机的高度反馈值就是当前的轮眉高度值。本发明具有测量精度高，精度能达到0.01毫米；适应性强，对于被测车辆的不同颜色的车漆尤其是黑色金属漆都有很好的适应性；故障率低，受外部条件的影响小。

Description

一种汽车总装生产线上轮眉高度测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及一种汽车总装生产线上轮眉高度测量装置及测量方法，属于汽车总装生产线上轮眉高度测量技术领域。

背景技术

汽车下线检测的ADAS测量设备(AdvancedDriverAssistantSystem-先进驾驶辅助系统)，其中关于LDW(LaneDepartureWarning，车道偏离警告)的标定，和HUD(HeadUpDisplay-抬头显示)的标定，需要一个重要的参数进行标定系数的补偿，这个参数就是轮眉高度。准确的轮眉高度参数，对上述LDW和HUD标定的准确性及能否标定成功起到非常关键的作用。

现有的轮眉高度测量装置，要么不够自动化，需要手动去移动比如探针去测量。要么是利用工业相机对车身轮眉位置进行拍照，找到激光在车身轮眉处的断点进行图像分析计算出轮眉高度，但是此种方案对车漆的颜色及车漆反光要求很高，同时也面临成本高昂的问题。

基于此，提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于伺服电机和激光测距传感器方案的测量装置，用来测量轮眉高度，充分利用伺服电机的高精度及激光测距传感器的高适应性的特点，准确测量出被测车辆的实际轮眉高度，满足后续的LDW和HUD标定的参数需求，具体技术方案如下：

一种汽车总装生产线上轮眉高度测量装置，包括底座、安装在底座上方的滑轨、测量箱，所述测量箱与滑轨之间通过设置滑块滑动连接，所述测量箱包括箱壳、位于箱壳内的激光测距传感器、用来固定安装激光测距传感器的激光测距传感器安装座、用来驱动激光测距传感器进行上下平移运动的伺服电机，所述箱壳的正面设置有供激光测距传感器的激光线射出的竖孔，所述箱壳的背面设置有矩形孔，其中一个滑块与激光测距传感器安装座固定连接。

更进一步的改进，还包括最少三组底座调节装置，所述底座调节装置包括底托、固定安装在底托上方的螺杆、与螺杆螺纹连接的螺母，所述底座处设置有供螺杆活动的安装孔，所述底座与螺杆之间通过螺杆与螺母螺纹连接来固定。

更进一步的改进，所述伺服电机通过齿轮传动的方式带动激光测距传感器进行上下平移运动。

更进一步的改进，所述底座调节装置设置有三组，每组底座调节装置中的螺母设置有两个且分别位于底座的上、下方。

一种汽车总装生产线上轮眉高度测量方法，采用所述的一种汽车总装生产线上轮眉高度测量装置进行测试，测量方法包括以下步骤：

步骤S1、调节底座，使激光测距传感器在进行上下平移运动时的运动方向是垂直于地面；

步骤S2、控制伺服电机使得激光测距传感器运动到标定位置，标定伺服电机的高度；

步骤S3、调整激光测距传感器的参数，使得激光测距传感器反馈的测距值是正确的；

步骤S4、伺服电机控制激光测距传感器从轮胎和轮眉之间的中间位置作为起始点开始垂直向上移动；

步骤S5、在激光测距传感器向上移动的过程中，如果激光测距传感器运行的位置是对准轮眉的位置，激光测距传感器反馈的测距值会有一个突变变化，将此时伺服电机反馈的高度值作为轮眉的高度。

更进一步的改进，在激光测距传感器所对准的位置还没有到达轮眉之前的移动过程中，采用区间取样求平均值法过滤干扰，具体步骤如下：

采用控制器对伺服电机进行控制，在控制器的程序中创建一个浮点型一维数组data[10]，其包括10组数据data[0]、data[1]…data[9]；

在每次程序扫描时，有新的数据进入数组，摒弃数组最开始的数据data[0]，实现一进一出，维持总共10个数据的容量，然后将所有数据相加除以10进行输出，得到测量的平均值。

