专利名称：间隙与齐平度的测量系统以及相应方法
间隙与齐平度的测量系统以及相应方法本发明涉及分别存在于车身对边的元件之间的间隙与齐平度的测量系统。机动车间隙和齐平度一致性的掌握对于制造者来说是一个重要的目标。因为当终 端客户对生产质量进行鉴别时，这点起到重要作用。目前，为了测量间隙和齐平度，存在有不同的技术且已经成为专利的主题。例如， 可以引用专利US-A-5129010，该专利介绍了可携带的采集装置。该采集装置在同一个箱 子中融合了取像装置和单线投射装置。这两个装置的位置和相对定向由制造来决定。所 述采集装置需要人工地在每个要测量的迹象前被重新调整位置。专利FR 2756626A1提出 了在同一机箱中容纳取像装置和投射装置的可携带的喷枪，所述取像装置和投射装置的相 对位置由制造决定。所述喷枪需要人工地在每个要测量的迹象前重新定位。最后，专利 US-B1-6542249介绍了在同一支撑上融合了取像装置和多线投射装置的可携带的扫描系 统，这两个装置的位置和相对定向由制造来决定。所述采集装置需要人工地在每个要被数 字化的区域前重新调整位置。然而，人工方案的实施是冗长的，令人厌倦的，昂贵的且不能用于实现车辆流水线 生产中的统一测量。本发明的目标是提出自动测量装置。所述自动测量装置使用简单，能够克服流水 线生产中控制的缺点，具有多种功能，且比目前使用的方法更加灵活。因此，本发明的主题是上述类型的系统，其特征在于它包括-与影像传感器分离且独立的投射装置，专门用于在元件的表面上投射至少一个 光线，该光线在要测量迹象的位置剪切所述元件的边，_至少两个取像装置，专门用于接收至少两个光线的影像。所述光线与要从两个不 同视角测量的迹象有关，-包括影像处理�？榈募扑阕爸�。所述影像处理模块用于从由影像传感器所记录 的影像中提取信息，尤其是代表间隙和齐平度的值，-包括计算�？榈募扑阕爸�。所述计算�？榭梢酝ü⑻宸椒ɡ淳龆ㄈ∠褡爸煤� 投射装置相对于每个要测量的沿着光线定义的迹象的位置和定向，且可以矫正事先由影像 处理�？槿范ǖ募湎逗推肫蕉戎怠８荼痉⒚魉龅南低晨梢园ㄒ桓龌蛉舾筛鱿率鎏卣�-为了视野尽可能大的覆盖，取像装置可以按尺寸调整和设置。-至少两个影像传感器，每个影像传感器专门用于接收若干个光线的影像，每个影 像与要测量的不同迹象相符合。-在上游包括取像装置和计算装置。系统能够向波段管理�？榇溲仿耄醚� 码属于要测试车辆的轮廓和模型。不同新车辆的问世产生了由所述适合于不同循环码的系 统发送。所述不同循环码用于挑选不同测量波段。-波段管理�？椋糜谔粞∈凳┎饬康牟ǘ吻矣糜诖硗渡渥爸玫募せ钜约叭∠� 装置的取得。_投射装置包括若干个激光二极管。每个所述激光二极管用于投射激光线。且每个所述激光二极管根据实施在控制车辆上的测量波段以选择性的方式启动。_在下游包括取像装置和计算装置，显示�？榭梢匀貌僮髡呖吹浇峁�。_取像装置是大视野的传感器，都是相同的且可互换的。其名义工作距离几乎为1 米，视野的宽度和高度在0. 8米到2米之间，优选地是几乎等于1米。-能够测量机动车至少一个侧门窗的间隙和齐平度。取像装置沿着拱架设置。计 算装置包括影像处理�？椋糜诖又辽倭礁鲇跋裰刑崛⌒畔ⅲ绕涫怯糜谌范ǔ思湎逗� 齐平度的距离以及实施车身元件存在/缺少的控制。-当车辆静止或在前进阶段时，能够测量间隙和齐平度。同样，本发明的目标是分别存在于车身对边的元件之间的间隙和齐平度的测量方 法，其特征在于使用如上所述的系统。其特征还在于包括以下步骤-在元件表面上投射至少一个光线，该光线剪切所述元件的边；-获得至少两个不同视角下的光线影像；-从至少两个影像提取和确定间隙和齐平度的代表值；-矫正事先根据取像装置和投射装置相对于要测量迹象的位置和定向而确定的间 隙和齐平度的代表值。在研究了以下描述之后，本发明将更好地被理解。该描述仅作为示例给出且附有 参考附图，其中-
