CN204027522U - 汽车大梁装配孔孔位、孔径精密测量系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种汽车大梁装配孔孔位、孔径精密测量系统，包括主操控台、固定高低架、滑台、伺服电机、伺服电机编码器、摄像机、精密水平滑轨、二维标准控制场、钢化玻璃光源罩、被测大梁以及减震器。本测量系统首先获取被测大梁连续局部图像，再分别对每一幅图像进行了特征提取，利用图像提取信息与测量控制场进行坐标转换，即实现了汽车大梁装配孔的孔径、孔位精密测量，最后将测量结果写入二维码防伪溯源系统。本测量系统有效地解决了人工检测效率低、劳动强度大的难题，同时为后续的大梁维修、信息查询等提供了便利，尤其适用于U型平板大梁上装配孔的测量。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车大梁加工质量监测领域，具体涉及一种汽车大梁装配孔孔位、孔径精密测量系统。
背景技术
在大型机械装备的制造及装配过程中，大型工件几何尺寸和形位公差的测量，是保证整套设备质量的关键因素。一般500mm以上尺寸的测量就是大尺寸测量，由于大尺寸测量超过了一般测量范围，测量条件差，因此其测量方法和使用的量具都具有特殊性。目前常用的大尺寸工件测量系统有经纬仪测量系统、激光跟踪测量系统、激光扫描测量系统、关节式坐标测量系统、室内GPS和机器视觉测量系统等。
汽车大梁是汽车底盘的重要组成部分，其形状为细条形，长度可达十几米，在其翼面上会加工将近300个圆形装配孔，由于大梁需与底盘其他零件进行精密装配，因此，为保证装配精度及提高装配效率，需要对加工好的汽车大梁装配孔的孔径、孔位尺寸进行精密测量，这种测量属于典型的大尺寸测量。
近年来，随着计算机与机器视觉技术的发展，图像处理与分析方法水平的不断提高，机器视觉在线测量技术得到了越来越多的应用和关注。机器视觉测量具有非接触、设备简单、对现场环境要求不高、通用性好、易于实现自动化等诸多优点而受到人们的广泛关注。综合考虑测量效率和系统成本，机器视觉测量系统越来越受欢迎，机器视觉对诸如汽车大梁的大尺寸工件精确测量已成为了国内外学者研究的热门领域。亚洲最大的汽车车架大梁生产厂家——日本武部铁工所已经研制较为成熟的基于机器视觉的汽车大梁装配孔检测系统，但由于国外技术垄断及昂贵的价格，国内汽车生产企业仍然采用的是三坐标机或极限量规来抽样检验，这两种方法都需耗费大量人力或是时间，在大批量生产大梁时，显然无法跟上现代化的生产节拍及要求全检的质量保障需求。
现有基于机器视觉的几何尺寸测量，主要集中在基于单幅图像的尺寸测量和基于图像拼接的尺寸测量。基于单幅图像的尺寸测量方法是用单幅图像反映待测零件的全貌，通过对单幅图像的处理获得工件尺寸，但是受相机视场和检测分辨率成反比例关系的制约，若用单幅图像获得待测零件全貌的较高精度图像，就必须要求待测零件很小，所以该方法的缺点是只能测量尺寸较小的零件；也有研究学者提出了基于图像拼接技术的尺寸测量方法，该方法通过摄像机每次只成像大尺寸零件的局部区域，把所有局部图像拼成一整幅图像后再对零件进行测量，该方法的缺点是完成图像拼接后再进行装配孔特征信息的提取，图像拼接、特征提取时不可避免的要进行重复工作，这样既浪费时间又因图像融合时丢失局部特征信息或引入误差导致提取的装配孔特征信息不够准确；还有学者在采用视觉测量大梁装配孔测量时根据大梁上装配孔的分布疏密不同提出了基于外界定位的路径规划采集方法，然后再通过图像处理和外界定位结合实现坐标归一化，进而完成装配孔的孔位测量，该方法缺点是大梁上装配孔分布杂乱无章，很大一片区域没有装配孔的情况并不多见，这样路径规划意义并不大，同时这种方法还得依赖高精度的外界定位系统，而这种高精度的外界定位系统易受环境的影响，在生产现场很难保证。