基于零件测点距离判异的车身装配质量在线诊断方法技术

本发明专利技术涉及一种基于零件测点距离判异的车身装配质量在线诊断方法，结合车身装配工艺关系和夹具定位工艺信息，提取末端检测工位的测量数据中的超差测点，实现缺陷零部件的确定。通过对缺陷零件所涉及的潜在故障工位自上而下的判别，并利用缺陷零部件上测点实际距离与其标准距离间差异的评价与分析，实现故障工位的定位。在故障工位内通过对缺陷零件上关键测点间相对距离的判异，实现工位内零件自身缺陷的诊断；同时根据工位内偏差关系模型以及估计的方法，求解出定位元件的偏差，实现对夹具的故障诊断，并指导装配系统维护策略的制定。提高了诊断的精度，基于单车的故障诊断能够更为及时的发现系统故障源，从而降低由工艺系统故障产生的损失。

On line diagnosis method of vehicle assembly quality based on distance difference of parts measuring points

The invention relates to a body assembly line quality diagnosis method of parts based on different distance measuring points, combined with the body assembly process and fixture process information extraction, measurement data at the end of the measuring station in the ultra poor measuring point, determine the defects of parts. Through the evaluation of the potential faults involved in the fault location, and the evaluation and analysis of the difference between the actual distance and the standard distance between the measured points on the defective parts, the location of the fault location is achieved. In the station of defective parts through fault key measuring points of relative distance judgment, realizing the diagnosis of defects in its parts according to the position deviation; relation model and estimation method, calculate the deviation of positioning element, realize the fault diagnosis of the fixture, and guide assembly system maintenance strategy. To improve the accuracy of diagnosis, fault diagnosis based on single bike can find the system fault source more promptly, thus reducing the loss caused by process system failure.

