專利名稱：基于機(jī)器人單目視覺(jué)測(cè)量的汽車車門的檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車檢具的檢測(cè)方法，本發(fā)明尤其涉及基于機(jī)器人單目視覺(jué)測(cè)量的汽車車門的檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
汽車零件在沖壓或注塑出來(lái)后，裝車前必須對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，而檢測(cè)常必須借助于 檢具來(lái)進(jìn)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(lái)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(gè)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(lái)越多的模具公司引進(jìn)。汽車檢具由檢測(cè)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?，F(xiàn)有的設(shè)計(jì)是根據(jù)具體零件，按照檢查要求，逐個(gè)、逐步的設(shè)計(jì)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，然后再裝配 到一起，最終實(shí)現(xiàn)檢具的開(kāi)發(fā)。這是一個(gè)復(fù)雜而繁瑣的過(guò)程，并且每個(gè)設(shè)計(jì)都要從頭開(kāi)始， 難以重用先前的設(shè)計(jì)成果，也不能把專家的成熟經(jīng)驗(yàn)直接拿來(lái)利用，造成重復(fù)勞動(dòng)量大，設(shè) 計(jì)繁瑣，對(duì)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)人員要求高等問(wèn)題。目前，機(jī)器視覺(jué)測(cè)量得到了快速地發(fā)展，通過(guò)機(jī)器人移動(dòng)使視覺(jué)傳感器對(duì)零件上 點(diǎn)的測(cè)量使檢具的開(kāi)發(fā)有了重大的發(fā)展，提高了檢具設(shè)計(jì)的柔性。目前基于這一技術(shù)通常 采用的檢測(cè)方法為將相機(jī)裝在機(jī)器人末端的法蘭上，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)控制機(jī)器人移動(dòng)來(lái)測(cè) 量各個(gè)被測(cè)點(diǎn)，通過(guò)坐標(biāo)變換直接得到被測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)值。然而，現(xiàn)在商業(yè)的大多數(shù)工業(yè) 機(jī)器人，其位置精度較其重復(fù)精度低一個(gè)數(shù)量級(jí)，會(huì)給機(jī)器人直接測(cè)量帶來(lái)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，提供一種提高了檢具的柔性和自動(dòng)化程 度的基于機(jī)器人單目視覺(jué)測(cè)量的汽車車門的檢測(cè)方法。本發(fā)明的基于機(jī)器人單目視覺(jué)測(cè)量的汽車車門的檢測(cè)方法，它包括以下步驟(1)將標(biāo)準(zhǔn)車門定位在一個(gè)定位工件中，在標(biāo)準(zhǔn)車門和被測(cè)車門的邊緣設(shè)定多個(gè) 被測(cè)點(diǎn)并在定位工件內(nèi)壁上設(shè)定多個(gè)標(biāo)記點(diǎn)，建立立體視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)并標(biāo)定相機(jī)內(nèi)部和外 部參數(shù)；(2)計(jì)算機(jī)控制機(jī)器人移動(dòng)到第一個(gè)標(biāo)記點(diǎn)的附近，記下此時(shí)的機(jī)器人的三維空 間坐標(biāo)，相機(jī)拍攝第一個(gè)標(biāo)記點(diǎn)的圖像求解出第一個(gè)標(biāo)記點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)；(3)計(jì)算機(jī)控制機(jī)器人移動(dòng)到第一個(gè)被測(cè)點(diǎn)的附近，記下此時(shí)的機(jī)器人的三維空 間坐標(biāo)，相機(jī)拍攝第一個(gè)被測(cè)點(diǎn)的圖像求解出第一個(gè)被測(cè)點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)；(4)通過(guò)公式計(jì)算出定位工件上的第一個(gè)標(biāo)記點(diǎn)和標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)車門上的第一個(gè)被測(cè)點(diǎn) 