TWI846074B - 大客車骨架焊接檢測系統及檢測方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種大客車骨架焊接檢測系統及檢測方法，所述檢測系統包括：一基座，與一大客車保持一預定距離範圍，且與上述大客車相對移動；至少一設置於上述基座或一支架的一測距裝置，量測上述大客車骨架的複數參考點與所述測距裝置之各別距離資料；至少一設置於上述支架的影像擷取裝置，擷取上述參考點、及每一焊接部各端點的影像資料；以及一資料儲存裝置的一處理裝置，包括一藉由比對所接收的上述各參考點的距離資料及影像資料，確定上述各端點的位置資料，獲得每一焊接部的一延伸跨距。本發明能快速且有效控管大客車焊接部的品質。
Description
本發明係一種檢測系統及檢測方法，特別係指一種大客車骨架焊接檢測系統及檢測方法。
大客車為高乘載能力的公路交通載具，若發生重大事故，其乘客或司機損傷將極為嚴重。由於大客車的結構主要是依賴其骨架作為支撐，而大客車的骨架則是利用縱橫及斜向交錯的鋼樑焊接而成。大客車在事故發生翻覆時，完全仰仗骨架提供車身強度、能量吸收能力及維持車輛翻覆時的殘留空間，尤其是結構中的焊接部經常需要承擔應力集中的效應，如果焊接部不夠牢固，往往是損壞最常發生的關鍵處，為了乘客之安全，在進行大客車結構設計時應考量焊接部對結構強度之影響。
由於大客車的體積龐大，且一台大客車的焊接部數量至少有約五百處，而且焊接部的牢固與否，通常需要準確量測其焊接的延伸跨距，因此目前大客車焊接部量測主要是以人工目測計算的方式進行，而焊接部又分佈於各處，因此需要花費大量的人力與時間來進行量測，尤其在身高範圍以上、或底盤位置的特殊位置檢測，都會增加操作的困難度。加以，並不是單純觀察焊接點的數量，還需要逐一衡量焊接點的長度是否合乎規定，這些嚴格的限制更會減緩檢測速度，此外以人工方式進行量測也常會有疏漏處，而導致焊接部的品質無法有效的控管。
有鑑於上述先前技術可改善，本發明人提供一種大客車骨架焊接檢測系統及檢測方法，以改善先前技術的缺點。
以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。
本發明的一目的在於提供一種大客車骨架焊接檢測系統，藉由自動化檢測擷取的影像資料迅速判別計算，有效提升檢測效率。
本發明的另一目的在於提供一種大客車骨架焊接檢測系統，藉由測距裝置衡量各參考點距離，有效補償影像擷取裝置所受到大客車骨架遠近及彎曲造成的影像失真，提高檢測準確度。
本發明的又一目的在於提供一種大客車骨架焊接檢測系統，藉由參考點距離量測校準影像資料，提升檢測的精密度。
本發明的再一目的在於提供一種大客車骨架焊接檢測方法，藉由自動化影像視覺，有效提升效率，能節省大量的人力與時間成本。
本發明又另一目的在於提供一種大客車骨架焊接檢測方法，利用判定參考點距離，有效補償影像擷取的快速量測的距離和曲面失真，藉此有效控管大客車焊接部品質的一致性。
為達上述目的，本發明提供一種大客車骨架焊接檢測系統及檢測方法。所述大客車骨架焊接檢測系統，用以檢測一大客車的骨架的焊接情況，所述大客車具有沿一長度方向延伸的一長度以及一垂直於前述長度方向的高度方向延伸有一高度，以及上述大客車的骨架上形成有複數焊接部，每一焊接部的一延伸跨距分別由兩端點所界定，前述檢測系統包括：一基座，供與所述大客車沿一垂直於前述長度方向的一寬度方向保持一預定距離範圍，且可沿著上述長度方向與上述大客車相對移動，所述基座包括一本體、以及由所述本體
