專利名稱：確定機(jī)動車輛的車身件的間隙和/或齊平性的方法及測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在接合機(jī)動車輛的車身件時在車身件之間形成縫隙和齊平性。在質(zhì)量檢查的范圍中，為了控制機(jī)器人或者在反饋回路中優(yōu)選地以自動化方式測量間隙和齊平性。在這種測量中，所確定的測量值例如也遞交給上級的制造自動化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為了測量車身件的間隙和齊平性，至今應(yīng)用二維的測量方法，這些測量方法基于激光三角測量系統(tǒng)或者基于特殊的照明系統(tǒng)，借助這些照明系統(tǒng)使得邊緣對于攝像記錄特別良好地可見。激光三角測量系統(tǒng)僅僅提供沿著采樣線或者采樣曲線的測量值，例如作為彎曲表面的邊緣到觀察平面或測量平面上的投影。相關(guān)的分析算法因此僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)在平面內(nèi)走向的曲線的分析。在這種基礎(chǔ)上根據(jù)至今的方法借助二維中的線擬合、圓擬合或者多項式擬合來計算間隙和齊平性。借助突出邊緣的照明系統(tǒng)的測量方法雖然同樣僅僅提供二維測量值，然而其類似于(parallel)要測量的縫隙。基本上，基于激光三角測量系統(tǒng)的測量方法和使用突出邊緣的照明系統(tǒng)的測量方法都不提供三維測量數(shù)據(jù)。在EP 1355126A1中公開了一種用于測量第一部件和第二部件之間的接合區(qū)域的二維方法，其中第一部件具有第一表面并且第二部件具有第二表面。在此構(gòu)造匹配于第一表面的走向的第一直線。附加地構(gòu)造有匹配于第二表面的走向的第二直線。此外構(gòu)造有第三直線，其在接合區(qū)域中與第一直線和第二直線相交。第三直線與第一直線成第一角度。以相應(yīng)的方式，第三直線與第二直線成第二角度。此外，第三直線距第一部件具有第一距離， 而第三直線距第二部件具有第二距離。兩個角度和兩個距離都形成彼此間的預(yù)先確定的關(guān)系。根據(jù)第三直線的位置可以確定接合區(qū)域的至少一個特征。另外的二維測量方法在US 4，498，776和US 5，129，010中公開。對于每個車輛的每個要測量的縫隙需要一個傳感器。由此，會對于每個測量位置根據(jù)要檢驗的車輛類型而要使用兩位數(shù)的采樣裝置。由此形成這種測試站的高成本，其尤其在轉(zhuǎn)換為新的車輛類型時帶來高的間接成本。使用激光三角測量系統(tǒng)的二維測量方法的另一缺點在于，必須始終將激光三角測量系統(tǒng)定向為使得所投影的激光線垂直于要測量的縫隙。否則，縫隙借助二維的測量方法測量為比其實際要寬。在US 4，498，776和US 5，129，010中公開的測量方法中此外有問題的是，僅僅逐點地沿著與要測量的縫隙理想情況下垂直相切的采樣線路測量齊平性。如果兩個通過縫隙分離的車身件相對于彼此圍繞通過采樣線路走向的軸線相對于彼此旋轉(zhuǎn)，則以上述方式確定的齊平性測量值不改變，該測量值因此只是不充分地代表兩個彼此對準(zhǔn)的車身件之間的齊平性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明因此基于如下任務(wù)提出一種精確并且可以成本低廉地實施的、用于確定機(jī)動車輛的車身件的間隙和齊平性的方法以及該方法的一種合適的實現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)通過一種具有在權(quán)利要求1中說明的特征的方法，一種帶有在權(quán)利要求8中說明的特征的控制程序以及一種具有在權(quán)利要求9中說明的特征的測量設(shè)備來解決。