的空隙距離并存入計(jì)算機(jī)；(5)重復(fù)所述的步驟(2)_(4)完成定位工件上所有的標(biāo)記點(diǎn)和標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)車門上的所 有的被測(cè)點(diǎn)的空隙距離的測(cè)定；(6)將標(biāo)準(zhǔn)車門換下，將被測(cè)車門固定在標(biāo)準(zhǔn)車門的位置，然后以完成標(biāo)準(zhǔn)車門的多個(gè)標(biāo)記點(diǎn)和被測(cè)點(diǎn)的測(cè)定的相同軌跡依次移動(dòng)機(jī)器人按照步驟(2)_(5)完成定位工件 上的標(biāo)記點(diǎn)和被測(cè)車門上的被測(cè)點(diǎn)的空隙距離的測(cè)定；(7)比較標(biāo)準(zhǔn)車門和被測(cè)車門與定位工件的空隙距離，以判斷被測(cè)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了距離誤差模型，在被測(cè)件周圍放置 一個(gè)定位工件，通過(guò)測(cè)量定位工件上點(diǎn)與被測(cè)件上點(diǎn)的距離來(lái)檢查產(chǎn)品是否合格。通過(guò)實(shí) 驗(yàn)得到其測(cè)量精度能到達(dá)0. 18mm。本技術(shù)方案采用基于機(jī)器人的視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)，提高了汽 車檢具的重復(fù)利用，具有非接觸、速度快、柔性好以及自動(dòng)化程度高等突出優(yōu)點(diǎn)，大大節(jié)約 了汽車零件的檢查成本。


圖1是采用本發(fā)明的基于機(jī)器人單目視覺(jué)測(cè)量的汽車車門的檢測(cè)方法檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn) 車門的測(cè)定工作原理圖；圖2是采用本發(fā)明的基于機(jī)器人單目視覺(jué)測(cè)量的汽車車門的檢測(cè)方法檢測(cè)被測(cè) 車門的測(cè)定工作原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體的實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明基于機(jī)器人單目視覺(jué)測(cè)量的汽車車門的檢測(cè)方法，首先將標(biāo)準(zhǔn)車門定位在一個(gè)定 位工件中，在標(biāo)準(zhǔn)車門和被測(cè)車門的邊緣設(shè)定多個(gè)被測(cè)點(diǎn)(如A、B)(標(biāo)準(zhǔn)車門和被測(cè)車門 被測(cè)點(diǎn)確定的方法可以是先在標(biāo)準(zhǔn)車門和被測(cè)車門的同一個(gè)位置粘貼一個(gè)標(biāo)記點(diǎn)，然后每 隔3cm順時(shí)針?lè)较蛟谲囬T邊緣粘貼一系列被測(cè)點(diǎn))并在定位工件內(nèi)壁上設(shè)定多個(gè)標(biāo)記點(diǎn) (如a、b)，建立立體視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)(建立立體視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)方法可以參見(jiàn)張廣軍主編《光 電測(cè)試技術(shù)》，中國(guó)計(jì)量出版社，2008，304-307)并標(biāo)定相機(jī)內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)，相機(jī)的內(nèi) 部標(biāo)定參數(shù)包括(有效焦距f，綜合畸變?chǔ)う?，?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(biāo)系到攝像機(jī)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系)。標(biāo)準(zhǔn)車門可以采用 “3-2-1”定位原則進(jìn)行固定。如圖1所示首先進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)車門的測(cè)定計(jì)算機(jī)控制機(jī)器人移動(dòng) 到第一個(gè)標(biāo)記點(diǎn)的附近，記下此時(shí)的機(jī)器人的三維空間坐標(biāo)，相機(jī)拍攝第一個(gè)標(biāo)記點(diǎn)的圖 像求解出第一個(gè)標(biāo)記點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)；計(jì)算機(jī)控制機(jī)器人移動(dòng)到第一個(gè)被測(cè)點(diǎn)的附近， 記下此時(shí)的機(jī)器人的三維空間坐標(biāo)，相機(jī)拍攝第一個(gè)被測(cè)點(diǎn)的圖像求解出第一個(gè)被測(cè)點(diǎn)的 三維空間坐標(biāo)；通過(guò)公式Z) = V(JT-X)2+(Γ-力2+(Z-Z)2計(jì)算出定位工件上的第一個(gè)標(biāo) 