沿著上述高度方向延伸的至少一支架；至少一設置於上述基座或上述支架的測距裝置，供量測上述大客車的上述骨架的複數參考點與所述測距裝置之各別距離的距離資料；至少一設置於上述支架的影像擷取裝置，供沿上述支架的相異複數高度位置擷取上述大客車骨架的上述參考點、及上述焊接部的上述端點的影像資料；一資料儲存裝置；以及一供接收上述影像資料並且訊號連接上述資料儲存裝置的處理裝置，包括一藉由比對所接收的上述各參考點的上述距離資料及上述影像資料，確定上述各端點的具體空間相對位置的位置資料，獲得每一上述焊接部的上述延伸跨距。
所述大客車骨架焊接檢測方法，用以檢測一大客車的骨架的焊接情況，所述大客車具有沿一長度方向延伸的一長度以及一垂直於前述長度方向的高度方向延伸有一高度，以及上述大客車的骨架上形成有複數焊接部，每一焊接部的一延伸跨距分別由兩端點所界定，前述檢測系統包括一基座，供與所述大客車沿一垂直於前述長度方向的一寬度方向保持一預定距離範圍，且可沿著上述長度方向與上述大客車相對移動，所述基座包括一本體、以及由所述本體沿著上述高度方向延伸的至少一支架；至少一設置於上述基座或上述支架的測距裝置；至少一設置於上述支架的影像擷取裝置；一資料儲存裝置；以及一供接收上述影像資料並且訊號連接上述資料儲存裝置的處理裝置，所述大客車骨架焊接檢測方法包括下列步驟：a)預先標定上述大客車的骨架上的複數參考點，並儲存於上述資料儲存裝置；b)以上述測距裝置量測上述參考點與所述測距裝置之各別距離，並記錄為距離資料，以及利用上述影像擷取裝置沿上述支架的相異複數高度位置分別擷取上述大客車骨架的上述參考點、及上述焊接部的上述端點的影像資料；c)由上述處理裝置比對所接收的上述各參考點的上述距離資料及上述影像資料，藉此確定上述各端點的具體空間相對位置的位置資料；以及d)利用每一上述焊接部的上述兩端點，獲得每一上述焊接部的上述延
伸跨距，藉此統計出所有上述焊接部的上述延伸跨距、以及上述焊接部的數量資料，並儲存至上述資料儲存裝置。
經由上述系統及方法，不僅可以利用已趨於成熟的自動化視覺影像資料擷取，讓整體檢測流程加速而使效率提高，也因為參考點的距離量測，讓擷取所得的平面影像所無法避免的距離差異失真和骨架結構彎曲失真，可以被準確地運算補償，由此，讓體積龐大的大客車骨架焊接變得易於自動化檢測，且無論是檢測的準確度和精密度都可以大幅提升，尤其在統計運算過程中不易產生人為失誤，讓整體檢測變得又快又準，完全達成上述目的。
1:大客車骨架焊接檢測系統
2:基座
20、20’:本體
22、22’:支架
220、222:高度位置
3、3’:測距裝置
31’:升降致動器
32’:雷射測距儀
4、4’:影像擷取裝置
5、5’:資料儲存裝置
6、6’:處理裝置
7:軌道
8:大客車
80:骨架
82:焊接部
84:延伸跨距
86:參考點
840、842:端點
90:長度方向
92:高度方向
94:寬度方向
D:預定距離範圍
α:俯仰角、夾角
圖1為本發明大客車骨架焊接檢測系統第一較佳實施例的運作示意圖，說明具複數焊接部的大客車骨架和本發明焊接檢測系統的立體關係。
圖2為大客車骨架上正常焊接部的放大示意圖。
圖3為大客車骨架上延伸跨距不足的異常焊接部放大示意圖。
圖4為圖1實施例的正視示意圖。
圖5為本發明大客車骨架焊接檢測方法檢測第一較佳實施例檢測方法的流程圖。
圖6為圖1實施例的正視示意圖，用以說明檢測計算的原理。
