在線視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)是當(dāng)今汽車行業(yè)自動(dòng)化率不斷提升過(guò)程中不可或缺的設(shè)備，它有力地保障了產(chǎn)品在尺寸控制、精確定位、功能匹配和自動(dòng)檢測(cè)方面的精度。
隨著汽車行業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高，一些傳統(tǒng)的檢測(cè)方式已不能適應(yīng)高節(jié)拍、柔性化的生產(chǎn)需求，自動(dòng)的具有實(shí)時(shí)監(jiān)控功能的機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)技術(shù)逐漸在主流生產(chǎn)廠家得到應(yīng)用，并取得了良好的效果。
機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)由多組傳感器組成，每個(gè)傳感器首先要計(jì)算出被測(cè)物的特征點(diǎn)，來(lái)進(jìn)行坐標(biāo)確定，然后將所有接收的數(shù)據(jù)信息擬合在統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)中，從而完成測(cè)量。機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)技術(shù)從安裝方式上分為固定式和動(dòng)態(tài)式;從測(cè)量的方法上分為采用照相機(jī)拍照系統(tǒng)和激光系統(tǒng)兩種方式;從應(yīng)用領(lǐng)域上分為定位檢測(cè)功能、尺寸檢測(cè)、型面檢測(cè)和功能匹配等幾個(gè)方面。
在自動(dòng)化汽車生產(chǎn)線中，視覺(jué)系統(tǒng)必要時(shí)需要同機(jī)器人匹配應(yīng)用，并與生產(chǎn)線的PLC控制系統(tǒng)建立聯(lián)接，以實(shí)現(xiàn)測(cè)量、檢測(cè)、定位和識(shí)別的功能。視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：采用非接觸式測(cè)量方式，提高了相應(yīng)速度，對(duì)生產(chǎn)線影響小;具有長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定、可靠地重復(fù)工作的性能，適用于汽車連續(xù)化的流水線作業(yè);適合在安全風(fēng)險(xiǎn)高、人機(jī)工程惡劣和環(huán)境差的區(qū)域工作。諸多優(yōu)點(diǎn)使視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)在汽車行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。
在線尺寸檢測(cè)功能
(1)車身尺寸檢測(cè)功能(通常采用動(dòng)態(tài)檢測(cè)方式)
在生產(chǎn)線的特定位置，設(shè)置激光測(cè)量系統(tǒng)，對(duì)車身的關(guān)鍵控制點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)分析系統(tǒng)，并能將發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行報(bào)警。
該方式實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄、分析，能夠有效控制問(wèn)題的發(fā)生范圍;采用相對(duì)傳統(tǒng)的CMM測(cè)量，測(cè)量樣本量大，能在短期內(nèi)有足夠的樣本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析;靈活性好，通過(guò)計(jì)算機(jī)編程，可以對(duì)車身需要關(guān)注的局部(如車輛改型、新零件試制)進(jìn)行定點(diǎn)檢測(cè)，對(duì)問(wèn)題做出準(zhǔn)確判斷;柔性好，對(duì)多車型混線生產(chǎn)有良好的兼容性;自動(dòng)工作，節(jié)省人力成本。
缺點(diǎn)是設(shè)備初期一次性費(fèi)用投入較大;測(cè)量精度比CMM低;對(duì)工位的定位精度要求相對(duì)較高。
(2)測(cè)量系統(tǒng)
測(cè)量系統(tǒng)如圖1所示，測(cè)量單元主要包括：工裝定位系統(tǒng)、機(jī)器人+激光測(cè)頭=測(cè)量系統(tǒng)、系統(tǒng)自檢系統(tǒng)(含溫度補(bǔ)償)、控制系統(tǒng)、車型識(shí)別系統(tǒng)(柔性化生產(chǎn)線)、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。