記點(diǎn)和標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)車門上的第一個(gè)被測(cè)點(diǎn)的空隙距離并存入計(jì)算機(jī)；重復(fù)所述的步驟(2)-(4) 完成定位工件上所有的標(biāo)記點(diǎn)和標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)車門上的所有的被測(cè)點(diǎn)的空隙距離的測(cè)定；第一個(gè) 標(biāo)記點(diǎn)坐標(biāo)求解方法(可以采用針孔成像模型)，通常為根據(jù)攝像機(jī)的投影模型以及標(biāo)定 參數(shù)，分別對(duì)圖像進(jìn)行畸變校準(zhǔn)，再由立體視覺(jué)傳感器三維測(cè)量模型求解出第一個(gè)標(biāo)記點(diǎn) 的三維空間坐標(biāo)。然后如圖2所示進(jìn)行被測(cè)車門的測(cè)定將標(biāo)準(zhǔn)車門換下，將被測(cè)車門固定 在標(biāo)準(zhǔn)車門的位置，然后以完成標(biāo)準(zhǔn)車門的多個(gè)標(biāo)記點(diǎn)和被測(cè)點(diǎn)的測(cè)定的相同軌跡依次移 動(dòng)機(jī)器人按照標(biāo)準(zhǔn)車門的測(cè)定方法完成定位工件上的標(biāo)記點(diǎn)和被測(cè)車門上的被測(cè)點(diǎn)的空 隙距離的測(cè)定；最后比較標(biāo)準(zhǔn)車門和被測(cè)車門與定位工件的空隙距離，以判斷被測(cè)車門是
4否符合生產(chǎn)要求。本發(fā)明方法中的機(jī)器人1可以采用Asea Brown Boveri Ltd公司的的IRB 2400/10產(chǎn)品，當(dāng)然也可以采用其它已有的機(jī)器人。當(dāng)把機(jī)器人定標(biāo)以后，在機(jī)器人的人工 面板上可以顯示出機(jī)器人末端法蘭的坐標(biāo)，這個(gè)坐標(biāo)可以通過(guò)串口從機(jī)器人輸入到計(jì)算機(jī) 里面。在本發(fā)明方法中的機(jī)器人1的末端通過(guò)機(jī)器人法蘭2與相機(jī)3相連。圖1和2中的 4為定位工件，圖1中的5為標(biāo)準(zhǔn)車門，圖2中的5為被測(cè)車門。實(shí)施例1(1)將標(biāo)準(zhǔn)車門定位在一個(gè)定位工件中，在標(biāo)準(zhǔn)車門和被測(cè)車門的邊緣設(shè)定多個(gè) 被測(cè)點(diǎn)并在定位工件內(nèi)壁上設(shè)定多個(gè)標(biāo)記點(diǎn)，建立立體視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)并標(biāo)定相機(jī)內(nèi)部和外 部參數(shù)；(2)計(jì)算機(jī)控制機(jī)器人移動(dòng)到第一個(gè)標(biāo)記點(diǎn)的附近，記下此時(shí)的機(jī)器人的三維空 間坐標(biāo)，相機(jī)拍攝第一個(gè)標(biāo)記點(diǎn)的圖像求解出第一個(gè)標(biāo)記點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)；(3)計(jì)算機(jī)控制機(jī)器人移動(dòng)到第一個(gè)被測(cè)點(diǎn)的附近，記下此時(shí)的機(jī)器人的三維空 間坐標(biāo)，相機(jī)拍攝第一個(gè)被測(cè)點(diǎn)的圖像求解出第一個(gè)被測(cè)點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)；(4)通過(guò)公式計(jì)算出定位工件上的第一個(gè)標(biāo)記點(diǎn)和標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)車門上的第一個(gè)被測(cè)點(diǎn) 的空隙距離并存入計(jì)算機(jī)；(5)重復(fù)所述的步驟(2)_(4)完成定位工件上所有的標(biāo)記點(diǎn)和標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)車門上的所 有的被測(cè)點(diǎn)的空隙距離的測(cè)定；(6)將標(biāo)準(zhǔn)車門換下，將被測(cè)車門固定在標(biāo)準(zhǔn)車門的位置，然后以完成標(biāo)準(zhǔn)車門的 多個(gè)標(biāo)記點(diǎn)和被測(cè)點(diǎn)的測(cè)定的相同軌跡依次移動(dòng)機(jī)器人按照步驟(2)_(5)完成定位工件 上的標(biāo)記點(diǎn)和被測(cè)車門上的被測(cè)點(diǎn)的空隙距離的測(cè)定；(7)比較標(biāo)準(zhǔn)車門和被測(cè)車門與定位工件的空隙距離，以判斷被測(cè)車門是否符合