圖7為本發明大客車骨架焊接檢測系統第二實施例的正視示意圖。
圖8為本發明大客車骨架焊接檢測方法第二較佳實施例的流程圖。
藉由具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由說明書所揭示內容輕易瞭解本發明其他優點及功效。附圖繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示內容，供熟悉此技藝人士瞭解與閱讀，並非用以限定本發明實施之限定條件，不具技術上實質意義，任何結構修飾、比
例關係改變或大小調整，在不影響本發明所能產生功效及所能達成目的下，均應仍落在本發明之內容的涵蓋範圍內。
如圖1所示，大客車8的骨架80是由眾多鋼樑焊接而成，而鋼樑之間的焊接部82必須如圖2所示延長至一預定的延伸跨距84，才會被認定為焊接妥當的結構，此延伸跨距則是由兩端點840、842所界定；相對地，如果是圖3的焊接部，由於中間部份產生焊接斷點，因此在檢測時，會基於四個端點840、842、844、846而被認定為兩個分離的焊接部，並且因為兩個焊接部都沒有達到足夠的延伸跨距而被判定為沒有合格的焊接部存在。
然而，受限於大客車的長度、寬度及高度動輒數公尺，如果要運用常見的影像擷取裝置拍照，並採用所獲得的二維圖像進行機器視覺的運算，往往會因為空間距離差異而造成嚴重的計算誤差，尤其考慮到車體邊緣部份的彎弧，更不容易準確估算。以下為便於說明及正確理解，將大客車的車頭至車尾方向定義為長度方向90，垂直於長度方向的車底至車頂方向定義為高度方向92，垂直於長度方向90和高度方向92的則為寬度方向94，大客車8則具有沿長度方向90延伸的一長度以及沿高度方向92延伸的一高度。
一併參考圖4及圖6，本發明大客車骨架焊接檢測系統1的第一較佳實施例包括一例釋為固定位置的基座2，為便於測距及拍照，本例中的大客車8主要是沿著一個沿著長度方向90延伸的軌道7被牽引移動，並且與基座2在寬度方向94保持一例釋為1.5公尺的預定距離範圍D經過此基座2，基座2包括一本體20、以及由本體20沿著高度方向92延伸的至少一支架22，由於要檢測的還包括車頂位置的焊接部，因此支架22必須達到可以超過大客車車頂的高度。
在本例中，例釋為光達的測距裝置3被裝設於基座本體20上，且如圖5所示，在步驟10時預先標定大客車骨架80上的複數參考點86，在本例中是以骨架80的數個鋼樑交點為例，並儲存於資料儲存裝置5；當大客車8沿長度方
向的特定部份行經基座2時，會於步驟12自動量測多個被標定的參考點86，並且將參考點86與測距裝置3的各別距離作為距離資料傳輸給處理裝置6；相對應地，本例在支架22上的不同高度，設置有例如三組作為影像擷取裝置4的照相機，而各照相機的設置高度也會在步驟13被記錄，並藉此在步驟14同步截取不同高度的影像資料，由於拍攝的高度不同，不僅可以避免近處的鋼樑遮蔽遠處的鋼樑和焊接點，也可以在一定的長度範圍內，更全面地把大客車骨架80在同一寬度-高度平面的所有影像資料完整拍攝，包括骨架80上的參考點86、以及影像擷取範圍內的所有焊接部82和各端點840、842。