图1为根据本发明所述的系统的俯视图。该系统用于测量机动车的若干个表面 和门窗上的间隙和齐平度；-图2为图1中系统的立视图；-图3为图1中系统的侧视图，车辆位于第一位置；-图4为与图3相似的图，车辆位于第二位置；-图5为图1中系统的影像传感器的视图；-图6为示出图1中系统的运行原理的图解。图1和图2以简单的方式示出了用于测量机动车12的若干个表面和门窗上的间 隙和齐平度的系统10。具体地说，系统10用于测量机动车12的侧门窗上的间隙和齐平度。在下述中，指定的位置和定向的术语，如“前面” “后面” “左面” “右面”，指的是相 对于车辆的常用定向。系统10被固定且包括投射装置14，取像装置18，计算装置16和相对于投射装置 14和取像装置18的车辆驱动装置12。取像装置18沿着拱架设置，车辆12从所述拱架下穿过。取像装置18在参考示例 中数量为九个，这九个取像装置18均相同且可互换。影像传感器18为大视野的数码照相机。如图5所示，每个影像传感器18为大视野的传感器，其视野长度为L，视野高度为 H，工作的名义距离D为1米。视野的长度和高度尺寸包括在0. 8米到2米之间，优选地包 括在0. 7米到1. 3米之间，且优选地几乎等于1米。每个影像传感器18的工作名义距离D在0. 6米到1. 4米之间，优选地在0. 8米到 1. 2米之间且优选地几乎等于1米。
每个影像传感器18的分辨率大于4Mpx，且每个影像传感器18的内在保真度小于 75 μ m0每个影像传感器18的设置和大视野使得可以获得至少一个区域。在该区域中，至 少两个影像传感器18的视野至少部分覆盖，且同时覆盖门窗的同一个区域，在该区域中至 少要进行一次测量。参考图3，车辆12位于第一位置。该位置使得系统10可以测量左前门20的前面 部分的间隙和齐平度。系统10相对于车辆纵轴线12几乎对称。下面，仅对实施在车辆12左侧的测量进 行描述。间隙和齐平度在左前门20的前面部分和例如，左前挡泥板22和左机箱架24之间 被计算。每个元件20，22和24拥有几乎在相互延长部分上的表面且具有与元件20，22和 24中的另一个元件的边相对的边。各自的边相互间隔很小的缝隙。投射装置专门用于在研究的平面上投射至少一条几乎横向剪切所述平面边的光线。在这里示出的例子中，投射装置14包括若干个激光二极管。每个激光二极管用于 投射激光线26。每一条激光线26对应需要测量的迹象。每个光线26被接收在至少两个由至少两个取像装置18所获得的影像中。每个光 线26同样从至少两个不同的视角下取得。在以上不同方案中，投射装置14和取像装置18是分离且独立的。设置在拱架左侧(图1)上的四个影像传感器18的视野由图3中的框架所表示。仅仅两个影像传感器18就足以测量四个迹象26。影像传感器18的视野28，30分 别包含四个激光线26。具体地说，用两个影像传感器18就可能测量至少三个迹象，例如，五个或五个以 上的迹象。参考图4，车辆12位于第二位置。该位置使得系统10可以测量左前门20的后面 部分的间隙和齐平度。这些间隙和齐平度在左前门20的后面部分和例如，左后门32的前面部分之间被计算。如图6所示，计算装置16包括影像处理�？�34，用于从由影像传感器18所获取的 影像中提取信息，尤其是间隙和齐平度的代表值。从这些信息中，计算�？�36可以通过立体方法来确定取像装置和投射装置相对 于每个要测量的沿着光线26定义的迹象的位置和定向，且可以矫正事先由影像处理�？� 34确定的间隙和齐平度值。影像处理�？�34同样可以确定除了间隙和齐平度之外的距离；也可以获得研究 表面的特征点，例如，冲压影像中心的定位；同样也可以通过，例如，核查车辆可见元件的存 在或缺少，诸如螺帽或螺栓，从而进行控制。在取像装置18和计算装置16的上游，系统10包括能够向波段管理�？�38传输 循环码的系统。所述循环码属于要测试车辆12的轮廓和模型。
