激光在线检测技术在白车身中的应用

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1、激光在线检测技术在白车身中的应用现代轿车制造过程中,在线检测作为工艺的重要组成,正得到越来越大的重视。自动化程度很高的CNC三坐标测量机和全自动三维激光检测系统应用于车身生产过程,就是一个表征。但在配置时,两者的作用显然是不同的。当代的CNC三坐标测量机,尽管其工作效率和数据处理能力较之10多年前的产品已有了很大的提高,如检测一台车身骨架,在测量点数不超过100个时,耗时仅0.5h左右。但若需要根据30个样本来判断生产过程的运行状态,也得有二个班的工作量。为了更有效地对工序实施监控,以通过改进工艺过程来控制和提高产品质量,与三坐标测量机的精确测量相辅相成,具有效率高和很强的快速采样分析

2、能力的激光测量系统,也已成为现代轿车车身制造中在线检测的重要手段。三维激光检测技术不仅在车身制造过程(包括冲压、拼焊)中得到了应用,在现代轿车的总装、即整车装配过程中也用得越来越多,产生了很好的效果。一、基本工作原理：运用激光技术进行几何量测量,三角测距法由于具有工作距离长、测量范围大、测量精度高,以及对表面特性要求低等优点,而在汽车工业获得较广泛的应用,尤其是在拼焊车身生产领域。图1是这种方法的原理图，由半导体激光器发出的光,经聚焦成一光斑,照射于被测物体表面上,其散射光由成像透镜接收,并将光斑成像于CCD接收敏感元件上。若被测表面位于基准面时,则聚焦光点的像成在接收元件的中心0点上

3、;若当被测表面在位置A时,则聚焦光点像成在0一侧的P1点上,当被测量表面在位置B时,则聚焦光点像成在0的另一侧P2上。依据三角关系,由接收元件上成像点与中心点0的距离,可得出被测表面与基准面的偏离量;由在接收元件上成像点所处的不同侧面显示的不同符号,可判别被测表面偏离基准面的方向。图1.激光三角测距法工作原理图1-聚焦透镜2-半导体激光器3-PSD4-成像透镜5-基准面一、激光在线检测系统在车身制造中的应用1、机器人激光检测系统机器人激光检测系统由三部分组成，即一个机器人、一套激光检测系统以及一个终端数据处理计算机。图2为机器人工作示意图图2.机器人正在工作激光检测系统为一个非接触式三

4、维视觉传感器装置组成，它由两个45°方向对称配置的激光传感器和一个位于中心线上的CCD摄像机组成（图3-1）。激光传感器用来检测被测工件型面上某一点在空间的位置；摄像机用于确定工件型面上1个孔的大小和形状（图3-2）。一般来说，3个点即可确定1个圆孔，但是在检测时为了保证孔的大小和形状可以多选取一些点，对于不规则的物体通过寻找中心，特征边或角从而确定物体的形状。图3-1激光检测示意图1图3-2激光检测示意图2终端数据处理系统由PC计算机、交换机及数据处理软件组成。图4.终端数据处理系统2、三维激光曲面扫描系统----光学检验夹具该系统的机械部分是一拥有三个自由度的精密运动机构,类似单柱

5、三坐标测量机的型式,运动的灵活性和准确性都很好。固定在测杆前部的三维激光传感器在上述运动机构的带动下能够在三维空间里自由地移动,以对装夹在固定台上的工件进行扫描。通过激光传感器对被测工件的扫描,即可获得在机器空间,也就是以该光学检验夹具坐标系为基准的测量数据。然后,通过坐标转换方法将每个实测值和数据处理结构转换到工件自身的坐标中,也就是常说的“车身坐标系”中,从而能与在坐标系空间中的工件CAD数据(设计值)进行对比,并确定两者之间的误差。这种测量系统的检测效率很高，采用非接触扫描方式，且传感器采集频率也很高，特别适合生产过程中的在线检测。另外一个显著优点时它具有的柔性，能适用于很多种覆

6、盖件。3、固定式激光检测站主要用于车身和一些大型覆盖件,于生产线上对工件实施100%的在线检测。由三部分组成：工件传输系统,三维激光测量传感器及可调节的紧固构件和框架,计算机控制系统。具体的工作过程为:被测工件首先由传输装置自动送入生产线上的在线检测系统,即一个固定检测站内。定位传感器将工件的真实位置送入计算机控制系统中,后者根据已编制好的测量程序,自动地控制安装在框架构件上众多激光三维传感器中的每一个,对工件上的关键部位进行检测。测量车身骨架上30~40个重要位置大约只需20s,效率极高。应用于此系统的工件传输也有几种方法，处了传统的导轨式、悬链式等形式外，采取更灵活的自动导向小车（

7、AGV）作为输送装置，也已经获得应用。被测工件安放在一台AGV上，直接驶向检测系统框架中接受检测，检测完后驶出，前往下一工位。4、手持式匹配质量激光检测装置被称为MAGAM的仪器,是一种便携式高效测量装置,能一次检测缝隙和平整度两项参数。MAGAM的激光检测系统由二个激光传感器和一个CCD摄像机组成,采用非接触方式,在对车身上两覆盖件的匹配区域进行检测时,投射出一条与缝道垂直的光束,测得的信息输入计算机后,经专用软件处理,得到被测点缝隙值和平整