專利名稱：基于視覺測量的汽車車門的檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車檢具的檢測方法，本發(fā)明尤其涉及基于視覺測量的汽車車門 的檢測方法。
背景技術(shù)：
汽車零件在沖壓或注塑出來后，裝車前必須對其進行檢測，而檢測常必須借助于 檢具來進行。檢具(Checking Fixture)作為模具行業(yè)的重要配套產(chǎn)品，正引起越來越多企 業(yè)的高度重視。出于自身的生產(chǎn)需要和其較高的附加值，許多模具公司已將其作為一個重 要的發(fā)展方向。檢具的相關(guān)技術(shù)，作為一種新技術(shù)，也正被越來越多的模具公司引進。汽車檢具由檢測結(jié)構(gòu)定位結(jié)構(gòu)、夾緊結(jié)構(gòu)、支撐結(jié)構(gòu)、底座，以及其他輔助部分構(gòu) 成。現(xiàn)有的設(shè)計是根據(jù)具體零件，按照檢查要求，逐個、逐步的設(shè)計相應的結(jié)構(gòu)，然后再裝配 到一起，最終實現(xiàn)檢具的開發(fā)。這是一個復雜而繁瑣的過程，并且每個設(shè)計都要從頭開始， 難以重用先前的設(shè)計成果，也不能把專家的成熟經(jīng)驗直接拿來利用，造成重復勞動量大，設(shè) 計繁瑣，對開發(fā)設(shè)計人員要求高等問題。目前，機器視覺測量得到了快速地發(fā)展，通過機器人移動使視覺傳感器對零件上 點的測量使檢具的開發(fā)有了重大的發(fā)展，提高了檢具設(shè)計的柔性。目前基于這一技術(shù)通常 采用的檢測方法為將相機裝在機器人末端的法蘭上，然后通過計算機控制機器人移動來測 量各個被測點，通過坐標變換直接得到被測點的三維坐標值。然而，現(xiàn)在商業(yè)的大多數(shù)工業(yè) 機器人，在現(xiàn)場環(huán)境中位置精度較低，會給機器人直接測量帶來比較大的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種采用測量相機沿導軌位移，測 量被測目標的相對位置，消除了機器人產(chǎn)生的誤差，提高了測量精度的基于視覺測量的汽 車車門的檢測方法。本發(fā)明的基于視覺測量的汽車車門的檢測方法，它包括以下步驟(1)將標準車門定位在一個定位工件中，在標準車門和被測車門的邊緣設(shè)定多個 被測點并在定位工件內(nèi)壁上設(shè)定多個標記點，建立立體視覺測量系統(tǒng)并標定相機內(nèi)部和外 部參數(shù)；(2)計算機控制機器人移動到第一個標記點的附近，記下此時的機器人的三維空 間坐標，相機拍攝第一個標記點的圖像求解出第一個標記點的三維空間坐標；(3)機器人不動，計算機控制相機沿導軌移動到第一個被測點的附近，通過相機在 導軌上移動的距離和機器人運行學模型解算出此時相機的坐標系，相機拍攝第一個被測點 的圖像求解出第一個被測點的三維空間坐標；(4)通過公式計算出定位工件上的第一個標記點和標標準車門上的第一個被測點 的空隙距離并存入計算機；(5)重復所述的步驟(2)_(4)完成所有的定位工件上的標記點和標標準車門上的被測點的空隙距離的測定；(6)將標準車門換下，將被測車門固定在標準車門的位置，然后以完成標準車門的 多個標記點和被測點的測定的相同軌跡依次移動機器人和相機按照步驟(2)_(5)完成定 位工件上的標記點和被測車門上的被測點的空隙距離的測定；(7)比較標準車門和被測車門與定位工件的空隙距離，以判斷被測車門是否符合