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述不足，提供一种汽车大梁装配孔孔位、孔径精密测量系统，通过本测量系统能够精密测量汽车大梁各装配孔孔径和孔位尺寸，有效地解决了人工检测效率低、劳动强度大的难题，同时为后续的大梁维修、信息查询等提供了便利。
本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种汽车大梁装配孔孔位、孔径精密测量系统，包括主操控台（1）、固定高低架（2）、位置传感器（3）、齿轮齿条（4）、滑台（5）、伺服电机（6）、伺服电机编码器（7）、相机支撑架（8）、摄像机（9）、精密水平滑轨（10）、二维标准控制场（11）、钢化玻璃光源罩（12）、被测大梁（13）、背光高频光源（14）以及减震器（15）；
所述主操控台（1）上设有主机，主机的PCI插槽中分别插有运动控制卡和图像采集卡，所述主操控台（1）中的主机通过运动控制卡与伺服电机（6）相连，所述伺服电机编码器（7）与伺服电机（6）同轴连接，所述伺服电机（6）固定在滑台（5）上，所述滑台（5）通过齿轮齿条（4）在精密水平滑轨（10）上滑动；
所述固定高低架（2）包括高侧架和低侧架，二者呈阶梯状固定在一起；精密水平滑轨（10）安装在固定高低架（2）的高侧架上，所述二维标准控制场（11）安装在固定高低架（12）的低侧架上，所述伺服电机编码器（7）通过所述主操控台（1）中的主机分别与运动控制卡和图像采集卡连接，所述背光高频光源（14）安装在固定高低架（2）的低侧架下方，所述主操控台（1）中的主机通过图像采集卡与摄像机（9）连接，所述摄像机（9）通过相机支撑架（8）安装在滑台（5）上；
所述钢化玻璃光源罩（12）放置在固定高低架（2）的低侧架上，所述二维标准控制场（11）放置在钢化玻璃光源罩（12）上，所述被测大梁（13）放置在钢化玻璃光源罩（12）上，二维标准控制场（11）设置在被测大梁（13）的两侧。
所述被测大梁（13）的正下方设有两个以上的背光高频光源（14），所述背光高频光源（14）与主控台（1）连接，由主控台（1）控制其打开或关闭，背光高频光源（14）交错安装在钢化玻璃光源罩（12）正下方。
所述二维标准控制场（11）根据使用需要进行竖直方向的调整；实现调整的具体结构为：二维标准控制场的四个角的位置设置有安装孔（17），在固定高低架（2）低侧架的相应位置上分别安装有穿过四个安装孔的螺杆，四根螺杆上都套有弹簧，二维标准控制场通过四个安装孔穿过螺杆压在弹簧上，再用螺帽套到螺杆上，这样通过拧紧螺帽就能竖直向下调整二维标准控制场，通过拧松螺帽由于弹簧的弹力作用就能竖直向上调整二维标准控制场。
所述相机支撑架（8）包括两个L型铸铁件，两个L型铸铁件的一个面重合设置，构成Z型高度可调的相机支撑架；所述固定高低架（2）采用铸铁焊接加工而成，在每个落脚处安装有橡胶减震器。
所述二维标准控制场（11）均匀分布有不同大小的标准圆孔（16），使用前采用高精度仪器对二维标准控制场进行检定。
所述主操控台上设有操作面板，液晶显示器和键盘鼠标操作区。
本实用新型与现有技术相比具有的有益效果：
