先进制造中的数字化测量技术

数字化造船的“分段”大尺度几何量测量
测量模型示意
谢谢！
光纤骨干
质保部
局域网用户 视觉检测工作站
中心交换机
网络中心
网络管理
Internet
OA服务器
应用服务器群
关键技术——视觉传感器
P
P
单光条视觉传感器 多光条视觉传感器
关键技术——测量系统校准
传感器 坐标系
经纬仪测 量坐标系
测量系统 坐标系
保证精度；在现场进行
十字线视觉传感器
立体视觉传感器
各坐标系统演示
摄
象
机
坐
工
标
件
系
坐
传 感
标 系
传
器
感
坐
器
标 系
系 统
坐 标 系
坐
标
系
系统校准演示
测量数据曲线
（JETTA改型中夹具调整的 依据）
直方图统计 测量结果实时显示
实时、在线、100％检测 抗干扰能力强、稳定性好，适应生产线环境 测量数据可连续保存5年以上 测量速度快 测量功能易于扩展 基于网络数据库数据管理，数据查询方便 完全自动化操作，无人值守，维护简便
技术指标：
传感器分辨率： 0.01mm 传感器测量不确定度：0.1mm 测量时间：<1s（每个传感器） 具有定位补偿功能
使用效果：
南汽曾统计，使用视觉测量系统比传统 方法效率提高百倍以上，单台车身测量 成本由千元降至十元以下 JETTA焊装线将测量系统作为产品改型中 夹具调试的依据 一汽新型重卡采用视觉测量系统严把新 产品质量关
数字制造、逆向工程、虚拟制造等先 进工艺都离不开精密测量，尤其是三维测 量。
美国、日本等汽车工业发达国家，在 汽车制造行业，用于计量测试的费用占成 本的10%左右。
20世纪80年代，美国国家标准局就预计， 检测任务的90%将由视觉检测（数字测量） 系统来完成。
全程质量视觉检测
主要应用
以汽车制造过程中，车身制造精度的在线 测量与监控为例：
4.4 先进制造中的数字化测 量
利用激光、数字像机、机器人，基于视觉 技术(视觉传感器、测量系统校准、大尺度的 图形拼接、控制网络等技术),实现工件、部件 、总成，如汽车（白车身） 、船体(分段) 、飞 机(部件)等实时、在线、100%尺寸检测。
精密测试技术是先进制造的重要技术 基础之一，是制造的眼睛。
（一）固定式多传感器视觉 测量系统
视觉传感器
传 送 机 构
定
被测车身
位 机
构
视觉传感器
电气控制 打印
网络控制
图像采集
计算机
网络接口
测量系统框图
测量系统结构图
测量数据网络共享
车身主焊线
总成检测系统
车间服务器
网络结构、视觉信 息处理与通信、安 全等主要关键技术
其它部门
图例∶
100MB双绞线 楼内光纤 骨干
（二）移动式机器人视觉 测量系统
机器人本体
测头
多机器人视觉测量
校准
测量
技术指标：
传感器分辨率：0.01mm 传感器测量不确定度：0.05mm 单个特征点测量时间：<2s 具有自校准、误差补偿功能
（三）数字像机视觉 测量系统
运用摄影测量学 中光束平差原理 ，建立全新的空 间坐标测量模型 ，实现空间点三 维坐标的高精度 测量。
• 车身总成尺寸检测 • 车身分总成（侧围、底盘等）及零部
件尺寸检测 • 零部件上冲压孔的数目、尺寸、位置
等参数的检测 • …………
主要应用
以汽车制造过程中，车身制造精度的 在线测量与监控为例：
视觉检测（数字化测量）主要类型
固定式多传感Leabharlann Baidu视觉测量系统 移动式机器人视觉测量系统 数字像机视觉测量系统
OpXpYpZp (xp, yp, zp)
测量 校准
光学测量机
全局控制点
大空间形貌数字拼接
视觉测量其它应用
微电子器件封装共面性视觉检测
光平面投射器
摄象机
光学系统
BGA芯片引脚
无缝钢管直线度在线视觉检测
应用多个激光线结构光传感器对无缝钢管进行光切,求出 各个光切面中心点被的测空钢间管三维坐标,通过空间直线拟合和误 差评定算法,由此确截定面钢圆周管轴线的直线度.
无缝钢管
传感器G12
传感器Gm2
传感器Gn2
传感器G11
传感器Gm1
传感器Gn1
视觉三维形貌测量
视觉三维形貌测量
基于双目立体视觉的便携式激光扫描三维形貌测量系统, 该系统的测头部分安装了5个激光器,将扫描速度提高了5倍, 而且采用两个摄像机同时摄取扫描激光光条图像,避免了对 投射激光的标定过程.根据立体视觉原理,经图像匹配,可计 算得到光条上所有点的空间位置和深度,即被测空间曲面的 三维信息.