確定機動車輛的車身件的間隙和/或齊平性的方法及測量裝置的製作方法

2023-05-03 06:34:26 1

專利名稱：確定機動車輛的車身件的間隙和/或齊平性的方法及測量裝置的製作方法
技術領域：
在接合機動車輛的車身件時在車身件之間形成縫隙和齊平性。在質量檢查的範圍中，為了控制機器人或者在反饋迴路中優選地以自動化方式測量間隙和齊平性。在這種測量中，所確定的測量值例如也遞交給上級的製造自動化系統。
背景技術：
為了測量車身件的間隙和齊平性，至今應用二維的測量方法，這些測量方法基於雷射三角測量系統或者基於特殊的照明系統，藉助這些照明系統使得邊緣對於攝像記錄特別良好地可見。雷射三角測量系統僅僅提供沿著採樣線或者採樣曲線的測量值，例如作為彎曲表面的邊緣到觀察平面或測量平面上的投影。相關的分析算法因此僅僅能夠實現在平面內走向的曲線的分析。在這種基礎上根據至今的方法藉助二維中的線擬合、圓擬合或者多項式擬合來計算間隙和齊平性。藉助突出邊緣的照明系統的測量方法雖然同樣僅僅提供二維測量值，然而其類似於(parallel)要測量的縫隙。基本上，基於雷射三角測量系統的測量方法和使用突出邊緣的照明系統的測量方法都不提供三維測量數據。在EP 1355126A1中公開了一種用於測量第一部件和第二部件之間的接合區域的二維方法，其中第一部件具有第一表面並且第二部件具有第二表面。在此構造匹配於第一表面的走向的第一直線。附加地構造有匹配於第二表面的走向的第二直線。此外構造有第三直線，其在接合區域中與第一直線和第二直線相交。第三直線與第一直線成第一角度。以相應的方式，第三直線與第二直線成第二角度。此外，第三直線距第一部件具有第一距離， 而第三直線距第二部件具有第二距離。兩個角度和兩個距離都形成彼此間的預先確定的關係。根據第三直線的位置可以確定接合區域的至少一個特徵。另外的二維測量方法在US 4，498，776和US 5，129，010中公開。對於每個車輛的每個要測量的縫隙需要一個傳感器。由此，會對於每個測量位置根據要檢驗的車輛類型而要使用兩位數的採樣裝置。由此形成這種測試站的高成本，其尤其在轉換為新的車輛類型時帶來高的間接成本。使用雷射三角測量系統的二維測量方法的另一缺點在於，必須始終將雷射三角測量系統定向為使得所投影的雷射線垂直於要測量的縫隙。否則，縫隙藉助二維的測量方法測量為比其實際要寬。在US 4，498，776和US 5，129，010中公開的測量方法中此外有問題的是，僅僅逐點地沿著與要測量的縫隙理想情況下垂直相切的採樣線路測量齊平性。如果兩個通過縫隙分離的車身件相對於彼此圍繞通過採樣線路走向的軸線相對於彼此旋轉，則以上述方式確定的齊平性測量值不改變，該測量值因此只是不充分地代表兩個彼此對準的車身件之間的齊平性。

發明內容
本發明因此基於如下任務提出一種精確並且可以成本低廉地實施的、用於確定機動車輛的車身件的間隙和齊平性的方法以及該方法的一種合適的實現。
根據本發明，該任務通過一種具有在權利要求1中說明的特徵的方法，一種帶有在權利要求8中說明的特徵的控制程序以及一種具有在權利要求9中說明的特徵的測量設備來解決。本發明的有利改進方案在從屬權利要求中說明。根據本發明，為了確定機動車輛的車身件的間隙和齊平性，在多個可預先給定的測量區域上分別藉助採樣裝置以三維方式對要對準彼此的車身件進行採樣。採樣裝置在此對準至少一個車身接合處並且不僅僅沿著採樣線或者採樣曲線而且在平面的測量區域內對要對準的車身件進行採樣。根據藉助採樣裝置採集的採樣值確定測量區域內與要對準的車身件關聯的三維的表面單元。對於要確定的三維表面單元在空間中分別確定類型、位置和定向。根據至少兩個相鄰的三維表面單元的類型、位置和定向確定至少兩個要對準彼此的車身件的間隙或齊平性。根據本發明通過三維的輪廓測定法取代二維測量方法能夠實現將明顯更穩定和更靈活的3D算法用於計算間隙和齊平性。