生產(chǎn)要求。采用本發(fā)明方法的有益效果是本裝置采用在機器人末端法蘭上裝一個精密導 軌，通過計算機控制相機在導軌上移動測量，消除了機器人的誤差。同時，在被測件周圍放 置一個定位工件，通過測量定位工件上點與被測件上點的距離來檢查產(chǎn)品是否合格，通過 比對測量，提高測量精度。通過實驗證明，此方法可以達到0. Imm的精度。采用基于機器人 的視覺測量系統(tǒng)，提高了汽車檢具的柔性和自動化程度，同時，使視覺傳感器在精密導軌上 移動測量，消除了機器人的定位誤差。


圖1是采用本發(fā)明的基于視覺測量的汽車車門的檢測方法檢測標準車門的測定 工作原理圖；圖2是采用本發(fā)明的基于視覺測量的汽車車門的檢測方法檢測被測車門的測定
工作原理圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體的實施例，并參照附圖，對本發(fā)明做進一步的說明基于視覺測量的汽車車門的檢測方法，首先將標準車門定位在一個定位工件中， 在標準車門和被測車門的邊緣設(shè)定多個被測點(如A、B)(標準車門和被測車門被測點確定 的方法可以是先在標準車門和被測車門的同一個位置粘貼一個標記點，然后每隔3cm順時 針方向在車門邊緣粘貼一系列被測點)并在定位工件內(nèi)壁上設(shè)定多個標記點(如a、b)，建 立立體視覺測量系統(tǒng)(建立立體視覺測量系統(tǒng)參見張廣軍主編《光電測試技術(shù)》，中國計 量出版社，2008，304-307)并標定相機內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)，相機的內(nèi)部標定參數(shù)包括(有 效焦距f，綜合畸變ΔΧ，Δ y，像面中心(Cx，Cy))，外部參數(shù)包括(平移和旋轉(zhuǎn)矩陣，反映了 三維世界坐標系到攝像機坐標系的轉(zhuǎn)換關(guān)系)。標準車門可以采用“3-2-1”定位原則進行 固定。如圖1所示首先進行標準車門的測定計算機控制機器人移動到第一個標記點的附 近，記下此時的機器人的三維空間坐標，相機拍攝第一個標記點的圖像求解出第一個標記 點的三維空間坐標；機器人不動，計算機控制相機沿導軌移動到第一個被測點的附近，通過 相機在導軌上移動的距離和機器人運行學模型(機器人運行學模型可以參考李定坤.機 器人定位精度標定技術(shù)的研究[N].計量學報.2007-7中公開的內(nèi)容)解算出此時相機 的坐標系，相機拍攝第一個被測點的圖像求解出第一個被測點的三維空間坐標；通過公式
D = ^(X-x)2 + (Y-y)2 +(Z-》2計算出定位工件上的第一個標記點和標準車門上的第一
個被測點的空隙距離并存入計算機；重復上述步驟完成所有的定位工件上的標記點和標標 準車門上的被測點的空隙距離的測定；標記點坐標求解方法(可以采用針孔成像模型公開 的方法)，通常為根據(jù)攝像機的投影模型以及標定參數(shù)，分別對圖像進行畸變校準，再由立體視覺傳感器三維測量模型求解出第一個標記點的三維空間坐標。然后如圖2所示進行被 測車門的測定將標準車門換下，將被測車門固定在標準車門的位置，然后以完成標準車門 的多個標記點和被測點的測定的相同軌跡依次移動機器人和相機按照標準車門測定步驟 完成定位工件上的標記點和被測車門上的被測點的空隙距離的測定；最后比較標準車門和 被測車門與定位工件的空隙距離，以判斷被測車門是否符合生產(chǎn)要求。本發(fā)明方法中的機器人1可以采用ABB(Asea Brown Boveri Ltd)公司的IRB 2400/10產(chǎn)品，當然也可以采用其它已有的機器人。當把機器人定標以后，在機器人的人工 面板上可以顯示出機器人末端法蘭的坐標，這個坐標可以通過串口從機器人輸入到計算機 里面。在本發(fā)明方法中的機器人1的末端通過機器人法蘭2與精密導軌6相連，在所述的 精密導軌上固定有相機3。圖1和2中的4為定位工件，圖1中的5為標準車門，圖2中的 5為被測車門。