更进一步的改进，控制器的扫描周期利用循环中断设置为固定的2ms，程序中创建一个浮点型一维数组data[10]，包含激光测距传感器测距值的10个变量值，即10组数据data[0]、data[1]…data[9]；in_data为输入变量，即每次扫描采集到的新的激光测距传感器测距值；在FC函数中，通过循环功能，首先将一维数组data[]的10个数据进行移位，按照data[1]→data[0]、data[2]→data[1]……直到最后data[9]→data[8]；目的是，data[0]被data[1]取代，从而被摒弃，data[9]赋值给data[8]，data[9]空出来，从而接收新采集到的数据in_data，最后计算data[]数组的10个数据和，返回平均值，控制器的每个扫描周期都要调用此FC函数。

更进一步的改进，当伺服电机移动到轮眉上端，测量结束，轮眉高度的数值保存在控制器中相应的变量之中，并通过网络的方式传递给上位工控机，对之后的LDW和HUD的标定进行算法补偿。

更进一步的改进，在步骤S4中，激光测距传感器的移动速度不高于20mm/s。

本发明的有益效果：

本发明所述汽车总装生产线上轮眉高度测量装置及测量方法具有以下优点：

(1)、测量精度高，整体精度能够达到0.01毫米。

(2)、适应性强，对于被测车辆的不同颜色的车漆尤其是黑色金属漆都有很好的适应性，如果采用相机拍照方式，车辆车漆如果反光严重的话，测试精度可能会掉到毫米级别，但是本发明，精度仍然能保持到0.1毫米级别，对比明显。

(3)、故障率低，不论是伺服电机还是激光测距传感器，都是成熟产品，同时受外部条件的影响也很小。

附图说明

图1为本发明所述汽车总装生产线上轮眉高度测量装置的结构示意图；

图2为本发明所述测量箱的结构示意图；

图3为本发明所述测量箱的内部示意图；

图4是激光测距传感器所测的激光测距值有轮眉高度之间的曲线图；

图5是采用区间取样求平均值法过滤干扰的程序图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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，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”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，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；可以是机械连接，也可以是电连接；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1

如图1～3所示，所述汽车总装生产线上轮眉高度测量装置，包括底座10、安装在底座10上方的滑轨20、测量箱30，所述测量箱30与滑轨20之间通过设置滑块40滑动连接，所述测量箱30包括箱壳31、位于箱壳31内的激光测距传感器33、用来固定安装激光测距传感器33的激光测距传感器安装座32、用来驱动激光测距传感器33进行上下平移运动的伺服电机34，所述箱壳31的正面设置有供激光测距传感器33的激光线射出的竖孔311，所述箱壳31的背面设置有矩形孔312，矩形孔312用于安装，其中一个滑块40与激光测距传感器安装座32固定连接。

其中，激光测距传感器33在伺服电机34的驱动下能进行上下平移运动，滑轨20用来限定上下移动进行限位。在一些实施例中，所述伺服电机34通过齿轮传动的方式带动激光测距传感器33进行上下平移运动。

所述汽车总装生产线上轮眉高度测量装置的工作原理：

激光测距传感器可以实时显示当前被测物的距离，并以电压或者电流信号反馈给控制器。激光测距传感器通过激光测距传感器安装座安装在滑轨上，伺服电机通过齿轮传动从而带动激光测距传感器沿着滑轨上下移动，当前的高度值可以通过控制器进行标定，标定的依据就是当前激光测距传感器基于基准面(汽车轮胎接触面)的高度值。经过大量试验发现：在测量过程中发现，当激光测距传感器的光斑从轮眉下边的悬架位置往上移动到轮眉的位置时，激光测距传感器反馈的测距值会发生突变变化，经过大量试验比对，确认此时伺服电机的高度反馈值就是当前的轮眉高度值。突变时，对于大部分小轿车车型，此反馈的数值差大于300mm；我公司经过大量试验验证，发生突变变化时，激光测距传感器反馈数值的差值在400-500mm左右。

实施例2

基于实施例1，所述汽车总装生产线上轮眉高度测量装置，还包括最少三组底座调节装置，所述底座调节装置包括底托11、固定安装在底托11上方的螺杆12、与螺杆12螺纹连接的螺母13，所述底座10处设置有供螺杆12活动的安装孔，所述底座10与螺杆12之间通过螺杆12与螺母13螺纹连接来固定。

