焊接是汽車制造過程中的重要工序之一，具有很高的技術(shù)指標(biāo)要求，因此必須對焊接質(zhì)量進(jìn)行很好地檢測。傳統(tǒng)的檢測方式通常是采用三坐標(biāo)測量機(jī)，但這種方式操作復(fù)雜、速度慢、周期長，只能對工件進(jìn)行抽檢。視覺檢測作為一種新型的檢測手段，具有大量程、非接觸、直觀、快速、精度高等優(yōu)點(diǎn)，因而可以應(yīng)用于汽車車身的在線檢測，及時反饋產(chǎn)品的誤差信息，不僅提高了產(chǎn)品的合格率，同時也為工藝改進(jìn)、減小誤差提供了閉環(huán)反饋的尺寸控制手段，符合現(xiàn)代制造的質(zhì)量工程要求。圖1所示為通用視覺檢測系統(tǒng)框圖，其中視覺測頭即為各種類型的視覺傳感器。
激光視覺檢測系統(tǒng)車身的關(guān)鍵尺寸主要是風(fēng)擋玻璃窗尺寸、車門安裝處棱邊位置、定位孔位置及各分總成的位置關(guān)系等，因此視覺傳感器主要分布于這些位置附近，測量其相應(yīng)的棱邊、孔、表面的空間位置尺寸等，一般為固定式測量系統(tǒng)。在生產(chǎn)線上設(shè)計一個測量工位，將定位好后的車身置于一框架內(nèi)，框架由縱、橫分布的金屬柱、桿構(gòu)成，可根據(jù)需要在框架上靈活安裝視覺傳感器。傳感器的數(shù)量通常由被測點(diǎn)的數(shù)量來確定，同時根據(jù)被測點(diǎn)的形式不同，傳感器通常又分為雙目立體視覺傳感器、輪廓傳感器等多種類型。
1、工作原理
在實(shí)際應(yīng)用中，通常是將多個視覺傳感器組成一個視覺檢測站，每個傳感器首先計算出被測點(diǎn)在當(dāng)前的傳感器坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，然后將所有視覺傳感器坐標(biāo)系匯聚在系統(tǒng)坐標(biāo)系下，從而完成測量。系統(tǒng)的工作主要建立在攝像機(jī)模型和立體視覺傳感器三維測量模型的基礎(chǔ)上。為了得到被測點(diǎn)在車身定位坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，需要以標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系為中介，把被測點(diǎn)在傳感器坐標(biāo)系中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到被測點(diǎn)在車身定位坐標(biāo)系中，這就需要把傳感器坐標(biāo)系、車身定位坐標(biāo)系與標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)一起來，稱為中介坐標(biāo)統(tǒng)一法。完成上述工作是通過局部標(biāo)定和全局標(biāo)定的過程來實(shí)現(xiàn)的。局部標(biāo)定是利用透鏡透視原理，標(biāo)定出從世界坐標(biāo)系到傳感器三維坐標(biāo)系的12個外部參數(shù)；全局標(biāo)定采用的是中介坐標(biāo)系方案（圖2），通過采用靶標(biāo)，求出測量傳感器所對應(yīng)的傳感器坐標(biāo)系到經(jīng)緯儀坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣，完成坐標(biāo)系的統(tǒng)一。
2、先進(jìn)的數(shù)字控制系統(tǒng)
激光視覺檢測系統(tǒng)采用先進(jìn)的CBVM測控軟件，可以通過圖形化的操作界面實(shí)現(xiàn)檢測站的所有功能，即使不熟練的操作者也可以方便使用。同時，數(shù)據(jù)管理與分析軟件負(fù)責(zé)測量數(shù)據(jù)的管理以及完成局域網(wǎng)用戶對測量數(shù)據(jù)的查詢和分析。
?。?）整車數(shù)據(jù)查詢與分析
整車數(shù)據(jù)查詢是按整個車身進(jìn)行查詢，反映整個車身的情況。整車數(shù)據(jù)查詢既可以按照車身的生產(chǎn)時間進(jìn)行查詢，也可以按照車身的編號進(jìn)行查詢。查詢數(shù)據(jù)的列表可以采用多種排序方式：車身編號和點(diǎn)號、點(diǎn)號和車身編號、生產(chǎn)時間及生產(chǎn)班次等。數(shù)據(jù)的顯示采用3種不同的底色來反映測量點(diǎn)加工誤差的大小。