本發(fā)明的有利改進(jìn)方案在從屬權(quán)利要求中說明。根據(jù)本發(fā)明，為了確定機(jī)動車輛的車身件的間隙和齊平性，在多個可預(yù)先給定的測量區(qū)域上分別借助采樣裝置以三維方式對要對準(zhǔn)彼此的車身件進(jìn)行采樣。采樣裝置在此對準(zhǔn)至少一個車身接合處并且不僅僅沿著采樣線或者采樣曲線而且在平面的測量區(qū)域內(nèi)對要對準(zhǔn)的車身件進(jìn)行采樣。根據(jù)借助采樣裝置采集的采樣值確定測量區(qū)域內(nèi)與要對準(zhǔn)的車身件關(guān)聯(lián)的三維的表面單元。對于要確定的三維表面單元在空間中分別確定類型、位置和定向。根據(jù)至少兩個相鄰的三維表面單元的類型、位置和定向確定至少兩個要對準(zhǔn)彼此的車身件的間隙或齊平性。根據(jù)本發(fā)明通過三維的輪廓測定法取代二維測量方法能夠?qū)崿F(xiàn)將明顯更穩(wěn)定和更靈活的3D算法用于計算間隙和齊平性。


下面根據(jù)附圖借助實施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。其中圖1示出了用于確定機(jī)動車輛的車身件的間隙和齊平性的測量設(shè)備的示意圖，圖2示出了用于測量間隙和齊平性的流程圖，圖3示出了用于測量間隙和齊平性以及接下來將校正值傳送給機(jī)器人控制裝置的流程圖，圖4示出了兩個車身件和與測量區(qū)域內(nèi)的車身件關(guān)聯(lián)的三維的表面單元的示意圖。
具體實施例方式圖1中所示的用于確定機(jī)動車輛的車身件101、102的間隙和齊平性的測量設(shè)備包括用于在多個可預(yù)先給定的測量區(qū)域141上以三維方式對要對準(zhǔn)彼此的車身件101、102進(jìn)行采樣的多個采樣裝置104。在此，采樣裝置104對準(zhǔn)多個車身接合處103并且例如通過激光掃描器來實現(xiàn)。測量區(qū)域141車輛特定地來參數(shù)化。因此，采樣裝置104可以借助預(yù)先給定的車輛特定的參數(shù)化部156對準(zhǔn)車身接合處103。車輛特定的參數(shù)化部156在與采樣裝置104連接的計算機(jī)單元105的數(shù)據(jù)存儲器154中連接。通過借助計算機(jī)單元105激勵采樣裝置104實現(xiàn)同時測量多個車身接合處103。計算機(jī)單元105除了數(shù)據(jù)存儲器154之外包括處理器151、工作存儲器152和輸入 /輸出單元153，它們通過內(nèi)部的總線系統(tǒng)彼此聯(lián)網(wǎng)。在該實施例中，計算機(jī)單元105還與多個機(jī)器人106連接，這些機(jī)器人作為運輸設(shè)備或者安裝設(shè)備容納車身件101、102并且將車身件101、102定位，用于裝入到機(jī)動車輛中。在例如可以是硬盤或者閃存的數(shù)據(jù)存儲器154中也存儲有控制程序155，該控制程序可以加載到工作存儲器152中并且具有可以通過處理器151處理的代碼段。在控制程序155運行時，根據(jù)圖2中所示的流程圖的步驟201，使用識別出的車輛類型的車輛特定的參數(shù)化部156將采樣裝置104對準(zhǔn)車身接合處103。隨后，在步驟202中實現(xiàn)將測量任務(wù)遞交給采樣裝置104。此后，根據(jù)步驟203將車身件101、102的3D表面輪廓作為測量對象來測量。在此，在多個可預(yù)先給定的測量區(qū)域141上分別借助采樣裝置104以三維方式對要彼此對準(zhǔn)的車身件101、102進(jìn)行采樣。