汽車大梁裝配孔孔位、孔徑精密測量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種汽車大梁裝配孔孔位、孔徑精密測量系統(tǒng)，包括主操控臺、固定高低架、滑臺、伺服電機(jī)、伺服電機(jī)編碼器、攝像機(jī)、精密水平滑軌、二維標(biāo)準(zhǔn)控制場、鋼化玻璃光源罩、被測大梁以及減震器。本測量系統(tǒng)首先獲取被測大梁連續(xù)局部圖像，再分別對每一幅圖像進(jìn)行了特征提取，利用圖像提取信息與測量控制場進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，即實現(xiàn)了汽車大梁裝配孔的孔徑、孔位精密測量，最后將測量結(jié)果寫入二維碼防偽溯源系統(tǒng)。本測量系統(tǒng)有效地解決了人工檢測效率低、勞動強(qiáng)度大的難題，同時為后續(xù)的大梁維修、信息查詢等提供了便利，尤其適用于U型平板大梁上裝配孔的測量。
【專利說明】汽車大梁裝配孔孔位、孔徑精密測量系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及汽車大梁加工質(zhì)量監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種汽車大梁裝配孔孔位、孔徑精密測量系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]在大型機(jī)械裝備的制造及裝配過程中，大型工件幾何尺寸和形位公差的測量，是保證整套設(shè)備質(zhì)量的關(guān)鍵因素。一般500mm以上尺寸的測量就是大尺寸測量，由于大尺寸測量超過了一般測量范圍，測量條件差，因此其測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測量系統(tǒng)有經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)、激光跟蹤測量系統(tǒng)、激光掃描測量系統(tǒng)、關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測量系統(tǒng)、室內(nèi)GPS和機(jī)器視覺測量系統(tǒng)等。
[0003]汽車大梁是汽車底盤的重要組成部分，其形狀為細(xì)條形，長度可達(dá)十幾米，在其翼面上會加工將近300個圓形裝配孔，由于大梁需與底盤其他零件進(jìn)行精密裝配，因此，為保證裝配精度及提高裝配效率，需要對加工好的汽車大梁裝配孔的孔徑、孔位尺寸進(jìn)行精密測量，這種測量屬于典型的大尺寸測量。
[0004]近年來，隨著計算機(jī)與機(jī)器視覺技術(shù)的發(fā)展，圖像處理與分析方法水平的不斷提高，機(jī)器視覺在線測量技術(shù)得到了越來越多的應(yīng)用和關(guān)注。機(jī)器視覺測量具有非接觸、設(shè)備簡單、對現(xiàn)場環(huán)境要求不高、通用性好、易于實現(xiàn)自動化等諸多優(yōu)點而受到人們的廣泛關(guān)注。綜合考慮測量效率和系統(tǒng)成本，機(jī)器視覺測量系統(tǒng)越來越受歡迎，機(jī)器視覺對諸如汽車大梁的大尺寸工件精確測量已成為了國內(nèi)外學(xué)者研究的熱門領(lǐng)域。亞洲最大的汽車車架大梁生產(chǎn)廠家一日本武部鐵工所已經(jīng)研制較為成熟的基于機(jī)器視覺的汽車大梁裝配孔檢測系統(tǒng)，但由于國外技術(shù)壟斷及昂貴的價格，國內(nèi)汽車生產(chǎn)企業(yè)仍然采用的是三坐標(biāo)機(jī)或極限量規(guī)來抽樣檢驗，這兩種方法都需耗費大量人力或是時間，在大批量生產(chǎn)大梁時，顯然無法跟上現(xiàn)代化的生產(chǎn)節(jié)拍及要求全檢的質(zhì)量保障需求。
