激光在线检测技术在白体中的应用——百度文库解说

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在现代轿车的制造过程中，在线检测作为过程的重要组成，越来越受到重视。 将自动化程度高的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是其特点之一。 但是，在配置时，两者的作用明显不同。 尽管现代CNC三坐标测量机的工作效率和数据处理能力比10多年前的产品有了很大的提高，例如检测一台车身骨架，如果测量点数在100个以下，时间只需要0.5h左右。 但是，如果需要根据30个样品来判断生产过程的运行状态，还有两班的工作量。 为了更有效地监测工序，通过改进工艺控制和提高产品质量，结合三坐标测量机的精确测量，高效、具有较强快速采样分析能力的激光测量系统也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应用于车身制造过程中(包括冲压、拼焊)，在现代轿车总装即整车装配过程中也得到了越来越多的应用，并产生了良好的效果。 一、基本工作原理：

采用激光技术进行几何量测量，三角测距法工作距离长、测量范围广、测量精度高

具有高、对表面特性要求低等优点，但在汽车工业中得到了比较广泛的应用，特别是在汽车车身生产领域。 图1是该方法的原理图，半导体激光器发射的光成为光点照射在被测量物的表面，该散射光被成像透镜接收，光点在CCD感光传感器上成像。 在被测定面位于基准面情况下，聚光点的像位于受光元件的中心0点上； 在被测定面位于位置a情况下，聚光点像成为0侧的P1点，在被测定面位于位置b的情况下，聚光点像成为0侧的P2点。 根据三角关系，能够根据受光元件上成像点与中心点0的距离求出被测定面与基准面的偏移量； 根据受光元件上成像点所在不同侧面显示的不同符号，可以判别被测量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-PSD 4-成像透镜5-基准面2、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机器人、激光检测系统和终端数据处理计算机三部分组成。 图2是机器人的动作示意图图2 .机器人在动作

激光检测系统由非接触式三维视觉传感器装置构成，由2个45方向对称配置的激光传感器和位于一个中心线上的CCD摄像机构成(图3-1 )。

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终端数据处理系统由PC计算机、开关以及数据处理软件构成。 图4 .终端数据处理系统

2、三维激光表面扫描系统----光学检查夹具

该系统的机械部分是具有三个自由度的精密运动机构，类似于单柱三坐标测量机

身材、运动灵活性和准确性好。 固定在主轴前部的三维激光传感器可以通过上述运动机构在三维空间自由移动，扫描被固定台夹持的工件。 通过激光传感器对被测量工件的扫描，可以获得机械空间，也就是以该光学检查夹具坐标系为基准的测量数据。 然后，通过用坐标变换方法将各自的实测值和数据处理结构变换为工件自身的坐标、即所谓的"车体坐标系"，能够将坐标系空间中的工件CAD数据(与设计值进行比较，确定两者的误差。 该测量系统检测效率高，采用非接触扫描方式，传感器采集频率也高，特别适用于生产中的在线检测。 另一个显著的优点是灵活，可以应用于许多类型的覆盖。 3、固定式激光检测站

主要用于车身和几个大型缸盖，在生产线上对工件进行100%的在线检测。 三个部分组

成：工件搬运系统、三维激光测量传感器及可调节紧固件和机架、计算机控制系统。 具体工作步骤为：被测工件首先通过输送机装置自动输送到生产线上的在线检测系统，即固定检测站内。 位置传感器将工件的实际位置传送给计算机控制系统，后者根据编制的测量程序，自动控制安装在框架构件上的许多激光三维传感器中的每一个，检测工件上的关键部位。 测量车身骨架上30~40的重要位置约为20s，效率极高。 应用于该系统的工件搬运也有几种方法，除了传统的导向式、链式等形式外，还采用更加灵活的自动导向小车(AGV )作为搬运装置，并已得到应用。

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被称为MAGAM的仪器是便携式高效测量装置，可以一次检测间隙和平坦度两个参数。 MAGAM的激光检测系统由两个激光传感器和一个CCD摄像机组成，采用非接触方式，检测车身上两个盖板匹配区域时，投射垂直于缝隙的光束，测量的信息输入计算机后，通过专用软件测量值可以通过机器本身的显示屏直接指示，也可以在系统所属的计算机上显示。 由于MAGAM在生产现场使用，操作方便，效率高。 对这种在线检测方式获得的大量测量结果进行计算机数据处理和统计分析，不仅对判断单个车身所在区域的匹配效果起作用，而且能充分、准确地了解整个装配线的运行情况和各工序的动态变化趋势，提高车身匹配质量该装置在检查被测部位时，只需将两个钻头的支撑脚支撑在盖板表面即可。 该操作简单快捷，人工进行，但不受人为影响。 也就是说，如果将两个点架设在被测量狭缝的两侧，则支撑的位置、倾斜的顺序不影响测量结果。 MAGAM的主要技术指标为：分辨率：0.01mm； 精度0.04mm；

测量范围：间隙0~10mm、平坦度10mm； 手持装置重量：1kg公斤。 三.检测数据处理分析及预警系统

数据分析在下一步生产中起重要作用。 能够根据检测出尺寸的整体分析得知被焊接了

工序中各环节的精度情况，可根据误差趋势预测下一步焊接精度，及时调整焊接工艺，防止不良品的产生。

根据现场机器人激光检测系统采集的数据，以白车身上测点的采集数据为例，说明数据库中数据在数据分析功能中的作用。 提取连续多点的测量数据，其理论值从三坐标标准数据库中调用“标准车”误差数据。 根据该车身在所有测量点的误差，横轴表示测量点编号，纵轴表示相对于理论值的误差，并制作图表。 四、现代汽车生产企业机器人激光测量系统日趋灵活，考虑到一线车型成本较高，一般同时生产多种车型。 机器人激光检查也存在同样的问题，由于不能进行单一车型的检查，所以在生产计划时尽量考虑，推进了机器人焊接和机器人激光检查的柔性化。