在步驟204中根據(jù)借助采樣裝置104采集的采樣值識別與測量區(qū)域141內(nèi)的要對準(zhǔn)的車身件101、102關(guān)聯(lián)的三維的表面單元401、402(也參見圖4)。對于識別出的三維的表面單元401、402，在此在空間中分別確定類型、位置和定向。隨后，在步驟205中對于兩個對準(zhǔn)彼此的車身件進(jìn)行根據(jù)兩個相鄰的三維表面單元的類型、位置和定向確定間隙和齊平性。此后，根據(jù)步驟206將間隙和齊平性的實際值與在數(shù)據(jù)存儲器154中存儲的期望值比較。隨后，為此在步驟207中進(jìn)行文檔編制，例如在與計算機(jī)單元105關(guān)聯(lián)的顯示單元上或者通過將比較結(jié)果存儲在數(shù)據(jù)存儲器154中進(jìn)行文檔編制。三維的表面單元401、402例如可以借助輪廓測定法來確定。輪廓測定法是一種無接觸的測量方法，以便例如借助精度在微米范圍中的3D激光掃描器對表面輪廓進(jìn)行采樣。 該測量方法在激光輪廓測定法中基于光束在要測量的表面上的自動聚焦。在表面被格柵形地駛過期間，光學(xué)傳感器基于表面結(jié)構(gòu)確定散焦。以該方式可以確定高度差。此后，借助微調(diào)單元將聚焦單元再次重調(diào)至初始的焦距。要對準(zhǔn)彼此的車身件101、102的延伸測量也可以在使用發(fā)射到測量區(qū)域上的編碼過的光的情況下借助三角測量來進(jìn)行。要對準(zhǔn)彼此的車身件101、102此外也可以借助干涉儀或者立體攝影術(shù)延伸地來測量。在干涉儀的情況下，從測量對象輸出的波通過干涉儀疊加為干涉圖。立體攝影術(shù)用于測量對象的空間真實的成像。在此產(chǎn)生并且分析立體的半幅(Halbbild)。每個空間點通過對應(yīng)的像素在每個半幅上成像，這些像素通過視差相對于彼此輕微地側(cè)向移動，并且可以通過這些像素從半幅中以數(shù)學(xué)上可復(fù)制的方式確定每個空間點的深度。根據(jù)在圖3中所示的流程圖，其步驟301至306對應(yīng)于根據(jù)圖2的流程圖的步驟 201至206，可以根據(jù)所確定的間隙和所確定的齊平性通過定位車身件101、102的機(jī)器人 106計算用于要對準(zhǔn)彼此的車身件101、102的定位的校正值?；谠诓襟E306中執(zhí)行的期望值與實際值之間的比較，根據(jù)步驟307計算校正值并且這些校正值隨后在步驟308中發(fā)送給相應(yīng)的機(jī)器人控制單元。借助校正值，通過機(jī)器人106匹配車身件101、102的定位。最后，在步驟303中實現(xiàn)重新測量為測量對象的車身件101、102的3D表面輪廓。根據(jù)在圖2和3中所示的流程圖的用于確定車身件的間隙和齊平性的方法能夠?qū)崿F(xiàn)更穩(wěn)定的測量值，因為通過擴(kuò)展了一個空間維度會將明顯更多的數(shù)據(jù)用于計算間隙和齊平性。此外，可以借助測量探頭同時測量多個縫隙。此外可以借助測量探頭測量大的車輛托盤(Fahrzeugpalette)。由此通過所需的傳感器的數(shù)目最小化得到了可觀的成本節(jié)約。 因此也在生產(chǎn)轉(zhuǎn)換至新的車輛類型時得到成本節(jié)約。此外，本發(fā)明提供如下優(yōu)點與傳統(tǒng)方法相比，測量探頭的對準(zhǔn)相對于測量探頭對相應(yīng)縫隙的定向在很大程度上較不關(guān)鍵。此外，齊平性可以以相較于借助二維測量系統(tǒng)更好限定的方式來測量。此外，也可以精確確定車身件相對于彼此的旋轉(zhuǎn)。此外，可以在縫隙內(nèi)已經(jīng)測量限定角度的相鄰車身件的兩個邊緣之間的縫隙。本發(fā)明的應(yīng)用不限于所描述的實施例。
權(quán)利要求