視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)工作原理見(jiàn)圖2：使用平面激光照射被測(cè)物體表面，采集二維平面數(shù)據(jù);使用激光線照射被測(cè)物體采集第三維數(shù)據(jù);根據(jù)采集數(shù)據(jù)通過(guò)專業(yè)軟件進(jìn)行分析;通過(guò)相關(guān)算法得出被測(cè)物體或特征的位移、形變以及其他幾何特征的變化。
如圖3所示，該案例存在的問(wèn)題是某車型大燈支架批次性波動(dòng)，調(diào)查發(fā)現(xiàn)該車型前縱梁尺寸發(fā)生變化，供應(yīng)商新線生產(chǎn)的前縱梁尺寸不符合要求，前縱梁為兩條線進(jìn)行生產(chǎn)。根據(jù)零件對(duì)比檢測(cè)，最終確定供應(yīng)商參照第一條生產(chǎn)線的狀態(tài)對(duì)零件進(jìn)行整改，使之尺寸狀態(tài)一致，修復(fù)后批次性波動(dòng)消除。
四門兩蓋、翼子板間隙和平整度匹配在線測(cè)量
固定式：
(1)設(shè)備要求：自動(dòng)識(shí)別車型，完成激光測(cè)量并即時(shí)顯示測(cè)量結(jié)果。
(2)測(cè)量?jī)?nèi)容：三車型外覆蓋件的匹配(平整度和間隙)，主要包括：前蓋與翼子板匹配;翼子板與前門匹配;前后門匹配(包括窗框);后門與后翼子板匹配;后蓋(或后舉門)與后翼子板匹配。
(3)工作原理流程如圖4所示。
(4)優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備為固定式，操作、保養(yǎng)相對(duì)簡(jiǎn)單;能將一個(gè)時(shí)間段的車輛的不同部位的間隙、平整度等進(jìn)行綜合分析，為改進(jìn)提供方向;對(duì)在線車輛的匹配100%的測(cè)量，確保了車輛匹配的一致性;消除了人工測(cè)量時(shí)的測(cè)量誤差，長(zhǎng)久來(lái)看降低了人工成本;即時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，有利于后道工藝進(jìn)行返修;適用于大批量、連續(xù)化生產(chǎn)的質(zhì)量控制。
機(jī)器人裝配精確定位
在現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化工位，如頂蓋安裝、機(jī)器人激光焊接、門蓋的安裝以及自動(dòng)涂膠等工藝，都需要先進(jìn)行精確定位，機(jī)器人對(duì)定位數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后進(jìn)行正確的操作，以達(dá)到工藝的穩(wěn)定性。此種定位采取激光測(cè)量的方式，通常采用固定方式。
在此以機(jī)器人前蓋定位安裝為例(見(jiàn)圖5)：車輛到達(dá)工位定位，線旁設(shè)置了6組固定式激光測(cè)量裝置，前部4組測(cè)量頭分別對(duì)前蓋的兩側(cè)前后的間隙和平整度進(jìn)行測(cè)量，另外兩組測(cè)量頭對(duì)前蓋的鉸鏈安裝孔的位置進(jìn)行測(cè)量定位，機(jī)器人用抓手抓起前蓋，通過(guò)收到的數(shù)據(jù)信息不斷修正左右間隙和平整度的一致性，并對(duì)前蓋的定位孔進(jìn)行修正，然后打緊鉸鏈。
在線門蓋型面檢測(cè)
在線門蓋型面檢測(cè)如圖6所示，通常采用照相系統(tǒng)或激光面掃描等對(duì)外覆蓋件的輪廓或特征進(jìn)行在線檢測(cè)，減少了人工搬運(yùn)、下線的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)100%在線檢測(cè)，面掃描也是觸發(fā)式測(cè)量設(shè)備無(wú)法完全替代的檢測(cè)方法。
此外，在線檢測(cè)設(shè)備還可以對(duì)機(jī)器人涂膠的軌跡和位置等進(jìn)行測(cè)量監(jiān)控，并對(duì)軌跡的偏差設(shè)定報(bào)警限，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控。
結(jié)語(yǔ)
機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)是當(dāng)今汽車行業(yè)自動(dòng)化率不斷提升過(guò)程中不可或缺的設(shè)備，本文介紹的幾種使用方法是在實(shí)踐中較為成熟的，它有力地保障了產(chǎn)品在尺寸控制、精確定位、功能匹配和自動(dòng)檢測(cè)方面的精度，未來(lái)必將在更廣闊的領(lǐng)域中得到應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)更高自動(dòng)化、更精細(xì)的質(zhì)量等方面發(fā)揮巨大的作用。