[0005]現(xiàn)有基于機(jī)器視覺的幾何尺寸測量，主要集中在基于單幅圖像的尺寸測量和基于圖像拼接的尺寸測量?；趩畏鶊D像的尺寸測量方法是用單幅圖像反映待測零件的全貌，通過對單幅圖像的處理獲得工件尺寸，但是受相機(jī)視場和檢測分辨率成反比例關(guān)系的制約，若用單幅圖像獲得待測零件全貌的較高精度圖像，就必須要求待測零件很小，所以該方法的缺點是只能測量尺寸較小的零件；也有研究學(xué)者提出了基于圖像拼接技術(shù)的尺寸測量方法，該方法通過攝像機(jī)每次只成像大尺寸零件的局部區(qū)域，把所有局部圖像拼成一整幅圖像后再對零件進(jìn)行測量，該方法的缺點是完成圖像拼接后再進(jìn)行裝配孔特征信息的提取，圖像拼接、特征提取時不可避免的要進(jìn)行重復(fù)工作，這樣既浪費時間又因圖像融合時丟失局部特征信息或引入誤差導(dǎo)致提取的裝配孔特征信息不夠準(zhǔn)確；還有學(xué)者在采用視覺測量大梁裝配孔測量時根據(jù)大梁上裝配孔的分布疏密不同提出了基于外界定位的路徑規(guī)劃采集方法，然后再通過圖像處理和外界定位結(jié)合實現(xiàn)坐標(biāo)歸一化，進(jìn)而完成裝配孔的孔位測量，該方法缺點是大梁上裝配孔分布雜亂無章，很大一片區(qū)域沒有裝配孔的情況并不多見，這樣路徑規(guī)劃意義并不大，同時這種方法還得依賴高精度的外界定位系統(tǒng)，而這種高精度的外界定位系統(tǒng)易受環(huán)境的影響，在生產(chǎn)現(xiàn)場很難保證。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種汽車大梁裝配孔孔位、孔徑精密測量系統(tǒng)，通過本測量系統(tǒng)能夠精密測量汽車大梁各裝配孔孔徑和孔位尺寸，有效地解決了人工檢測效率低、勞動強(qiáng)度大的難題，同時為后續(xù)的大梁維修、信息查詢等提供了便利。
[0007]本實用新型為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0008]一種汽車大梁裝配孔孔位、孔徑精密測量系統(tǒng)，包括主操控臺(I)、固定高低架
(2)、位置傳感器(3)、齒輪齒條(4)、滑臺(5)、伺服電機(jī)(6)、伺服電機(jī)編碼器(7)、相機(jī)支撐架(8)、攝像機(jī)(9)、精密水平滑軌(10)、二維標(biāo)準(zhǔn)控制場(11)、鋼化玻璃光源罩(12)、被測大梁(13)、背光高頻光源(14)以及減震器(15)；
[0009]所述主操控臺(I)上設(shè)有主機(jī)，主機(jī)的PCI插槽中分別插有運動控制卡和圖像采集卡，所述主操控臺(I)中的主機(jī)通過運動控制卡與伺服電機(jī)(6)相連，所述伺服電機(jī)編碼器(7)與伺服電機(jī)(6)同軸連接，所述伺服電機(jī)(6)固定在滑臺(5)上，所述滑臺(5)通過齒輪齒條(4)在精密水平滑軌(10)上滑動；
[0010]所述固定高低架(2)包括高側(cè)架和低側(cè)架，二者呈階梯狀固定在一起；精密水平滑軌(10)安裝在固定高低架(2)的高側(cè)架上，所述二維標(biāo)準(zhǔn)控制場(11)安裝在固定高低架
(12)的低側(cè)架上，所述伺服電機(jī)編碼器(7)通過所述主操控臺(I)中的主機(jī)分別與運動控制卡和圖像采集卡連接，所述背光高頻光源(14)安裝在固定高低架(2)的低側(cè)架下方，所述主操控臺(I)中的主機(jī)通過圖像采集卡與攝像機(jī)(9 )連接，所述攝像機(jī)(9 )通過相機(jī)支撐架(8)安裝在滑臺(5)上；