由於測距裝置3可以獲得參考點86的相對距離，而且以高度居中的照相機為例，該影像擷取裝置所在的高度為已知，參考點86相較於影像擷取裝置4的俯仰角、夾角α可以藉由處理裝置6從拍攝的影像資料中計算獲得，因此在步驟16以測距裝置3作為圓心，以測得的距離資料作為半徑畫圓，再由已知高度的照相機作為起點，畫出俯仰角為α的射線，就可以從寬度-高度平面上獲得兩個交點，其中位於基座後方的交點可以忽略不計，因此就可以得到參考點的唯一解。對於任一端點，只要參照距離在例如十公分內的參考點，就可以獲得一個誤差甚小的三維座標，以此具體空間的相對位置三維座標作為該端點的位置資料，相較於以往影像判讀可能發生數公分的誤差，本發明的檢測誤差可以大幅度縮減至數公厘，輕易將檢測的精確度提升一個數量級以上。
藉由定位各端點的具體空間相對位置的位置資料，就可以由處理裝置6在步驟18計算獲得每一個焊接部的延伸跨距，不僅可以準確判定焊接部是否合乎標準，也可以準確計算所有焊接部的數目，並且儲存至資料儲存裝置5中。尤其如本例中是以例如三個照相機為例，藉由設置高度不一，還可以拿另一高度所獲得的影像資料，對前述檢測進行覆核驗算，進一步提升數據的可靠度。步驟19是在步驟12至14之後，持續將大客車沿軌道牽引移動，重複上述
步驟12至18，直到上述大客車骨架被完整檢測。當然，前述的步驟12至14並沒有先後順序的限制，而步驟19和步驟16、18之間也沒有必然的先後。
當然，如熟悉本技術領域人士所能輕易理解，大客車和焊接檢測系統只需要能相對運動，而且也並不局限於僅能由車頭至車尾方向移動拍攝及計算，如果大客車停止於原地，而由基座相對於大客車運動，則從寬度方向運作也並無不可；此外，若要加速檢測流程，也可以是將基座至造成門型框架，而測距裝置並不局限於光達，也可以設置於支架上，影像擷取裝置亦可採用動態攝影機，凡此種種變化，都應被認定涵蓋於本發明的下列權利範圍中。
因此請參考圖7和圖8本發明第二較佳實施例，與前一實施例相同的元件將不贅述，在本實施例中，測距裝置3’是包括一個設置於支架22’上並且可以沿支架22’上下移動的升降致動器31’和設置於升降致動器31’的雷射測距儀32’為例，而影像擷取裝置4’則例釋為動態攝影機。
由於本實施例的雷射測距儀32’可以在支架22’上升降，因此在本實施例中雖有相同的步驟10’、16’和18’，但居間的步驟12’則是一方面讓雷射測距儀因應需求進行升降、並且記錄每一次測距時的所在高度，以方便準確計算每一次的圓心位置，由於本例中的動態攝影機可以被旋轉操作，因此也可以涵蓋更廣大的攝像範圍。
綜上所述，本發明大客車骨架焊接檢測系統及檢測方法，不僅可以快速進行檢測，並有效控管大客車焊接部品質的一致性，提升檢測的準確度和精密度，尤其能節省大量的人力及時間成本。
上述實施例僅為例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。即使是，因此任何熟悉此項技藝的人士可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修改。因此本發明的權利保護範圍，應如後述申請專利範圍所列。
1:大客車骨架焊接檢測系統
2:基座
20:本體
22:支架
220、222:高度位置
3:測距裝置
4:影像擷取裝置
5:資料儲存裝置
6:處理裝置
8:大客車
80:骨架
86:參考點
840:端點
92:預定高度
D:預定距離範圍
α:俯仰角、夾角
Claims (8)