为保证稳定性，所述底座调节装置设置有三组，每组底座调节装置中的螺母13设置有两个且分别位于底座10的上、下方。

通过调整底座调节装置，来调节装置底部的支撑，使装置的姿态垂直于地面，满足测试要求。

实施例3

一种汽车总装生产线上轮眉高度测量方法，采用上述一种汽车总装生产线上轮眉高度测量装置进行测试，测量方法包括以下步骤：

步骤S1、调节底座10，使激光测距传感器33在进行上下平移运动时的运动方向是垂直于地面；满足测试要求。

步骤S2、控制伺服电机34使得激光测距传感器33运动到标定位置，标定伺服电机34的高度。

步骤S3、调整激光测距传感器的参数，使得激光测距传感器反馈的检测距离(测距值)是正确的。

步骤S4、伺服电机控制激光测距传感器从轮胎和轮眉之间的中间位置作为起始点开始垂直向上移动；激光测距传感器的移动速度不高于20mm/s。

步骤S5、在激光测距传感器向上移动的过程中，如果激光测距传感器运行的位置是对准轮眉的位置，激光测距传感器反馈的测距值会有一个突变变化，如图4所示，将此时伺服电机反馈的高度值作为轮眉的高度。

图4是在某一次测量时所采集的数据，在图4中，纵坐标是激光测距传感器所测的测距值，横坐标是轮眉高度，是通过伺服电机反馈的高度值。当轮眉高度到达611mm时，激光测距传感器反馈的测距值有一个突变，把此时伺服电机反馈的高度值(611mm)作为轮眉的高度。

步骤S6、在激光测距传感器所对准的位置还没有到达轮眉之前的移动过程中，为了防止各种情况导致的激光测距传感器反馈的测距值瞬间不正常变化，采用区间取样求平均值法过滤干扰，具体步骤如下：

采用控制器对伺服电机进行控制，在控制器的程序中创建一个浮点型一维数组data[10]，其包括10组数据data[0]、data[1]…data[9]；

在每次程序扫描时，有新的数据进入数组，摒弃数组最开始的数据data[0]，实现一进一出，维持总共10个数据的容量，然后将所有数据相加除以10进行输出，得到测量的平均值。

以西门子控制器为例，控制器的扫描周期利用循环中断设置为固定的2ms，程序中创建一个浮点型一维数组data[10]，包含激光测距传感器测距值(激光测距传感器反馈的测距值)的10个变量值，即10组数据data[0]、data[1]…data[9]；in_data为输入变量，即每次扫描采集到的新的激光测距传感器测距值；在FC函数中，通过循环功能，首先将一维数组data[]的10个数据进行移位，按照data[1]→data[0]、data[2]→data[1]……直到最后data[9]→data[8]；目的是，data[0]被data[1]取代，从而被摒弃，data[9]赋值给data[8]，data[9]空出来，从而接收新采集到的数据in_data，最后计算data[]数组的10个数据和，返回平均值，控制器的每个扫描周期都要调用此FC函数。

在本实施例中，通过采用区间取样求平均值法过滤干扰，能最大限度减少由于干扰导致激光测距传感器反馈值非正常变化带来的影响。

其中，浮点型一维数组data[10]，包含激光测距传感器测距值的10个变量值；

循环中断设置为固定的2ms，不能太长，否则精度不够；不能太短，否则响应的越快，屏蔽干扰的能力越弱。经过大量试验并验证，循环中断设置为固定的2ms，能够屏蔽掉目前市场常规车型的99％的干扰。

步骤S7、当伺服电机移动到轮眉上端，测量结束，轮眉高度的数值保存在控制器中相应的变量之中，并通过网络的方式传递给上位工控机，对之后的LDW和HUD的标定进行算法补偿。