波段管理�？�38专门用于选择要实施测量和要投射影像的波段。根据控制车辆选择的波段通过激活某些激光二极管以选择性的方式启动投射装 置，大视野的影像传感器18没有被改变。不同新车辆的问世产生了由所述适合于不同循环 码的系统发送。该循环码用于挑选不同测量波段。在取像装置18和计算装置16的下游，系统10包括可以让操作者看到获得结果的 显示�？�40。车辆12的驱动装置用于通过激光二极管和影像传感器18将车辆从形成的拱架下 移动。车辆12的驱动装置由，例如，辊道工作台所形成。另外，驱动装置装配有线性编码 器。该线性编码器可以识别车辆和拱架之间的相关位置，以便能够开启激活投射装置14以 及根据车辆的前进开启取像装置18的获取。现在将要解释系统10的运行。在循环的开始，放置在支撑上的车辆12位于等待位置上或到达系统10之前。所述系统能够向波段管理�？�38传输符合等待车辆12的轮廓和模型的循环码。 所述波段管理�？�38挑选实施测量的波段以及处理投射装置14的激活以及取像装置18 的取得。然后，车辆12由驱动装置所驱动前进到拱架之下，通过到图3示出的第一位置上。激光二极管在表面上投射若干条光线26。所述光线26与要测量的迹象相符合且 几乎横向剪切表面的所述边。影像传感器18接收每个光线26在两个不同视角下的至少两个影像。然后，所述影像被传输给实施不同处理操作的计算装置16。在第一步骤中，影像处理�？�34从传输的影像中提取表面轮廓的二维信息。在第二步骤中，计算�？�36沿着光线26建立二维和三维的表面轮廓，且借助于在 立视法方面使用的算法来确定间隙和齐平度的值。操作者可以通过显示�？�40看到获得的结果。车辆12继续从拱架下前进。前进的速度相对地慢且根据代表激光二极管和影像 传感器18特征的时间常数进行调整。然后，车辆12通过到图4示出的第二位置上。前述步骤重复进行。本发明提出通过大视野传感器进行测量的方案以及可以以简单，低成本，灵活，有 效和多功能的方式测量机动车表面上的间隙和齐平度的立体方法。事实上，影像传感器的大视野使得可以有大且灵活的控制波段，即要测量的迹象 组。取像中的冗长使得可以获得可靠的测量。另外，影像传感器几乎全部都是相同的，它们之间的可互换性以及传感器的供给 和管理都显得很容易。系统的灵活性可以在车辆流水线生产的三个阶段测量间隙和齐平度在车门窗进 行人工参照的包铁车间出口处，上漆车间出口处和装配车间出口处。在上述中，与要测量的迹象符合的激光线26被投射在几乎与表面边缘横向的表 面上。在变型方案中，激光线26具有与表面边缘垂直的角，且计算装置16包括用于补偿所述倾斜的矫正�？椤；故窃诒湫头桨钢校低�10适合于车辆12的任意部分，且影像传感器18以相应 的方式设置。例如，影像传感器18沿着如上所述的拱架设置，系统10则用于测量车辆12顶蓬 或还有其发动机罩上的间隙和齐平度。同样，影像传感器18可以根据要测量的迹象沿着两个或几乎沿着球面设置。还是在变型方案中，系统10的影像传感器18的数量可以是任意的，至少等于两 个，例如等于七个或更多。仍是在变型方案中，系统10可以携同不同类型的大视野影像传感器18运行。在另一个变型方案中，车辆在拱架下的前进是不连续的，车辆相继在第一位置和 第二位置上停留。仍然是在另一个变型方案中，根据本发明所述的系统和方法适合于任意的车身， 例如，铁路车辆的车身或航空运输工具的车身。
权利要求
测量分别存在于车身对边的元件(12)之间的间隙与齐平度的系统(10)，其特征在于它包括 与影像传感器(18)分离且独立的投射装置(14)，专门用于在元件表面投射至少一个光线(26)，该光线(26)在要测量迹象的位置剪切所述元件的边， 至少两个取像装置(18)，专门用于接收至少两个光线(26)的影像，所述光线(26)与要从两个不同视角测量的迹象有关， 包括影像处理�？�(34)的计算装置(16)，所述影像处理�？�(34)用于从由影像传感器(18)所记录的影像中提取信息，尤其是代表间隙和齐平度的值， 包括计算模块(36)的计算装置(16)，所述计算�？�(36)可以通过立体方法来确定取像装置和投射装置相对于每个要测量的沿着光线(26)定义的迹象的位置和定向，且可以矫正事先由影像处理模块(34)确定的间隙和齐平度值。