?。?）功能尺寸分析
功能尺寸分析是對一個車身的多個點(diǎn)進(jìn)行綜合*價?？梢赃x擇一定時間段生產(chǎn)的車身進(jìn)行功能尺寸*價，也可以選取一定的車身編號段內(nèi)的車身進(jìn)行功能尺寸*價。*價表中列出了車身編號、生產(chǎn)時間以及各功能尺寸，表中數(shù)據(jù)的顯示可以按照選定的功能尺寸項(xiàng)進(jìn)行排序，也可以選擇圖示顯示（圖3）。
（3）統(tǒng)計功能
對整個生產(chǎn)線產(chǎn)品質(zhì)量的檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計可以分為月統(tǒng)計和年統(tǒng)計：對于每月每日的產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，可以選擇統(tǒng)計條件，如需要統(tǒng)計的月份、不合格數(shù)量等，圖表顯示的形式可以是合格率也可以是日產(chǎn)量；年統(tǒng)計數(shù)量是根據(jù)月統(tǒng)計數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計的，所以每個月的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計后，就會出現(xiàn)在年統(tǒng)計表格中。
3.激光視覺檢測站的應(yīng)用
隨著汽車制造水平的不斷提高，激光視覺檢測站逐漸得到應(yīng)用，一汽大眾汽車有限公司從每一個總成開始，均采用該系統(tǒng)進(jìn)行尺寸控制，出現(xiàn)問題的部件會被及時發(fā)現(xiàn)、報警并放回返修區(qū)。這樣可以保證每一級總成部件均由尺寸合格的下級總成組合而成。不僅如此，由于數(shù)據(jù)實(shí)行實(shí)時檢測、存儲，當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題時，制造部門可以快速發(fā)現(xiàn)工裝夾具的問題所在，在最短的時間內(nèi)進(jìn)行調(diào)整（圖4）。
圖4 視覺檢測系統(tǒng)在焊裝各級總成中的應(yīng)用
除此之外，激光視覺檢測系統(tǒng)還被廣泛應(yīng)用于焊裝生產(chǎn)中，如門蓋裝配、前端切削焊接以及車身后部后尾燈定位孔的形成等。
傳統(tǒng)工藝中燈安裝孔采用多個沖壓件焊接而成（如圖5所示），其累計誤差較大、且難以控制，導(dǎo)致后尾燈安裝后與側(cè)圍匹配質(zhì)量較差、尺寸不穩(wěn)定。采用激光視覺檢測技術(shù)，沖孔在各部件拼焊完成后進(jìn)行，通過使用激光在線測量，將后尾燈左右的型面形成數(shù)模，并與已經(jīng)存儲于控制器中的數(shù)模相對照，找出最佳匹配尺寸并調(diào)整機(jī)器人完成沖孔工藝。
圖6所示為激光在線檢測技術(shù)在白車身車門裝配中的應(yīng)用實(shí)例。其中機(jī)器人控制下的抓拾器與激光在線檢測系統(tǒng)通過總線控制，形成一個閉環(huán)系統(tǒng)，通過激光在線檢測系統(tǒng)在門蓋裝配過程中的實(shí)時動態(tài)測量，實(shí)時地把所測量數(shù)據(jù)與處理器中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)模數(shù)據(jù)對比，給出測量值與理論值的偏差，實(shí)時調(diào)整抓拾器的安裝位置，使其達(dá)到一個設(shè)計的最佳值，此時門與側(cè)圍的平度和間隙均會達(dá)到一個最佳值。
結(jié)束語
先進(jìn)的激光在線檢測系統(tǒng)在汽車制造中不同領(lǐng)域的應(yīng)用，在某種程度上改變了汽車制造中的某些傳統(tǒng)工藝流程，它對于推動汽車制造業(yè)的發(fā)展有著及其重要意義。
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