實施例1(1)將標準車門定位在一個定位工件中，在標準車門和被測車門的邊緣設(shè)定多個 被測點并在定位工件內(nèi)壁上設(shè)定多個標記點，建立立體視覺測量系統(tǒng)并標定相機內(nèi)部和外 部參數(shù)；(2)計算機控制機器人移動到第一個標記點的附近，記下此時的機器人的三維空 間坐標，相機拍攝第一個標記點的圖像求解出第一個標記點的三維空間坐標；(3)機器人不動，計算機控制相機沿導軌移動到第一個被測點的附近，通過相機在 導軌上移動的距離和機器人運行學模型解算出此時相機的坐標系，相機拍攝第一個被測點 的圖像求解出第一個被測點的三維空間坐標；(4)通過公式計算出定位工件上的第一個標記點和標標準車門上的第一個被測點 的空隙距離并存入計算機；(5)重復所述的步驟(2)_(4)完成所有的定位工件上的標記點和標標準車門上的 被測點的空隙距離的測定；(6)將標準車門換下，將被測車門固定在標準車門的位置，然后以完成標準車門的 多個標記點和被測點的測定的相同軌跡依次移動機器人和相機按照步驟(2)_(5)完成定 位工件上的標記點和被測車門上的被測點的空隙距離的測定；(7)比較標準車門和被測車門與定位工件的空隙距離，以判斷被測車門是否符合
生產(chǎn)要求。定位工件中的標記點的三維坐標為(xa，ya, za)，標準車門被測點的三維坐標為 (xA，yA，zA)；定位工件中的標記點的三維坐標為(x' a，y' a, ζ' a).被測車門的三維坐標 為(χ' A，y' A,z' A)；比較被測車門與定位工件之間的距離和標準車門與定位工件之間的 距離，如果兩個距離相等，則符合生產(chǎn)要求。
權(quán)利要求
基于視覺測量的汽車車門的檢測方法，其特征在于它包括以下步驟(1)將標準車門定位在一個定位工件中，在標準車門和被測車門的邊緣設(shè)定多個被測點并在定位工件內(nèi)壁上設(shè)定多個標記點，建立立體視覺測量系統(tǒng)并標定相機內(nèi)部和外部參數(shù)；(2)計算機控制機器人移動到第一個標記點的附近，記下此時的機器人的三維空間坐標，相機拍攝第一個標記點的圖像求解出第一個標記點的三維空間坐標；(3)機器人不動，計算機控制相機沿導軌移動到第一個被測點的附近，通過相機在導軌上移動的距離和機器人運行學模型解算出此時相機的坐標系，相機拍攝第一個被測點的圖像求解出第一個被測點的三維空間坐標；(4)通過公式計算出定位工件上的第一個標記點和標標準車門上的第一個被測點的空隙距離并存入計算機；(5)重復所述的步驟(2) (4)完成所有的定位工件上的標記點和標標準車門上的被測點的空隙距離的測定；(6)將標準車門換下，將被測車門固定在標準車門的位置，然后以完成標準車門的多個標記點和被測點的測定的相同軌跡依次移動機器人和相機按照步驟(2) (5)完成定位工件上的標記點和被測車門上的被測點的空隙距離的測定；(7)比較標準車門和被測車門與定位工件的空隙距離，以判斷被測車門是否符合生產(chǎn)要求。
全文摘要
本發(fā)明公開了基于視覺測量的汽車車門的檢測方法，它包括(1)將標準車門定位在一個定位工件中，在標準車門和被測車門的邊緣設(shè)定多個被測點并在定位工件上設(shè)定多個標記點；(2)求解出第一個標記點的三維空間坐標；(3)求解出第一個被測點的三維空間坐標；(4)計算出定位工件上的第一個標記點和標標準車門上的第一個被測點的空隙距離；(5)重復所述的步驟(2)-(4)完成所有的定位工件上的標記點和標標準車門上的被測點的空隙距離的測定；(6)將標準車門換下，將被測車門固定在標準車門的位置，完成定位工件上的標記點和被測車門上的被測點的空隙距離的測定。采用本方法消除了機器人的誤差，精度可達0.1mm。
文檔編號G01B11/14GK101949687SQ20101028674
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月19日
發(fā)明者劉常杰, 邾繼貴 申請人:天津大學