下面根據附圖藉助實施例進一步闡述本發明。其中圖1示出了用於確定機動車輛的車身件的間隙和齊平性的測量設備的示意圖，圖2示出了用於測量間隙和齊平性的流程圖，圖3示出了用於測量間隙和齊平性以及接下來將校正值傳送給機器人控制裝置的流程圖，圖4示出了兩個車身件和與測量區域內的車身件關聯的三維的表面單元的示意圖。
具體實施例方式圖1中所示的用於確定機動車輛的車身件101、102的間隙和齊平性的測量設備包括用於在多個可預先給定的測量區域141上以三維方式對要對準彼此的車身件101、102進行採樣的多個採樣裝置104。在此，採樣裝置104對準多個車身接合處103並且例如通過雷射掃描器來實現。測量區域141車輛特定地來參數化。因此，採樣裝置104可以藉助預先給定的車輛特定的參數化部156對準車身接合處103。車輛特定的參數化部156在與採樣裝置104連接的計算機單元105的數據存儲器154中連接。通過藉助計算機單元105激勵採樣裝置104實現同時測量多個車身接合處103。計算機單元105除了數據存儲器154之外包括處理器151、工作存儲器152和輸入 /輸出單元153，它們通過內部的總線系統彼此聯網。在該實施例中，計算機單元105還與多個機器人106連接，這些機器人作為運輸設備或者安裝設備容納車身件101、102並且將車身件101、102定位，用於裝入到機動車輛中。在例如可以是硬碟或者快閃記憶體的數據存儲器154中也存儲有控制程序155，該控制程序可以加載到工作存儲器152中並且具有可以通過處理器151處理的代碼段。在控制程序155運行時，根據圖2中所示的流程圖的步驟201，使用識別出的車輛類型的車輛特定的參數化部156將採樣裝置104對準車身接合處103。隨後，在步驟202中實現將測量任務遞交給採樣裝置104。此後，根據步驟203將車身件101、102的3D表面輪廓作為測量對象來測量。在此，在多個可預先給定的測量區域141上分別藉助採樣裝置104以三維方式對要彼此對準的車身件101、102進行採樣。在步驟204中根據藉助採樣裝置104採集的採樣值識別與測量區域141內的要對準的車身件101、102關聯的三維的表面單元401、402(也參見圖4)。對於識別出的三維的表面單元401、402，在此在空間中分別確定類型、位置和定向。隨後，在步驟205中對於兩個對準彼此的車身件進行根據兩個相鄰的三維表面單元的類型、位置和定向確定間隙和齊平性。此後，根據步驟206將間隙和齊平性的實際值與在數據存儲器154中存儲的期望值比較。隨後，為此在步驟207中進行文檔編制，例如在與計算機單元105關聯的顯示單元上或者通過將比較結果存儲在數據存儲器154中進行文檔編制。三維的表面單元401、402例如可以藉助輪廓測定法來確定。輪廓測定法是一種無接觸的測量方法，以便例如藉助精度在微米範圍中的3D雷射掃描器對表面輪廓進行採樣。 該測量方法在雷射輪廓測定法中基於光束在要測量的表面上的自動聚焦。在表面被格柵形地駛過期間，光學傳感器基於表面結構確定散焦。以該方式可以確定高度差。此後，藉助微調單元將聚焦單元再次重調至初始的焦距。要對準彼此的車身件101、102的延伸測量也可以在使用發射到測量區域上的編碼過的光的情況下藉助三角測量來進行。要對準彼此的車身件101、102此外也可以藉助幹涉儀或者立體攝影術延伸地來測量。在幹涉儀的情況下，從測量對象輸出的波通過幹涉儀疊加為幹涉圖。立體攝影術用於測量對象的空間真實的成像。在此產生並且分析立體的半幅(Halbbild)。每個空間點通過對應的像素在每個半幅上成像，這些像素通過視差相對於彼此輕微地側向移動，並且可以通過這些像素從半幅中以數學上可複製的方式確定每個空間點的深度。根據在圖3中所示的流程圖，其步驟301至306對應於根據圖2的流程圖的步驟 201至206，可以根據所確定的間隙和所確定的齊平性通過定位車身件101、102的機器人 106計算用於要對準彼此的車身件101、102的定位的校正值。基於在步驟306中執行的期望值與實際值之間的比較，根據步驟307計算校正值並且這些校正值隨後在步驟308中發送給相應的機器人控制單元。