激光在線檢測技術在白車身中的應用doc

1、激光在線檢測技術在白車身中的應用現(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。自動化程度很高的cnc三坐標測量機和全自動三維激光檢測系統(tǒng)應用于車身生產(chǎn)過程,就是一個表征。但在配置時,兩者的作用顯然是不同的。當代的cnc三坐標測量機,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,如檢測一臺車身骨架,在測量點數(shù)不超過100個時,耗時僅0.5h左右。但若需要根據(jù)30個樣本來判斷生產(chǎn)過程的運行狀態(tài),也得有二個班的工作量。為了更有效地對工序實施監(jiān)控,以通過改進工藝過程來控制和提高產(chǎn)品質量,與三坐標測量機的精確測量相輔相成,具有效率高和很強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。三維激光檢測技術不僅在車身制造過程(包括沖壓、拼焊)中得到了應用,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：運用激光技術進行幾何量測量,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,而在汽車工業(yè)獲得較廣泛的應用,尤其是在拼焊車身生產(chǎn)領域。圖1是這種方法的原理圖，由半導體激光器發(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面時,則聚焦光點的像成在接收元件的中心0點上;若當被測表面

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

4、感器裝置組成，它由兩個45°方向對稱配置的激光傳感器和一個位于中心線上的ccd攝像機組成（圖3-1）。激光傳感器用來檢測被測工件型面上某一點在空間的位置；攝像機用于確定工件型面上1個孔的大小和形狀（圖3-2）。一般來說，3個點即可確定1個圓孔，但是在檢測時為了保證孔的大小和形狀可以多選取一些點，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計算機、交換機及數(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)-光學檢驗夾具該系統(tǒng)的機械部分是一擁有三個自由度的精密運動機構,類似單柱三坐標測量

5、機的型式,運動的靈活性和準確性都很好。固定在測桿前部的三維激光傳感器在上述運動機構的帶動下能夠在三維空間里自由地移動,以對裝夾在固定臺上的工件進行掃描。通過激光傳感器對被測工件的掃描,即可獲得在機器空間,也就是以該光學檢驗夾具坐標系為基準的測量數(shù)據(jù)。然后,通過坐標轉換方法將每個實測值和數(shù)據(jù)處理結構轉換到工件自身的坐標中,也就是常說的“車身坐標系”中,從而能與在坐標系空間中的工件cad數(shù)據(jù)(設計值)進行對比,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。另外一個顯著優(yōu)點時它具有的柔性，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節(jié)的緊固構件和框架,計算機控制系統(tǒng)。具體的工作過程為:被測工件首先由傳輸裝置自動送入生產(chǎn)線上的在線檢測系統(tǒng),即一個固定檢測站內。定位傳感器將工件的真實位置送入計算機控制系統(tǒng)中,后者根據(jù)已編制好的測量程序,自動地控制安裝在框架構件上眾多激光三維傳感器中的每一個,對工件上的關鍵部位進行檢測。測量車身骨架上3040個重要位置大約只需20s,效率極高。應用于此系統(tǒng)的工件傳輸也有幾種方法，處了傳統(tǒng)的導軌式、懸鏈式等形式外，采取更靈活的自動導向小車（agv）作為輸送裝置，也已經(jīng)

7、獲得應用。被測工件安放在一臺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參數(shù)。magam的激光檢測系統(tǒng)由二個激光傳感器和一個ccd攝像機組成,采用非接觸方式,在對車身上兩覆蓋件的匹配區(qū)域進行檢測時,投射出一條與縫道垂直的光束,測得的信息輸入計算機后,經(jīng)專用軟件處理,得到被測點縫隙值和平整度值。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)所屬的計算機上顯示。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果經(jīng)計算機進行

8、數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計分析,就不僅能起判斷單個車身某一區(qū)域的匹配效果的作用,對整個拼裝生產(chǎn)線的運行狀況和各個工序的動態(tài)變化趨勢也能有充分和準確的了解,以有效地控制車身的匹配質量。這種儀器在對被測部位進行檢測時,只需讓二個帶球頭的撐腳支在覆蓋件表面即可。這項操作既簡單又快捷,雖然是人工進行,但并不受人為因素影響,也就是只要讓兩支點架在被測縫道兩側,至于支持的位置、傾斜的程序都對測量結果沒有影響。magam的主要技術指標如下: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測下一步的焊接精度，以便及時調整焊接工藝，防止不合格品的出現(xiàn)。根據(jù)現(xiàn)場機器人激光檢測系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)，以白車身上測點的采集數(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)多點的測量數(shù)據(jù)，其理論值從三坐標標準數(shù)據(jù)庫中調出“標準車”誤差數(shù)據(jù)。根據(jù)該車身在全部測點的誤差，用橫坐標表示測點編號，縱坐標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)終端計算機給輸出相關指令，系統(tǒng)外置報警系統(tǒng)開始報警。四、機器人激光測量