2.根据权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，为了视野(28，30)尽可能大的覆盖， 取像装置(18)可以按尺寸调整和设置。
3.根据权利要求2所述的系统(10)，其特征在于，至少两个影像传感器(18)中的每个 影像传感器(18)专门用于接收若干个光线(26)的影像，每个影像与要测量的不同迹象相 符合。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的系统(10)，其特征在于，在上游包括取像装置 (18)和计算装置(16)，系统能够向波段管理�？�(38)传输循环码，该循环码属于要测试车 辆(12)的轮廓和模型，不同新车辆的问世产生了由所述适合于不同循环码的系统发送，所 述不同循环码用于挑选不同测量波段。
5.根据权利要求4所述的系统(10)，其特征在于，波段管理�？�(38)专门用于挑选实 施测量的波段且用于处理投射装置(14)的激活以及取像装置(18)的取得。
6.根据权利要求1 5中任一项所述的系统(10)，其特征在于，投射装置(14)包括若 干个激光二极管，每个所述激光二极管用于投射激光线(26)，且每个所述激光二极管根据 实施在控制车辆上的测量波段以选择性的方式启动。
7.根据权利要求1 6中任一项所述的系统(10)，其特征在于，在下游包括取像装置 (18)和计算装置，显示�？�(40)可以让操作者看到结果。
8.根据权利要求1 7中任一项所述的系统(10)，其特征在于，取像装置(18)是大视 野的传感器，都是相同的且可互换的，其名义工作距离(D)几乎为1米，视野的宽度(L)和 高度(H)在0. 8米到2米之间，优选地是几乎等于1米。
9.根据权利要求1 8中任一项所述的系统(10)，其特征在于，能够测量机动车(12) 至少一个侧门窗(20)的间隙和齐平度，取像装置(18)沿着拱架设置，计算装置(16)包括 影像处理�？�(34)，用于从至少两个影像中提取信息，尤其是用于确定除了间隙和齐平度 的距离以及实施车身元件存在/缺少的控制。
10.根据权利要求1 9中任一项所述的系统(10)，其特征在于，当车辆静止或在前进 阶段时，能够测量间隙和齐平度。
11.分别存在于车身(12)对边的元件之间的间隙和齐平度的测量方法，其特征在于使 用根据上述权利要求其中之一项目所述的系统(10)且其特征还在于包括以下步骤-在元件表面上投射至少一条光线(26)，该光线剪切所述元件的边；-获得至少两个不同视角下的光线(26)的影像； -从至少两个影像提取和确定间隙和齐平度的代表值；_矫正事先根据取像装置和投射装置相对于要测量迹象的位置和定向而确定的间隙和 齐平度的代表值。
全文摘要
用于测量分别存在于车身(12)对边的元件之间的间隙与齐平度的系统(10)，其特征在于它包括-与影像传感器(18)分离且独立的投射装置(14)，专门用于在元件的表面上投射至少一个光线(26)，该光线(26)在要测量迹象的位置剪切所述元件的边；-至少两个取像装置(18)，专门用于接收至少两个光线(26)的影像，所述光线(26)与要从两个不同视角测量的迹象有关；-包括影像处理�？�(34)的计算装置(16)，所述影像处理�？�(34)用于从由影像传感器(18)所记录的影像中提取信息，尤其是代表间隙和齐平度的值；-包括计算�？�(36)的计算装置(16)，所述计算�？�(36)可以通过立体方法来确定取像装置和投射装置相对于每个要测量的沿着光线(26)定义的迹象的位置和定向，且可以矫正事先由影像处理�？�(34)确定的间隙和齐平度值。
文档编号G01M17/00GK101952684SQ200980105259
公开日2011年1月19日 申请日期2009年2月25日 优先权日2008年3月6日
发明者G·卡尔韦 申请人:标致·雪铁龙汽车公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