藉助校正值，通過機器人106匹配車身件101、102的定位。最後，在步驟303中實現重新測量為測量對象的車身件101、102的3D表面輪廓。根據在圖2和3中所示的流程圖的用於確定車身件的間隙和齊平性的方法能夠實現更穩定的測量值，因為通過擴展了一個空間維度會將明顯更多的數據用於計算間隙和齊平性。此外，可以藉助測量探頭同時測量多個縫隙。此外可以藉助測量探頭測量大的車輛託盤(Fahrzeugpalette)。由此通過所需的傳感器的數目最小化得到了可觀的成本節約。 因此也在生產轉換至新的車輛類型時得到成本節約。此外，本發明提供如下優點與傳統方法相比，測量探頭的對準相對於測量探頭對相應縫隙的定向在很大程度上較不關鍵。此外，齊平性可以以相較於藉助二維測量系統更好限定的方式來測量。此外，也可以精確確定車身件相對於彼此的旋轉。此外，可以在縫隙內已經測量限定角度的相鄰車身件的兩個邊緣之間的縫隙。本發明的應用不限於所描述的實施例。
權利要求
1.一種用於確定機動車輛的車身件的間隙和/或齊平性的方法，其中-在多個能夠預先給定的測量區域上分別藉助採樣裝置以三維方式對要對準彼此的車身件進行採樣，其中採樣裝置對準至少一個車身接合處，-根據藉助採樣裝置檢測的採樣值確定在測量區域內的與要對準的車身件關聯的三維表面單元，-對於所確定的三維表面單元在空間中分別確定類型、位置和定向，-根據至少兩個相鄰的三維表面單元的類型、位置和定向確定至少兩個要對準彼此的車身件的間隙和/或齊平性。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述三維的表面單元藉助輪廓測定法來確定。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中在使用發射到測量區域上的編碼過的光的情況下藉助三角測量法對要對準彼此的車身件的延伸測量。
4.根據權利要求1或2所述的方法，其中要對準彼此的車身件的延伸測量藉助幹涉儀或者立體攝影術來進行。
5.根據權利要求1至4之一所述的方法，其中測量區域被車輛特定地參數化，並且其中採樣裝置藉助預先給定的車輛特定的參數化部對準車身接合處。
6.根據權利要求1至5之一所述的方法，其中同時進行多個車身接合處的測量。
7.根據權利要求1至6之一所述的方法，其中根據所確定的間隙和所確定的齊平性，通過容納車身件的運輸和/或安裝設備得出用於要對準彼此的車身件的定位的校正值。
8.一種用於確定機動車輛的車身件的間隙和/或齊平性的測量設備，其具有_多個採樣裝置，用於在多個能夠預先給定的測量區域上以三維方式對要對準彼此的車身件進行採樣，其中採樣裝置對準至少一個車身接合處，-與採樣裝置連接的計算機單元，該計算機單元用於_根據藉助採樣裝置採集的採樣值確定測量區域內與要對準的車身件關聯的三維的表面單元，-對於所確定的三維的表面單元在空間中分別確定類型、位置和定向，以及-根據至少兩個相鄰的三維的表面單元的類型、位置和定向確定至少兩個要對準彼此的車身件的間隙和/或齊平性。
全文摘要
公開了一種用於確定機動車輛的車身件的間隙和/或齊平性的方法以及一種測量裝置。在多個可預先給定的測量區域上分別藉助採樣裝置以三維方式對要對準彼此的車身件進行採樣，用於確定機動車輛的車身件的間隙和齊平性。採樣裝置在此對準至少一個車身接合處。根據藉助採樣裝置採集的採樣值確定測量區域內與要對準的車身件關聯的三維表面單元。對於所確定的三維表面單元在空間中分別確定類型、位置和定向。根據至少兩個相鄰的三維表面單元的類型、位置和定向確定至少兩個要對準彼此的車身件的間隙或齊平性。
文檔編號G01B11/14GK102435138SQ20111025993
公開日2012年5月2日 申請日期2011年8月31日 優先權日2010年8月31日
發明者安德烈亞斯·普弗爾特納, 弗蘭克·西蒙, 託馬斯·若杜安 申請人:西門子公司