1.一種用于確定機(jī)動車輛的車身件的間隙和/或齊平性的方法，其中-在多個能夠預(yù)先給定的測量區(qū)域上分別借助采樣裝置以三維方式對要對準(zhǔn)彼此的車身件進(jìn)行采樣，其中采樣裝置對準(zhǔn)至少一個車身接合處，-根據(jù)借助采樣裝置檢測的采樣值確定在測量區(qū)域內(nèi)的與要對準(zhǔn)的車身件關(guān)聯(lián)的三維表面單元，-對于所確定的三維表面單元在空間中分別確定類型、位置和定向，-根據(jù)至少兩個相鄰的三維表面單元的類型、位置和定向確定至少兩個要對準(zhǔn)彼此的車身件的間隙和/或齊平性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述三維的表面單元借助輪廓測定法來確定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中在使用發(fā)射到測量區(qū)域上的編碼過的光的情況下借助三角測量法對要對準(zhǔn)彼此的車身件的延伸測量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中要對準(zhǔn)彼此的車身件的延伸測量借助干涉儀或者立體攝影術(shù)來進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其中測量區(qū)域被車輛特定地參數(shù)化，并且其中采樣裝置借助預(yù)先給定的車輛特定的參數(shù)化部對準(zhǔn)車身接合處。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其中同時進(jìn)行多個車身接合處的測量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其中根據(jù)所確定的間隙和所確定的齊平性，通過容納車身件的運輸和/或安裝設(shè)備得出用于要對準(zhǔn)彼此的車身件的定位的校正值。
8.一種用于確定機(jī)動車輛的車身件的間隙和/或齊平性的測量設(shè)備，其具有_多個采樣裝置，用于在多個能夠預(yù)先給定的測量區(qū)域上以三維方式對要對準(zhǔn)彼此的車身件進(jìn)行采樣，其中采樣裝置對準(zhǔn)至少一個車身接合處，-與采樣裝置連接的計算機(jī)單元，該計算機(jī)單元用于_根據(jù)借助采樣裝置采集的采樣值確定測量區(qū)域內(nèi)與要對準(zhǔn)的車身件關(guān)聯(lián)的三維的表面單元，-對于所確定的三維的表面單元在空間中分別確定類型、位置和定向，以及-根據(jù)至少兩個相鄰的三維的表面單元的類型、位置和定向確定至少兩個要對準(zhǔn)彼此的車身件的間隙和/或齊平性。
全文摘要
公開了一種用于確定機(jī)動車輛的車身件的間隙和/或齊平性的方法以及一種測量裝置。在多個可預(yù)先給定的測量區(qū)域上分別借助采樣裝置以三維方式對要對準(zhǔn)彼此的車身件進(jìn)行采樣，用于確定機(jī)動車輛的車身件的間隙和齊平性。采樣裝置在此對準(zhǔn)至少一個車身接合處。根據(jù)借助采樣裝置采集的采樣值確定測量區(qū)域內(nèi)與要對準(zhǔn)的車身件關(guān)聯(lián)的三維表面單元。對于所確定的三維表面單元在空間中分別確定類型、位置和定向。根據(jù)至少兩個相鄰的三維表面單元的類型、位置和定向確定至少兩個要對準(zhǔn)彼此的車身件的間隙或齊平性。
文檔編號G01B11/14GK102435138SQ20111025993
公開日2012年5月2日 申請日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者安德烈亞斯·普弗爾特納, 弗蘭克·西蒙, 托馬斯·若杜安 申請人:西門子公司