本实用新型为汽车大梁装配孔孔位、孔径的精密测量提供了一套视觉测量系统，结构简单精巧、自动化程度高，能大大减小汽车大梁传统测量的人工劳动强度，提高工作效率，同时还能避免人为因素造成的不必要误差；另外，利用高频荧光灯管、磨砂玻璃等制作的背光光源灯箱光照效果良好、成本低、易于控制和维护，利用检定好的量具作为二维控制场解决了汽车大梁自身装配孔分布不均带来的坐标归一化的困难。
附图说明
图1是本实用新型测量系统的结构示意图；
图2是本实用新型测量系统中特有二维标准控制场示意图；
其中，1-主操控台、2-固定高低架、3-位置传感器、4-齿轮齿条、5-滑台、6-伺服电机、7-伺服电机编码器、8-相机支撑架、9-摄像机、10-精密水平滑轨、11-二维标准控制场、12-钢化玻璃光源罩、13-被测大梁、14-背光高频光源，15-减震器,16-标准圆孔，17-安装孔。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本实用新型的技术方案做进一步的说明。
参照图1所示，本实用新型所述的汽车大梁装配孔孔位、孔径精密测量系统，包括主操控台（1）、固定高低架（2）、位置传感器（3）、齿轮齿条（4）、滑台（5）、伺服电机（6）、伺服电机编码器（7）、相机支撑架（8）、摄像机（9）、精密水平滑轨（10）、二维标准控制场（11）、钢化玻璃光源罩（12）、被测大梁（13）、背光高频光源（14）以及减震器（15）。
所述主操控台（1）上设有主机，主机的PCI插槽中分别插有运动控制卡和图像采集卡，所述主操控台（1）中主机通过运动控制卡与伺服电机（6）相连，由主操控台决定相机的运动及图像采集；所述伺服电机编码器（7）与伺服电机（6）同轴连接，所述伺服电机（6）固定在滑台（5）上，所述滑台（5）通过齿轮齿条（4）在精密水平滑轨（10）上左右移动。
所述固定高低架（2）包括高侧架和低侧架，二者呈阶梯状固定在一起；所述精密水平滑轨（10）安装在固定高低架（2）的高侧架上，所述二维标准控制场（11）安装在固定高低架（12）的低侧架上，所述背光高频光源（14）安装在固定高低架（2）的低侧下方，所述伺服电机编码器（7）通过所述主操控台（1）中的主机分别与运动控制卡和图像采集卡连接，所述背光高频光源（14）安装在固定高低架（2）的低侧架下方。
所述主操控台（1）中主机通过图像采集卡与摄像机（9）连接，所述摄像机（9）通过相机支撑架（8）安装在滑台（5）上，所述钢化玻璃光源罩（12）放置在固定高低架（12）的低侧架上，所述二维标准控制场（11）放置在钢化玻璃光源罩（12）上，所述被测大梁（13）放置在钢化玻璃光源罩（12）上，二维标准控制场（11）设置在被测大梁（13）的两侧。
所述被测大梁（13）的正下方设有两个以上的背光高频光源（14），所述背光高频光源（14）与主控台（1）连接，由主控台（1）控制其打开或关闭，背光高频光源（14）交错安装在钢化玻璃光源罩（12）正下方。
所述相机支撑架包括两个L型铸铁件，两个L型铸铁件的一个面重合设置，构成Z型高度可调的相机支撑架。
所述二维标准控制场均匀分布一定大小的高精度圆孔，该控制场在使用前通过高精度仪器对其检定，使用时要与待测大梁上表面处于同一水平面上；所述二维标准控制场（11）可根据使用需要进行竖直方向的调整。
所述固定高低架采用铸铁焊接加工而成，在每个落脚处安装有橡胶减震器。
参照图2，所述二维标准控制场（11）根据使用需要进行竖直方向的调整；实现调整的具体结构为：二维标准控制场的四个角的位置设置有安装孔（17），在固定高低架（2）低侧架的相应位置上分别安装有穿过四个安装孔的螺杆，四根螺杆上都套有弹簧，二维标准控制场通过四个安装孔穿过螺杆压在弹簧上，再用螺帽套到螺杆上，这样通过拧紧螺帽就能竖直向下调整二维标准控制场，通过拧松螺帽由于弹簧的弹力作用就能竖直向上调整二维标准控制场。
