激光在線檢測技術(shù)在白車身中的應(yīng)用doc

1、激光在線檢測技術(shù)在白車身中的應(yīng)用現(xiàn)代轎車制造過程中,在線檢測作為工藝的重要組成,正得到越來越大的重視。自動(dòng)化程度很高的cnc三坐標(biāo)測量機(jī)和全自動(dòng)三維激光檢測系統(tǒng)應(yīng)用于車身生產(chǎn)過程,就是一個(gè)表征。但在配置時(shí),兩者的作用顯然是不同的。當(dāng)代的cnc三坐標(biāo)測量機(jī),盡管其工作效率和數(shù)據(jù)處理能力較之10多年前的產(chǎn)品已有了很大的提高,如檢測一臺(tái)車身骨架,在測量點(diǎn)數(shù)不超過100個(gè)時(shí),耗時(shí)僅0.5h左右。但若需要根據(jù)30個(gè)樣本來判斷生產(chǎn)過程的運(yùn)行狀態(tài),也得有二個(gè)班的工作量。為了更有效地對工序?qū)嵤┍O(jiān)控,以通過改進(jìn)工藝過程來控制和提高產(chǎn)品質(zhì)量,與三坐標(biāo)測量機(jī)的精確測量相輔相成,具有效率高和很強(qiáng)的快速采樣分析能力的激

2、光測量系統(tǒng),也已成為現(xiàn)代轎車車身制造中在線檢測的重要手段。三維激光檢測技術(shù)不僅在車身制造過程(包括沖壓、拼焊)中得到了應(yīng)用,在現(xiàn)代轎車的總裝、即整車裝配過程中也用得越來越多,產(chǎn)生了很好的效果。一、 基本工作原理：運(yùn)用激光技術(shù)進(jìn)行幾何量測量,三角測距法由于具有工作距離長、測量范圍大、測量精度高,以及對表面特性要求低等優(yōu)點(diǎn),而在汽車工業(yè)獲得較廣泛的應(yīng)用,尤其是在拼焊車身生產(chǎn)領(lǐng)域。圖1是這種方法的原理圖，由半導(dǎo)體激光器發(fā)出的光,經(jīng)聚焦成一光斑,照射于被測物體表面上,其散射光由成像透鏡接收,并將光斑成像于ccd接收敏感元件上。若被測表面位于基準(zhǔn)面時(shí),則聚焦光點(diǎn)的像成在接收元件的中心0點(diǎn)上;若當(dāng)被測表面

3、在位置a時(shí),則聚焦光點(diǎn)像成在0一側(cè)的p1點(diǎn)上,當(dāng)被測量表面在位置b時(shí),則聚焦光點(diǎn)像成在0的另一側(cè)p2上。依據(jù)三角關(guān)系,由接收元件上成像點(diǎn)與中心點(diǎn)0的距離,可得出被測表面與基準(zhǔn)面的偏離量;由在接收元件上成像點(diǎn)所處的不同側(cè)面顯示的不同符號,可判別被測表面偏離基準(zhǔn)面的方向。圖1.激光三角測距法工作原理圖1- 聚焦透鏡 2-半導(dǎo)體激光器 3-psd 4-成像透鏡 5-基準(zhǔn)面二、 激光在線檢測系統(tǒng)在車身制造中的應(yīng)用1、 機(jī)器人激光檢測系統(tǒng)機(jī)器人激光檢測系統(tǒng)由三部分組成，即一個(gè)機(jī)器人、一套激光檢測系統(tǒng)以及一個(gè)終端數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)。圖2為機(jī)器人工作示意圖圖2.機(jī)器人正在工作激光檢測系統(tǒng)為一個(gè)非接觸式三維視覺傳

4、感器裝置組成，它由兩個(gè)45°方向?qū)ΨQ配置的激光傳感器和一個(gè)位于中心線上的ccd攝像機(jī)組成（圖3-1）。激光傳感器用來檢測被測工件型面上某一點(diǎn)在空間的位置；攝像機(jī)用于確定工件型面上1個(gè)孔的大小和形狀（圖3-2）。一般來說，3個(gè)點(diǎn)即可確定1個(gè)圓孔，但是在檢測時(shí)為了保證孔的大小和形狀可以多選取一些點(diǎn)，對于不規(guī)則的物體通過尋找中心，特征邊或角從而確定物體的形狀。圖3-1 激光檢測示意圖1圖3-2激光檢測示意圖2終端數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)由pc計(jì)算機(jī)、交換機(jī)及數(shù)據(jù)處理軟件組成。圖4.終端數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2、三維激光曲面掃描系統(tǒng)-光學(xué)檢驗(yàn)夾具該系統(tǒng)的機(jī)械部分是一擁有三個(gè)自由度的精密運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),類似單柱三坐標(biāo)測量

