三坐标测量技术在汽车车身检测中应用

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1、三坐标测量技术在汽车车身检测中的应用本文由hugeromt贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。BA工具技术三维坐标测量技术在汽车车身检测中的应用郑摘俊邾继贵天津大学叶声华要：以汽车车身在线检测技术的三种检测手段为例，讨论了三坐标测量机、视觉检测系统和测量机器人的三维坐标测量原理以及应用。关键词：三维坐标测量，视觉检测，机器人，车身!""#$%&’$()(*+,-((./$)&’010&23.$)450%6)(#(47$)!3’(8(9$#0:)#$)010&23.$)4!"#$%&’$!"’&(%’()#*"

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3、生存周期正在迅速缩短，汽车车身关键质量控制点的在线检测技术越来越受到国内外汽车生产厂家的重视。相对而言，车身是一种比较特殊的汽车部件，作为一种大型的柔性三维薄壁冲压焊装总成，其形状复杂，制造时不仅需要保证关键质量控制点的三维位置尺寸，还要求其功能尺寸的精确性。因此，采用传统的定性检测手段，如检测样架，已经无法满足产品更新速度和产品质量的要求，现已有逐渐被淘汰的趋势。近年来国内外汽车行业出现并采用的检测手段主要有：三坐标测量机、经纬仪、激光跟踪仪、以及测量机器人、三维激光视觉检测系统等，其中三坐标测量机、测量机器人和三维激光视觉检测系统应用最为广泛，在国外已经成

4、功应用于车身生产线上，下面就各自的测量原理以及在车身生产线中的应用情况分别加以探讨。图=车身坐标系示意图对于各种测量工具，无论是三坐标测量机、视觉检测系统还是测量机器人，也都存在其自身的坐标系，称为机器坐标系。在该坐标系下，把车身定位于机器工作空间内，对车身进行测量，则所有的数据都是建立在该机器坐标系下的，如何解决将机器坐标系下的数据转换为工件坐标系下的数据，就成为建立测量模式和数学模型的关键问题，即三维坐标数据转换的问题。下面将就该问题对三坐标测量机、视觉检测系统和测量机器人分别加以论述。>?=三坐标测量机三坐标测量机进行三维空间点的测量，其测量原理是将被测

5、零件放入其允许的测量空间以获得被测几何型面上各个测点的三维坐标，根据这些点的空间坐标值进行计算，可以求出被测零件的几何位置尺寸及相关功能尺寸。数学公式可以用齐次坐标变换描述如下>三维坐标测量原理汽车车身生产的工艺流程中，每一个车身覆盖件、分总成和车身总成，都有其自身的坐标系，即工件坐标系，所有的测量数据都是建立在该工件坐标系下。由于车身体积庞大且形状复杂，因而无法将针对刚性零件的测量方法复制到车身检测中，而三维坐标测量技术具有测量直观、灵活、通用性强的特点，被广泛应用在包括车身在内的各种大型、异型零部件的检测工序中。图@为某车型车身坐标系示意图，原点建立在前轴

6、中点。万方数据0##’年第%1卷2!0/!为三坐标测量机机器坐标系和工件坐标系之间的旋转矩阵和平移矩阵。利用三坐标测量机可以直接确定车身定位点在测量机坐标系下的坐标值，从而建立测量机坐标系与工件坐标系之间的空间坐标转换关系。根据每一测点的测量值和上面的坐标变换公式即可以计算出被测点相应的工件坐标。!"!激光视觉检测系统视觉检测系统是一大型检测系统，通常由几十!$??!?$%?"$??"??#?"###!?#????$??!??!?()!?!??$??"??"??$其中??，?分别为被测点在测量机和车身坐标?#??#$????!???!系下的坐标值，%&%矩阵）

7、%%&!矩阵）（和（分别$图!视觉检测系统坐标转换示意图个视觉传感器组成，相当于一台大型的光学三坐标测量机。每一个传感器通过内部标定和外部标［’］定，可以确定摄像机内部和外部参数，从而确定视场范围内的被测点在摄像机坐标系下的坐标值。但是，要完成检测任务，获得被测点在工件坐标系的坐标值，必须确定各个摄像机坐标系与工件坐标系之间的变换关系，称为视觉检测系统的全局标定技术。它的实现可以采用经纬仪或激光跟踪仪作为中介工具，建立一个中间工具坐标系，将每一个摄像机坐标系以及工件坐标系统一至该中间坐标系下［(］!?!??&??"??"??&其中??，?分别为工件坐标系下的齐

8、次坐标及#??#&?????!???!