[0011]所述鋼化玻璃光源罩(12)放置在固定高低架(2)的低側(cè)架上，所述二維標(biāo)準(zhǔn)控制場(11)放置在鋼化玻璃光源罩(12)上，所述被測大梁(13)放置在鋼化玻璃光源罩(12)上，二維標(biāo)準(zhǔn)控制場(11)設(shè)置在被測大梁(13)的兩側(cè)。
[0012]所述被測大梁(13)的正下方設(shè)有兩個以上的背光高頻光源(14)，所述背光高頻光源(14)與主控臺(I)連接，由主控臺(I)控制其打開或關(guān)閉，背光高頻光源(14)交錯安裝在鋼化玻璃光源罩(12)正下方。
[0013]所述二維標(biāo)準(zhǔn)控制場(11)根據(jù)使用需要進(jìn)行豎直方向的調(diào)整；實現(xiàn)調(diào)整的具體結(jié)構(gòu)為:二維標(biāo)準(zhǔn)控制場的四個角的位置設(shè)置有安裝孔(17)，在固定高低架(2)低側(cè)架的相應(yīng)位置上分別安裝有穿過四個安裝孔的螺桿，四根螺桿上都套有彈簧，二維標(biāo)準(zhǔn)控制場通過四個安裝孔穿過螺桿壓在彈簧上，再用螺帽套到螺桿上，這樣通過擰緊螺帽就能豎直向下調(diào)整二維標(biāo)準(zhǔn)控制場，通過擰松螺帽由于彈簧的彈力作用就能豎直向上調(diào)整二維標(biāo)準(zhǔn)控制場。
[0014]所述相機(jī)支撐架(8)包括兩個L型鑄鐵件，兩個L型鑄鐵件的一個面重合設(shè)置，構(gòu)成Z型高度可調(diào)的相機(jī)支撐架；所述固定高低架(2)采用鑄鐵焊接加工而成，在每個落腳處安裝有橡膠減震器。
[0015]所述二維標(biāo)準(zhǔn)控制場(11)均勻分布有不同大小的標(biāo)準(zhǔn)圓孔(16)，使用前采用高精度儀器對二維標(biāo)準(zhǔn)控制場進(jìn)行檢定。
[0016]所述主操控臺上設(shè)有操作面板，液晶顯示器和鍵盤鼠標(biāo)操作區(qū)。
[0017]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果:
[0018]本實用新型為汽車大梁裝配孔孔位、孔徑的精密測量提供了一套視覺測量系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單精巧、自動化程度高，能大大減小汽車大梁傳統(tǒng)測量的人工勞動強(qiáng)度，提高工作效率，同時還能避免人為因素造成的不必要誤差；另外，利用高頻熒光燈管、磨砂玻璃等制作的背光光源燈箱光照效果良好、成本低、易于控制和維護(hù)，利用檢定好的量具作為二維控制場解決了汽車大梁自身裝配孔分布不均帶來的坐標(biāo)歸一化的困難。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本實用新型測量系統(tǒng)中特有二維標(biāo)準(zhǔn)控制場示意圖；
[0021]其中，1-主操控臺、2-固定高低架、3-位置傳感器、4-齒輪齒條、5-滑臺、6_伺服電機(jī)、7-伺服電機(jī)編碼器、8-相機(jī)支撐架、9-攝像機(jī)、10-精密水平滑軌、11- 二維標(biāo)準(zhǔn)控制場、12-鋼化玻璃光源罩、13-被測大梁、14-背光高頻光源，15-減震器，16-標(biāo)準(zhǔn)圓孔，17-安裝孔。

【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合實施例和附圖對本實用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明。
[0023]參照圖1所示，本實用新型所述的汽車大梁裝配孔孔位、孔徑精密測量系統(tǒng)，包括主操控臺(I)、固定高低架(2)、位置傳感器(3)、齒輪齒條(4)、滑臺(5)、伺服電機(jī)(6)、伺服電機(jī)編碼器(7)、相機(jī)支撐架(8)、攝像機(jī)(9)、精密水平滑軌(10)、二維標(biāo)準(zhǔn)控制場(11)、鋼化玻璃光源罩(12)、被測大梁(13)、背光高頻光源(14)以及減震器(15)。