生產(chǎn)要求。定位工件中的標(biāo)記點(diǎn)的三維坐標(biāo)為(xa，ya, za)，標(biāo)準(zhǔn)車門被測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)為 (xA，yA，zA)；定位工件中的標(biāo)記點(diǎn)的三維坐標(biāo)為(x' a，y' a, ζ' a).被測(cè)車門的三維坐標(biāo) 為(χ' A，y' A,z' A)；比較被測(cè)車門與定位工件之間的距離和標(biāo)準(zhǔn)車門與定位工件之間的 距離，兩個(gè)距離相等，則符合生產(chǎn)要求。
權(quán)利要求
基于機(jī)器人單目視覺(jué)測(cè)量的汽車車門的檢測(cè)方法，其特征在于它包括以下步驟(1)將標(biāo)準(zhǔn)車門定位在一個(gè)定位工件中，在標(biāo)準(zhǔn)車門和被測(cè)車門的邊緣設(shè)定多個(gè)被測(cè)點(diǎn)并在定位工件內(nèi)壁上設(shè)定多個(gè)標(biāo)記點(diǎn)，建立立體視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)并標(biāo)定相機(jī)內(nèi)部和外部參數(shù)；(2)計(jì)算機(jī)控制機(jī)器人移動(dòng)到第一個(gè)標(biāo)記點(diǎn)的附近，記下此時(shí)的機(jī)器人的三維空間坐標(biāo)，相機(jī)拍攝第一個(gè)標(biāo)記點(diǎn)的圖像求解出第一個(gè)標(biāo)記點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)；(3)計(jì)算機(jī)控制機(jī)器人移動(dòng)到第一個(gè)被測(cè)點(diǎn)的附近，記下此時(shí)的機(jī)器人的三維空間坐標(biāo)，相機(jī)拍攝第一個(gè)被測(cè)點(diǎn)的圖像求解出第一個(gè)被測(cè)點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)；(4)通過(guò)公式計(jì)算出定位工件上的第一個(gè)標(biāo)記點(diǎn)和標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)車門上的第一個(gè)被測(cè)點(diǎn)的空隙距離并存入計(jì)算機(jī)；(5)重復(fù)所述的步驟(2) (4)完成定位工件上所有的標(biāo)記點(diǎn)和標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)車門上的所有的被測(cè)點(diǎn)的空隙距離的測(cè)定；(6)將標(biāo)準(zhǔn)車門換下，將被測(cè)車門固定在標(biāo)準(zhǔn)車門的位置，然后以完成標(biāo)準(zhǔn)車門的多個(gè)標(biāo)記點(diǎn)和被測(cè)點(diǎn)的測(cè)定的相同軌跡依次移動(dòng)機(jī)器人按照步驟(2) (5)完成定位工件上的標(biāo)記點(diǎn)和被測(cè)車門上的被測(cè)點(diǎn)的空隙距離的測(cè)定；(7)比較標(biāo)準(zhǔn)車門和被測(cè)車門與定位工件的空隙距離，以判斷被測(cè)車門是否符合生產(chǎn)要求。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了基于機(jī)器人單目視覺(jué)測(cè)量的汽車車門的檢測(cè)方法，它包括(1)將標(biāo)準(zhǔn)車門定位在定位工件中，在標(biāo)準(zhǔn)車門和被測(cè)車門的邊緣設(shè)定多個(gè)被測(cè)點(diǎn)并在定位工件上設(shè)定多個(gè)標(biāo)記點(diǎn)；(2)求解出第一個(gè)標(biāo)記點(diǎn)的三維坐標(biāo)；(3)求解出第一個(gè)被測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)；(4)計(jì)算出定位工件上的第一個(gè)標(biāo)記點(diǎn)和標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)車門上的第一個(gè)被測(cè)點(diǎn)的空隙距離；(5)重復(fù)所述的步驟(2)-(4)完成定位工件上所有的標(biāo)記點(diǎn)和標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)車門上的所有的被測(cè)點(diǎn)的空隙距離的測(cè)定；(6)將標(biāo)準(zhǔn)車門換下，將被測(cè)車門固定在標(biāo)準(zhǔn)車門的位置，完成定位工件上的標(biāo)記點(diǎn)和被測(cè)車門上的被測(cè)點(diǎn)的空隙距離的測(cè)定。采用本方法其測(cè)量精度能到達(dá)0.18mm。
文檔編號(hào)G01B11/14GK101968343SQ201010286640
公開(kāi)日2011年2月9日 申請(qǐng)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(qǐng)人:天津大學(xué)