Claims (6)
1.一种汽车大梁装配孔孔位、孔径精密测量系统，其特征在于：包括主操控台（1）、固定高低架（2）、位置传感器（3）、齿轮齿条（4）、滑台（5）、伺服电机（6）、伺服电机编码器（7）、相机支撑架（8）、摄像机（9）、精密水平滑轨（10）、二维标准控制场（11）、钢化玻璃光源罩（12）、被测大梁（13）、背光高频光源（14）以及减震器（15）；
所述主操控台（1）上设有主机，主机的PCI插槽中分别插有运动控制卡和图像采集卡，所述主操控台（1）中的主机通过运动控制卡与伺服电机（6）相连，所述伺服电机编码器（7）与伺服电机（6）同轴连接，所述伺服电机（6）固定在滑台（5）上，所述滑台（5）通过齿轮齿条（4）在精密水平滑轨（10）上滑动；
所述固定高低架（2）包括高侧架和低侧架，二者呈阶梯状固定在一起；精密水平滑轨（10）安装在固定高低架（2）的高侧架上，所述二维标准控制场（11）安装在固定高低架（12）的低侧架上，所述伺服电机编码器（7）通过所述主操控台（1）中的主机分别与运动控制卡和图像采集卡连接，所述背光高频光源（14）安装在固定高低架（2）的低侧架下方，所述主操控台（1）中的主机通过图像采集卡与摄像机（9）连接，所述摄像机（9）通过相机支撑架（8）安装在滑台（5）上；
所述钢化玻璃光源罩（12）放置在固定高低架（2）的低侧架上，所述二维标准控制场（11）放置在钢化玻璃光源罩（12）上，所述被测大梁（13）放置在钢化玻璃光源罩（12）上，二维标准控制场（11）设置在被测大梁（13）的两侧。
2.如权利要求1所述的汽车大梁装配孔孔位、孔径精密测量系统，其特征在于：所述被测大梁（13）的正下方设有两个以上的背光高频光源（14），所述背光高频光源（14）与主控台（1）连接，由主控台（1）控制其打开或关闭，背光高频光源（14）交错安装在钢化玻璃光源罩（12）正下方。
3.如权利要求1所述的汽车大梁装配孔孔位、孔径精密测量系统，其特征在于：所述二维标准控制场（11）根据使用需要进行竖直方向的调整；实现调整的具体结构为：二维标准控制场的四个角的位置设置有安装孔（17），在固定高低架（2）低侧架的相应位置上分别安装有穿过四个安装孔的螺杆，四根螺杆上都套有弹簧，二维标准控制场通过四个安装孔穿过螺杆压在弹簧上，再用螺帽套到螺杆上，这样通过拧紧螺帽就能竖直向下调整二维标准控制场，通过拧松螺帽由于弹簧的弹力作用就能竖直向上调整二维标准控制场。
4.如权利要求1所述的汽车大梁装配孔孔位、孔径精密测量系统，其特征在于：所述相机支撑架（8）包括两个L型铸铁件，两个L型铸铁件的一个面重合设置，构成Z型高度可调的相机支撑架；所述固定高低架（2）采用铸铁焊接加工而成，在每个落脚处安装有橡胶减震器。
5.如权利要求1所述的汽车大梁装配孔孔位、孔径精密测量系统，其特征在于：所述二维标准控制场（11）均匀分布有不同大小的标准圆孔（16），使用前采用高精度仪器对二维标准控制场进行检定。
6.如权利要求1所述的汽车大梁装配孔孔位、孔径精密测量系统，其特征在于：所述主操控台上设有操作面板，液晶显示器和键盘鼠标操作区。
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| CN107063093A (zh) * | 2017-06-15 | 2017-08-18 | 湖北三盟机械制造有限公司 | 一种车辆纵梁检测装置 |
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