[0024]所述主操控臺(I)上設(shè)有主機(jī)，主機(jī)的PCI插槽中分別插有運動控制卡和圖像采集卡，所述主操控臺(I)中主機(jī)通過運動控制卡與伺服電機(jī)(6)相連，由主操控臺決定相機(jī)的運動及圖像采集；所述伺服電機(jī)編碼器(7)與伺服電機(jī)(6)同軸連接，所述伺服電機(jī)(6)固定在滑臺(5)上，所述滑臺(5)通過齒輪齒條(4)在精密水平滑軌(10)上左右移動。
[0025]所述固定高低架(2)包括高側(cè)架和低側(cè)架，二者呈階梯狀固定在一起；所述精密水平滑軌(10 )安裝在固定高低架(2 )的高側(cè)架上，所述二維標(biāo)準(zhǔn)控制場(11)安裝在固定高低架(12)的低側(cè)架上，所述背光高頻光源(14)安裝在固定高低架(2)的低側(cè)下方，所述伺服電機(jī)編碼器(7)通過所述主操控臺(I)中的主機(jī)分別與運動控制卡和圖像采集卡連接，所述背光高頻光源(14)安裝在固定高低架(2)的低側(cè)架下方。
[0026]所述主操控臺(I)中主機(jī)通過圖像采集卡與攝像機(jī)(9 )連接，所述攝像機(jī)(9 )通過相機(jī)支撐架(8 )安裝在滑臺(5 )上，所述鋼化玻璃光源罩(12 )放置在固定高低架(12 )的低側(cè)架上，所述二維標(biāo)準(zhǔn)控制場(11)放置在鋼化玻璃光源罩(12 )上，所述被測大梁(13 )放置在鋼化玻璃光源罩(12)上，二維標(biāo)準(zhǔn)控制場(11)設(shè)置在被測大梁(13)的兩側(cè)。
[0027]所述被測大梁(13)的正下方設(shè)有兩個以上的背光高頻光源(14)，所述背光高頻光源(14)與主控臺(I)連接，由主控臺(I)控制其打開或關(guān)閉，背光高頻光源(14)交錯安裝在鋼化玻璃光源罩(12)正下方。
[0028]所述相機(jī)支撐架包括兩個L型鑄鐵件，兩個L型鑄鐵件的一個面重合設(shè)置，構(gòu)成Z型高度可調(diào)的相機(jī)支撐架。
[0029]所述二維標(biāo)準(zhǔn)控制場均勻分布一定大小的高精度圓孔，該控制場在使用前通過高精度儀器對其檢定，使用時要與待測大梁上表面處于同一水平面上；所述二維標(biāo)準(zhǔn)控制場
(11)可根據(jù)使用需要進(jìn)行豎直方向的調(diào)整。
[0030]所述固定高低架采用鑄鐵焊接加工而成，在每個落腳處安裝有橡膠減震器。
[0031]參照圖2，所述二維標(biāo)準(zhǔn)控制場(11)根據(jù)使用需要進(jìn)行豎直方向的調(diào)整；實現(xiàn)調(diào)整的具體結(jié)構(gòu)為:二維標(biāo)準(zhǔn)控制場的四個角的位置設(shè)置有安裝孔(17)，在固定高低架(2)低側(cè)架的相應(yīng)位置上分別安裝有穿過四個安裝孔的螺桿，四根螺桿上都套有彈簧，二維標(biāo)準(zhǔn)控制場通過四個安裝孔穿過螺桿壓在彈簧上，再用螺帽套到螺桿上，這樣通過擰緊螺帽就能豎直向下調(diào)整二維標(biāo)準(zhǔn)控制場，通過擰松螺帽由于彈簧的彈力作用就能豎直向上調(diào)整二維標(biāo)準(zhǔn)控制場。
【權(quán)利要求】