实施例4

在实施例3中，采用区间取样求平均值法过滤干扰的程序如图5所示。

图中，averageFilter为求平均值的FC函数(滤波函数)，in_data为输入变量，即每次扫描采集到的新的激光测距传感器测距值。在此FC函数中，首先将data[]的数据进行移位，并将新采集到的数据保存到data[]中，同时计算data[]的10个数据和，最后FC函数返回平均值，程序控制器的每个扫描周期都要调用此FC函数。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种汽车总装生产线上轮眉高度测量装置，其特征在于：包括底座（10）、安装在底座（10）上方的滑轨（20）、测量箱（30），所述测量箱（30）与滑轨（20）之间通过设置滑块（40）滑动连接，所述测量箱（30）包括箱壳（31）、位于箱壳（31）内的激光测距传感器（33）、用来固定安装激光测距传感器（33）的激光测距传感器安装座（32）、用来驱动激光测距传感器（33）进行上下平移运动的伺服电机（34），所述箱壳（31）的正面设置有供激光测距传感器（33）的激光线射出的竖孔（311），所述箱壳（31）的背面设置有矩形孔（312），其中一个滑块（40）与激光测距传感器安装座（32）固定连接；

一种汽车总装生产线上轮眉高度测量方法，采用所述的一种汽车总装生产线上轮眉高度测量装置进行测试，测量方法包括以下步骤：

步骤S1、调节底座，使激光测距传感器在进行上下平移运动时的运动方向是垂直于地面；

步骤S2、控制伺服电机使得激光测距传感器运动到标定位置，标定伺服电机的高度；

步骤S3、调整激光测距传感器的参数，使得激光测距传感器反馈的测距值是正确的；

步骤S4、伺服电机控制激光测距传感器从轮胎和轮眉之间的中间位置作为起始点开始垂直向上移动；

步骤S5、在激光测距传感器向上移动的过程中，如果激光测距传感器运行的位置是对准轮眉的位置，激光测距传感器反馈的测距值会有一个突变变化，将此时伺服电机反馈的高度值作为轮眉的高度；

在激光测距传感器所对准的位置还没有到达轮眉之前的移动过程中，采用区间取样求平均值法过滤干扰，具体步骤如下：

采用控制器对伺服电机进行控制，在控制器的程序中创建一个浮点型一维数组data[10]，其包括10组数据data[0]、data[1]…data[9]；

在每次程序扫描时，有新的数据进入数组，摒弃数组最开始的数据data[0]，实现一进一出，维持总共10个数据的容量，然后将所有数据相加除以10进行输出，得到测量的平均值；

控制器的扫描周期利用循环中断设置为固定的2ms，程序中创建一个浮点型一维数组data[10]，包含激光测距传感器测距值的10个变量值，即10组数据data[0]、data[1]…data[9]；in_data为输入变量，即每次扫描采集到的新的激光测距传感器测距值；在FC函数中，通过循环功能，首先将一维数组data[]的10个数据进行移位，按照data[1]→data[0]、data[2]→data[1]……直到最后data[9]→data[8]；目的是，data[0]被data[1]取代，从而被摒弃，data[9]赋值给data[8]，data[9]空出来，从而接收新采集到的数据in_data，最后计算data[]数组的10个数据和，返回平均值，控制器的每个扫描周期都要调用此FC函数。

2.根据权利要求1所述的一种汽车总装生产线上轮眉高度测量装置，其特征在于：还包括最少三组底座调节装置，所述底座调节装置包括底托（11）、固定安装在底托（11）上方的螺杆（12）、与螺杆（12）螺纹连接的螺母（13），所述底座（10）处设置有供螺杆（12）活动的安装孔，所述底座（10）与螺杆（12）之间通过螺杆（12）与螺母（13）螺纹连接来固定。

3.根据权利要求1所述的一种汽车总装生产线上轮眉高度测量装置，其特征在于：所述伺服电机（34）通过齿轮传动的方式带动激光测距传感器（33）进行上下平移运动。

4.根据权利要求2所述的一种汽车总装生产线上轮眉高度测量装置，其特征在于：所述底座调节装置设置有三组，每组底座调节装置中的螺母（13）设置有两个且分别位于底座（10）的上、下方。

5.根据权利要求1所述的一种汽车总装生产线上轮眉高度测量装置，其特征在于：当伺服电机移动到轮眉上端，测量结束，轮眉高度的数值保存在控制器中相应的变量之中，并通过网络的方式传递给上位工控机，对之后的LDW和HUD的标定进行算法补偿。

6.根据权利要求1所述的一种汽车总装生产线上轮眉高度测量装置，其特征在于：在步骤S4中，激光测距传感器的移动速度不高于20mm/s。