- 一種大客車骨架焊接檢測系統，用以檢測一大客車的骨架的焊接情況，所述大客車具有沿一長度方向延伸的一長度以及一垂直於前述長度方向的高度方向延伸有一高度，以及上述大客車的骨架上形成有複數焊接部，每一焊接部的一延伸跨距分別由兩端點所界定，前述檢測系統包括：一基座，供與所述大客車沿一垂直於前述長度方向的一寬度方向保持一預定距離範圍，且可沿著上述長度方向與上述大客車相對移動，所述基座包括一本體、以及由所述本體沿著上述高度方向延伸的至少一支架，上述支架具有一預定高度；至少一設置於上述基座或上述支架的測距裝置，供量測上述大客車的上述骨架的複數參考點與所述測距裝置之各別距離的距離資料；至少一設置於上述支架的影像擷取裝置，供沿上述支架的相異複數高度位置擷取上述大客車骨架的上述參考點、及上述焊接部的上述端點的影像資料，使得上述影像擷取裝置可架設至高於上述骨架及上述大客車的車頂；一資料儲存裝置；以及一供接收上述影像資料並且訊號連接上述資料儲存裝置的處理裝置，包括一藉由比對所接收的上述各參考點的上述距離資料及上述影像資料，確定上述各端點的具體空間相對位置的位置資料，獲得每一上述焊接部的上述延伸跨距。
- 如請求項1所述的大客車骨架焊接檢測系統，其中上述測距裝置包括一光達。
- 如請求項1所述的大客車骨架焊接檢測系統，其中上述測距裝置包括至少一雷射測距儀。
- 如請求項3所述的大客車骨架焊接檢測系統，其中上述測距裝置更包括一沿上述支架升降上述雷射測距儀的升降致動器。
- 如請求項1所述的大客車骨架焊接檢測系統，其中上述影像擷取裝置包括複數分別裝設於上述支架相異高度的照相機。
- 如請求項1所述的大客車骨架焊接檢測系統，所述檢測系統更包括驅動上述大客車沿上述長度方向移動的軌道。
- 一種大客車骨架焊接檢測方法，用一檢測系統檢測一大客車的骨架的焊接情況，所述大客車具有沿一長度方向延伸的一長度以及一垂直於前述長度方向的高度方向延伸有一高度，以及上述大客車的骨架上形成有複數焊接部，每一焊接部的一延伸跨距分別由兩端點所界定，前述檢測系統包括一基座，供與所述大客車沿一垂直於前述長度方向的一寬度方向保持一預定距離範圍，且可沿著上述長度方向與上述大客車相對移動，所述基座包括一本體、以及由所述本體沿著上述高度方向延伸的至少一支架；至少一設置於上述基座或上述支架的測距裝置；至少一設置於上述支架的影像擷取裝置；一資料儲存裝置；以及一處理裝置，所述大客車骨架焊接檢測方法包括下列步驟：a)預先標定上述大客車的骨架上的複數參考點，並儲存於上述資料儲存裝置；b)以上述測距裝置量測上述參考點與所述測距裝置之各別距離，並記錄為距離資料，以及利用上述影像擷取裝置沿上述支架的相異複數高度位置 分別擷取上述大客車骨架的上述參考點、及上述焊接部的上述端點的影像資料；c)由上述處理裝置接收上述影像資料並且訊號連接上述資料儲存裝置，比對所接收的上述各參考點的上述距離資料及上述影像資料，藉此確定上述各端點的具體空間相對位置的位置資料；以及d)利用每一上述焊接部的上述兩端點，獲得每一上述焊接部的上述延伸跨距，藉此統計出所有上述焊接部的上述延伸跨距、以及上述焊接部的數量資料，並儲存至上述資料儲存裝置；其中上述步驟b)更包括下列次步驟，b1)量測上述參考點與所述測距裝置之各別距離；b2)紀錄上述影像擷取裝置的高度；以及b3)以上述影像擷取裝置擷取上述參考點和上述端點的影像資料，藉此，可以避免近處的鋼梁遮蔽遠處的鋼樑和焊接點，也可以在一定的長度範圍內，更全面地拍攝大客車骨架。
- 如請求項7所述的大客車骨架焊接檢測方法，更包括在步驟c)之後，沿著上述長度方向讓上述基座和上述大客車骨架相對移動一預定距離的步驟e)，以及重複上述步驟b)和步驟c)，直到上述大客車骨架被完整檢測。
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