1.一種汽車大梁裝配孔孔位、孔徑精密測量系統(tǒng)，其特征在于:包括主操控臺(I)、固定高低架(2)、位置傳感器(3)、齒輪齒條(4)、滑臺(5)、伺服電機(jī)(6)、伺服電機(jī)編碼器(7)、相機(jī)支撐架(8)、攝像機(jī)(9)、精密水平滑軌(10)、二維標(biāo)準(zhǔn)控制場(11)、鋼化玻璃光源罩(12)、被測大梁(13)、背光高頻光源(14)以及減震器(15)； 所述主操控臺(I)上設(shè)有主機(jī)，主機(jī)的PCI插槽中分別插有運動控制卡和圖像采集卡，所述主操控臺(I)中的主機(jī)通過運動控制卡與伺服電機(jī)(6)相連，所述伺服電機(jī)編碼器(7)與伺服電機(jī)(6)同軸連接，所述伺服電機(jī)(6)固定在滑臺(5)上，所述滑臺(5)通過齒輪齒條(4)在精密水平滑軌(10)上滑動； 所述固定高低架(2)包括高側(cè)架和低側(cè)架，二者呈階梯狀固定在一起；精密水平滑軌(10)安裝在固定高低架(2)的高側(cè)架上，所述二維標(biāo)準(zhǔn)控制場(11)安裝在固定高低架(12)的低側(cè)架上，所述伺服電機(jī)編碼器(7)通過所述主操控臺(I)中的主機(jī)分別與運動控制卡和圖像采集卡連接，所述背光高頻光源(14)安裝在固定高低架(2)的低側(cè)架下方，所述主操控臺(I)中的主機(jī)通過圖像采集卡與攝像機(jī)(9)連接，所述攝像機(jī)(9)通過相機(jī)支撐架(8)安裝在滑臺(5)上； 所述鋼化玻璃光源罩(12)放置在固定高低架(2)的低側(cè)架上，所述二維標(biāo)準(zhǔn)控制場(11)放置在鋼化玻璃光源罩(12)上，所述被測大梁(13)放置在鋼化玻璃光源罩(12)上，二維標(biāo)準(zhǔn)控制場(11)設(shè)置在被測大梁(13)的兩側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的汽車大梁裝配孔孔位、孔徑精密測量系統(tǒng)，其特征在于:所述被測大梁(13)的正下方設(shè)有兩個以上的背光高頻光源(14)，所述背光高頻光源(14)與主控臺(I)連接，由主控臺(I)控制其打開或關(guān)閉，背光高頻光源(14)交錯安裝在鋼化玻璃光源罩(12)正下方。
3.如權(quán)利要求1所述的汽車大梁裝配孔孔位、孔徑精密測量系統(tǒng)，其特征在于:所述二維標(biāo)準(zhǔn)控制場(11)根據(jù)使用需要進(jìn)行豎直方向的調(diào)整；實現(xiàn)調(diào)整的具體結(jié)構(gòu)為:二維標(biāo)準(zhǔn)控制場的四個角的位置設(shè)置有安裝孔(17)，在固定高低架(2)低側(cè)架的相應(yīng)位置上分別安裝有穿過四個安裝孔的螺桿，四根螺桿上都套有彈簧，二維標(biāo)準(zhǔn)控制場通過四個安裝孔穿過螺桿壓在彈簧上，再用螺帽套到螺桿上，這樣通過擰緊螺帽就能豎直向下調(diào)整二維標(biāo)準(zhǔn)控制場，通過擰松螺帽由于彈簧的彈力作用就能豎直向上調(diào)整二維標(biāo)準(zhǔn)控制場。
4.如權(quán)利要求1所述的汽車大梁裝配孔孔位、孔徑精密測量系統(tǒng)，其特征在于:所述相機(jī)支撐架(8)包括兩個L型鑄鐵件，兩個L型鑄鐵件的一個面重合設(shè)置，構(gòu)成Z型高度可調(diào)的相機(jī)支撐架；所述固定高低架(2)采用鑄鐵焊接加工而成，在每個落腳處安裝有橡膠減震器。
5.如權(quán)利要求1所述的汽車大梁裝配孔孔位、孔徑精密測量系統(tǒng)，其特征在于:所述二維標(biāo)準(zhǔn)控制場(11)均勻分布有不同大小的標(biāo)準(zhǔn)圓孔(16)，使用前采用高精度儀器對二維標(biāo)準(zhǔn)控制場進(jìn)行檢定。
6.如權(quán)利要求1所述的汽車大梁裝配孔孔位、孔徑精密測量系統(tǒng)，其特征在于:所述主操控臺上設(shè)有操作面板，液晶顯示器和鍵盤鼠標(biāo)操作區(qū)。
【文檔編號】G01B11/00GK204027522SQ201420418604
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】宋小春, 陳海林, 熊芝, 夏清沛, 王亞午, 王凱, 詹君 申請人:湖北工業(yè)大學(xué)