儀表盤與儀表臺的間隙面差測量方法
【專利摘要】儀表盤與儀表臺的間隙面差測量方法，其中儀表盤鑲嵌在儀表臺中，儀表盤為圓形。首先，在儀表盤邊緣取一點A，取A點所在激光線上的切向量f；將f采用施密特正交化方法沿儀表盤輪廓線上的向量c和垂直于向量b的向量a分解，然后在儀表臺邊緣上取與儀表盤邊緣A最近的點B，AB構(gòu)成向量g,將g沿向量a和垂直于向量a的向量e分解即可得到儀表盤總成的安裝誤差，即間隙L2和面差L3。利用本發(fā)明的測量方法可快速實時的得到儀表盤與儀表臺之間的間隙和面差。
【專利說明】儀表盤與儀表臺的間隙面差測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及間隙面差測量方法，更具體的說是涉及汽車的儀表盤與儀表臺間隙面差測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國內(nèi)經(jīng)濟水平的不斷提高，汽車制造行業(yè)的不斷發(fā)展，人們對汽車質(zhì)量的要求也變得越來越高。在汽車制造業(yè)中，汽車儀表盤的設(shè)計和制造占據(jù)著非常重要的位置，汽車儀表盤的造型設(shè)計已經(jīng)和汽車整體外形的設(shè)計制造融為一體，不可分割。由于經(jīng)濟的不斷進(jìn)步、社會的不斷發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，在保障汽車儀表盤功能完整的前提下，人們也越來越重視汽車儀表盤產(chǎn)品的美觀程度，期望汽車儀表盤不僅僅要具備由自由、光滑的曲面，同時需要有結(jié)構(gòu)完善的襯框和輪廓邊界線條流暢美觀大方的汽車儀表盤面罩，這些要求使得汽車儀表盤生產(chǎn)企業(yè)越來越重視汽車儀表盤的外形設(shè)計與制造。傳統(tǒng)的汽車儀表盤間隙面差的測量一般采用人工檢測法或三坐標(biāo)測量機測量法，此兩種方法都存在自動化程度低，測量周期長等不同程度缺陷，激光掃描技術(shù)則可以有效的解決上述兩種方法的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種儀表盤與儀表臺的間隙面差測量方法，用來解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的某個或某些缺陷。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的儀表盤與儀表臺的間隙面差測量方法，其中儀表盤鑲嵌在儀表臺中，儀表盤為圓形，包括以下步驟:
[0005]步驟一，采用激光傳感器對儀表盤及儀表臺區(qū)域進(jìn)行一次整體面掃描，識別出儀表盤的輪廓邊界點、儀表臺的輪廓邊界點；
[0006]步驟二，在識別出所有的儀表盤輪廓邊界點、儀表臺輪廓邊界點后，運用中值濾波算法對這兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑濾波處理，消除噪聲點帶來的不利影響；然后，根據(jù)最小二乘法原理對濾波后的輪廓邊界點集數(shù)據(jù)擬合得到儀表盤、儀表臺輪廓曲線；
[0007]步驟三,在儀表盤輪廓曲線上,選取測量點A,確定A點的位置；
[0008]步驟四，確定A點后，在儀表臺輪廓曲線上，確定距離A點最近的點，該點即為B
占.[0009]步驟五，根據(jù)A、B點的位置，計算向量g ;
[0010]步驟六,計算儀表盤輪廓曲線在A點處的切向量c ;
[0011]步驟七，根據(jù)激光傳感器在A點處的測量數(shù)據(jù)，計算激光線在A點的切向量f ；
[0012]步驟八，將向量f采用施密特正交化的方法分解為向量c和向量a ;
[0013]步驟九，對步驟五中所計算得到的向量g進(jìn)行求模運算，向量g的模即為A、B點兩點之間的距離L1 ；
[0014]步驟十，由向量a與向量g的關(guān)系計算向量g在向量a上的投影向量，投影向量的模即為儀表盤總成在A點處的安裝間隙的大小，即為L2 ;向量g沿垂直向量a的方向上分解得到向量e，向量e的模即儀表盤總成在A點處的安裝面差L3。
[0015]在本發(fā)明的一個具體實施例中，其中步驟一中采用機械臂帶動傳感器進(jìn)行直線掃描。
[0016]在本發(fā)明的另一個具體實施例中，其中測量方法是針對汽車的儀表盤與儀表臺。
[0017]本發(fā)明的測量方法與傳統(tǒng)的激光測量間隙面差的算法相比，對激光線與儀表盤邊緣輪廓線所成角度不存在要求，可快速實時的得到儀表盤與儀表臺之間的間隙和面差。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1實際測量時激光線位置示意圖；
[0019]圖2向量a、向量C、向量f關(guān)系示意圖；
[0020]圖3向量g、向量a、向量e的關(guān)系示意圖；以及
[0021]圖4基于向量分解法的測量方法流程圖。
【具體實施方式】