5、機(jī)的型式,運(yùn)動(dòng)的靈活性和準(zhǔn)確性都很好。固定在測桿前部的三維激光傳感器在上述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下能夠在三維空間里自由地移動(dòng),以對裝夾在固定臺(tái)上的工件進(jìn)行掃描。通過激光傳感器對被測工件的掃描,即可獲得在機(jī)器空間,也就是以該光學(xué)檢驗(yàn)夾具坐標(biāo)系為基準(zhǔn)的測量數(shù)據(jù)。然后,通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法將每個(gè)實(shí)測值和數(shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換到工件自身的坐標(biāo)中,也就是常說的“車身坐標(biāo)系”中,從而能與在坐標(biāo)系空間中的工件cad數(shù)據(jù)(設(shè)計(jì)值)進(jìn)行對比,并確定兩者之間的誤差。這種測量系統(tǒng)的檢測效率很高，采用非接觸掃描方式，且傳感器采集頻率也很高，特別適合生產(chǎn)過程中的在線檢測。另外一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)時(shí)它具有的柔性，能適用于很多種覆蓋件。3、固定式激

6、光檢測站主要用于車身和一些大型覆蓋件,于生產(chǎn)線上對工件實(shí)施100%的在線檢測。由三部分組成：工件傳輸系統(tǒng),三維激光測量傳感器及可調(diào)節(jié)的緊固構(gòu)件和框架,計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。具體的工作過程為:被測工件首先由傳輸裝置自動(dòng)送入生產(chǎn)線上的在線檢測系統(tǒng),即一個(gè)固定檢測站內(nèi)。定位傳感器將工件的真實(shí)位置送入計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中,后者根據(jù)已編制好的測量程序,自動(dòng)地控制安裝在框架構(gòu)件上眾多激光三維傳感器中的每一個(gè),對工件上的關(guān)鍵部位進(jìn)行檢測。測量車身骨架上3040個(gè)重要位置大約只需20s,效率極高。應(yīng)用于此系統(tǒng)的工件傳輸也有幾種方法，處了傳統(tǒng)的導(dǎo)軌式、懸鏈?zhǔn)降刃问酵?，采取更靈活的自動(dòng)導(dǎo)向小車（agv）作為輸送裝置，也已經(jīng)

7、獲得應(yīng)用。被測工件安放在一臺(tái)agv上，直接駛向檢測系統(tǒng)框架中接受檢測，檢測完后駛出，前往下一工位。4、手持式匹配質(zhì)量激光檢測裝置被稱為magam的儀器,是一種便攜式高效測量裝置,能一次檢測縫隙和平整度兩項(xiàng)參數(shù)。magam的激光檢測系統(tǒng)由二個(gè)激光傳感器和一個(gè)ccd攝像機(jī)組成,采用非接觸方式,在對車身上兩覆蓋件的匹配區(qū)域進(jìn)行檢測時(shí),投射出一條與縫道垂直的光束,測得的信息輸入計(jì)算機(jī)后,經(jīng)專用軟件處理,得到被測點(diǎn)縫隙值和平整度值。測量值既可以在儀器自身的顯示屏上直接指示,又能在系統(tǒng)所屬的計(jì)算機(jī)上顯示。由于magam是在生產(chǎn)現(xiàn)場使用的,操作方便,效率很高,用這種在線檢測方式獲得的大量測量結(jié)果經(jīng)計(jì)算機(jī)進(jìn)行

8、數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計(jì)分析,就不僅能起判斷單個(gè)車身某一區(qū)域的匹配效果的作用,對整個(gè)拼裝生產(chǎn)線的運(yùn)行狀況和各個(gè)工序的動(dòng)態(tài)變化趨勢也能有充分和準(zhǔn)確的了解,以有效地控制車身的匹配質(zhì)量。這種儀器在對被測部位進(jìn)行檢測時(shí),只需讓二個(gè)帶球頭的撐腳支在覆蓋件表面即可。這項(xiàng)操作既簡單又快捷,雖然是人工進(jìn)行,但并不受人為因素影響,也就是只要讓兩支點(diǎn)架在被測縫道兩側(cè),至于支持的位置、傾斜的程序都對測量結(jié)果沒有影響。magam的主要技術(shù)指標(biāo)如下:分辨率:：0.01mm;精度：±0.04mm;測量范圍:縫隙010mm,平整度±10mm;手持裝置重量:：1kg。三、 檢測數(shù)據(jù)處理分析及預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析對下一步

9、的生產(chǎn)有重要作用?？梢愿鶕?jù)對已經(jīng)檢測尺寸的總體分析了解焊接過程中各環(huán)節(jié)的精度情況，可以從誤差趨勢中預(yù)測下一步的焊接精度，以便及時(shí)調(diào)整焊接工藝，防止不合格品的出現(xiàn)。根據(jù)現(xiàn)場機(jī)器人激光檢測系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)，以白車身上測點(diǎn)的采集數(shù)據(jù)為例，說明數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)分析功能中的作用。抽取連續(xù)多點(diǎn)的測量數(shù)據(jù)，其理論值從三坐標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中調(diào)出“標(biāo)準(zhǔn)車”誤差數(shù)據(jù)。根據(jù)該車身在全部測點(diǎn)的誤差，用橫坐標(biāo)表示測點(diǎn)編號，縱坐標(biāo)表示相對理論值的誤差，繪成曲線圖。根據(jù)誤差線相對允許誤差范圍的偏離程度，可以分析加工器具的磨損狀況，若發(fā)現(xiàn)偏差持續(xù)很大，則系統(tǒng)終端計(jì)算機(jī)給輸出相關(guān)指令，系統(tǒng)外置報(bào)警系統(tǒng)開始報(bào)警。四、機(jī)器人激光測量