[0022]下面以測量汽車儀表盤與儀表臺之間的安裝間隙和安裝面差為例，結(jié)合附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的儀表盤與儀表臺的間隙面差測量方法。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下述圖示內(nèi)容和實施例僅用來解釋本發(fā)明而非用來對其作出任何限制。
[0023]汽車的儀表盤通常為圓形，汽車的儀表盤鑲嵌在儀表臺中，二者之間具有間隙和面差。
[0024]本發(fā)明的測量方法主要采用工業(yè)機器人和激光傳感器為測量系統(tǒng)，其中通過工業(yè)機器人的機械臂夾持激光傳感器來進(jìn)行掃描。測量前，需要對測量系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行配置，包括工業(yè)機器人的路徑選擇、運行速度、激光傳感器的測量幀率、曝光值大小等。在設(shè)置好系統(tǒng)各項參數(shù)后，可以運用測量系統(tǒng)采集汽車儀表盤與儀表臺的激光掃描數(shù)據(jù)。
[0025]首先，參見附圖1-3介紹本發(fā)明基于向量分解法來測量汽車儀表盤和儀表臺之間間隙和面差的測量原理。
[0026]由于實際情況中無法使得激光傳感器線激光位于測量點的法平面中，因此，無法直接計算安裝間隙和安裝面差。如圖1所示，在測量安裝間隙和安裝面差時，線激光31、32分別投射在汽車儀表盤I與儀表臺2上。
[0027]圖1中，向量a為汽車儀表盤I表面上在A點處的汽車儀表盤輪廓曲線11的法向量，向量b為儀表臺2表面上在B點處的儀表臺輪廓曲線21的法向量，向量c為汽車儀表盤輪廓曲線11在A點處的切向量，向量d為儀表臺輪廓曲線21在B點處的切向量，向量f表示激光線31在A點處的切向量。
[0028]向量a、向量C、向量f三個向量共面，均在汽車儀表盤I表面在A點處的切平面中，它們的位置關(guān)系如圖2所示。
[0029]圖2中不出了汽車儀表盤在A點處的切平面11，從圖2可以看出，向量a與向量c互相垂直，向量f可以分解由向量a、向量c來表示。因此,如果知道了三個向量的任何兩個，都可以根據(jù)圖1中的關(guān)系來推測得到另一個向量的方向。
[0030]在擬合出汽車儀表盤的輪廓曲11后，可以計算出輪廓曲線11在A點處的切向量，即向量C。同時，由圖1可知，向量f表不激光線31在A點處的切向量,而在測量時,激光線31的測量數(shù)據(jù)可以直接獲取得到，因此，向量f的大小和方向也可以計算得出。在得到向量c和向量f后,根據(jù)圖2,有:
[0031]a = f-c(I)
[0032]在已知汽車儀表盤輪廓曲線11、儀表臺輪廓曲線21的前提下，在汽車儀表盤輪廓曲線11上的A點處測量汽車儀表盤總成的安裝間隙L2和安裝面差L3時，儀表臺輪廓曲線21上有且只有一點B距離A點最近,最短距離記作L1, A點指向B點的向量記作向量g,向量g與向量a的關(guān)系如圖3所不。
[0033]圖3示出了 A點處儀表盤輪廓曲線法平面12，從圖3分析可得:
[0034]
【權(quán)利要求】
1.一種儀表盤與儀表臺的間隙面差測量方法,其中儀表盤鑲嵌在儀表臺中，儀表盤為圓形，其特征在于， 步驟一，采用激光傳感器對儀表盤及儀表臺區(qū)域進(jìn)行一次整體面掃描，識別出儀表盤的輪廓邊界點、儀表臺的輪廓邊界點； 步驟二，在識別出所有的儀表盤輪廓邊界點、儀表臺輪廓邊界點后，運用中值濾波算法對這兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑濾波處理，消除噪聲點帶來的不利影響；然后，根據(jù)最小二乘法原理對濾波后的輪廓邊界點集數(shù)據(jù)擬合得到儀表盤、儀表臺輪廓曲線； 步驟三，在儀表盤輪廓曲線上，選取測量點A，確定A點的位置； 步驟四，確定A點后,在儀表臺輪廓曲線上,確定距離A點最近的點,該點即為B點； 步驟五，根據(jù)A、B點的位置，計算向量g ； 步驟六，計算儀表盤輪廓曲線在A點處的切向量c ； 步驟七，根據(jù)激光傳感器在A點處的測量數(shù)據(jù)，計算激光線在A點的切向量f ； 步驟八，將向量f采用施密特正交化的方法分解為向量c和向量a ; 步驟九，對步驟五中所計算得到的向量g進(jìn)行求模運算，向量g的模即為A、B點兩點之間的距離L1 ； 步驟十，由向量a與向量g的關(guān)系計算向量g在向量a上的投影向量，投影向量的模即為儀表盤總成在A點處的安裝間隙的大小，即為L2 ;向量g沿垂直向量a的方向上分解得到向量e，向量e的模即儀表盤總成在A點處的安裝面差L3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀表盤與儀表臺的間隙面差測量方法，其特征在于，其中步驟一中采用機械臂帶動傳感器進(jìn)行直線掃描。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀表盤與儀表臺的間隙面差測量方法，其特征在于，其中測量方法是針對汽車的儀表盤與儀表臺。
【文檔編號】G01B11/14GK103968771SQ201410202042
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】劉亮, 申佳星, 戴曙光 申請人:上海理工大學(xué)