【技术实现步骤摘要】
基于零件测点距离判异的车身装配质量在线诊断方法
本专利技术涉及一种质量检测技术，特别涉及一种基于零件测点距离判异的车身装配质量在线诊断方法。
技术介绍
车身装配偏差源诊断技术一直是汽车制造企业在尺寸精度提升过程中的难题，在车身复杂的装配过程中零件制造偏差、夹具定位偏差、焊接误差以及操作缺陷等多误差源都会对白车身的装配偏差造成影响，而白车身的装配偏差对整车质量、车身外观质量、工程匹配以及市场占有率等均有很大的影响。传统的SPC质量控制方法没有针对偏差源进行检测，当超差发生后，不能实现对偏差源的识别，因此，众多学者对基于数据驱动的方法进行了深入的研究。Hu和Wu首先利用主成分分析法对在线测量数据进行分析，初步实现了夹具偏差源的识别。在此基础上，Ceglarek等提出基于模式识别的系统性诊断方法，将主成分与预先定义好的失效模式通过计算欧式距离进行匹配，实现单工位夹具失效诊断。对于多夹具失效的情况，Liu和Hu等提出指定成分分析法对夹具偏差进行诊断，通过预先定义一组相互正交的夹具变形模式，初步解决了多夹具偏差混杂于同一主特征向量造成识别困难的问题。这些方法都未能实现夹具失效的多工位诊断。在此基础上Ceglarek等提出的基于知识的故障诊断方法，通过对测点偏差的相关性分析，初步实现多工位诊断，但是由于零件上测点的数目对诊断的精度有影响，因此该方法的诊断效果并不理想。申请号为：200810042485，专利技术名称为基于偏差模式的柔性薄板产品夹具偏差诊断系统，该申请将主向量与先前已定义或已解决的案例模式进行匹配，实现偏差源的诊断。但是在多故障同时存在时，多偏差源的影响易混杂在同一主向量中，从而无法获得与之匹配的失效模式，造成偏差源识别困难，并且，偏差模式的识别很大程度上依赖已有偏差模式的定义与计算，对人员的经验和装配工艺知识的要求较高，这也限制了其在装配车间的实际应用。申请号为：CN201510801748.6，专利技术名称为一种用于车声尺寸偏差的测量数据的辅助分析及检测方法，该申请将测点信息按零件分类并且通过不同零件测点间的相关性来实现偏差诊断。但是在多工位，多故障同时存在时相关性分析的准确度就会受到影响，同时基于统计的检测方法无法就单车情况下及时给出诊断。
技术实现思路
本专利技术是针对汽车装配时多偏差源难诊断的问题，提出了一种基于零件测点距离判异的车身装配质量在线诊断方法，解决多工位多偏差源的难题，该方法是基于零件测点距离判异的在线诊断方法，结合CAD定位信息和装配工艺信息，通过提取末端工位测量数据中波动测点，实现缺陷零件的确定。并利用零件测点之间距离判异的方法，通过对缺陷零件所涉及的工位自下而上的判别，实现故障工位的确定。在故障工位内通过对缺陷零件的关键测点距离判异，实现零件本身缺陷的诊断。如果零件合格则利用一种基于估计的方法，根据故障零件测点的偏差值和定位销坐标与测点偏差值的敏感度矩阵，求出定位销的偏差，实现对夹具的故障诊断，并指导制定维护策略。本专利技术的技术方案为：一种基于零件测点距离判异的车身装配质量在线诊断方法，具体包括如下步骤：1)、采用车身装配关系与工艺信息提取模块，提取装配过程中的测点和夹具定位信息以及装配工艺信息，从设计图纸中提取零部件的设计尺寸、公差尺寸信息，提取装配顺序、装配过程中测点和夹具定位点的坐标工艺信息，并将信息录入工艺装配树中；2)采用车身偏差数据预处理模块，根据步骤1)工艺装配树中的测点信息，对装配后的末端工位白车身进行测量，将测量得到的数据按照工艺装配树的顺序进行分类，并对数据进行处理，将超差严重或者数据缺失的测点坐标剔除并重新测量，结果输出；3)采用基于测点间距离判异的在线诊断模块，将步骤2)中预处理得到的实测偏差数据与步骤1)工艺装配树中零件信息设计公差进行比较确定缺陷零件，并从步骤1)工艺装配树中提取所有涉及工位，利用零件距离判异的方法，实现故障工位的诊断，在故障工位内通过对缺陷零件上关键测点间相对距离的判异，实现工位内零件自身缺陷的诊断；同时根据工位内偏差关系模型以及估计的方法，求解出定位元件的偏差，实现对夹具的故障诊断，并指导装配系统维护策略的制定。所述步骤3)的具体步骤如下：(1)缺陷零件确定：对车身末端工位测点数据进行分析，设Mijk为车身装配过程中第i个工位上第j个零件上的第k个测点，i＝1,2,…,a；j＝1,2,…,bi；k＝1,2,…,nij，其中a为工位个数，bi为第i个工位上的零件个数，nij为第i个工位上第j个零件上的测点个数，设测点Mijk的测量偏差和公差分别为Vijk和Tijk，通过各测点偏差Vijk与其公差Tijk的比较，若该零件上超差测点数大于等于nij0，则判定该零件为缺陷零件，其中nij0为设定的允许超差的测点个数；(2)潜在故障工位提取：利用车身装配关系树中自上而下提取上述缺陷零件相关的所有工位为潜在故障工位；(3)故障工位的定位：根据车身装配关系，从缺陷零件所涉及的第一个装配工位i处计算缺陷零件j*上各测点与该工位上其他零件j上各测点之间的距离d＝d(Mij*k,Mijl)，j≠j*,l＝1,2,…,nij,k＝1,2,…,nij*，其中nij*为第i个工位上缺陷零件j*上的测点个数，判异标准为实测距离d与其标准距离d*之差的绝对值小于设定阈值ε，即判定该工位为合格工位，即|d-d*|＜ε，ε的值根据实际生产状况做出调整，d*可取大批量生产后若干台样车的不同零件测点间距离的平均值；(4)工位内故障诊断：在步骤(3)所确定的工位内，首先对缺陷零件进行距离判异，计算缺陷零件上各测点间的距离dc＝d(Mij*k,Mij*k')，k’≠k，k＝1,2,…,nij*,k’＝1,2,…,nij*，其中nij*为第i个工位上缺陷零件j*上的测点个数，判异标准为实测距离dc与其标准距离之差的绝对值小于设定阈值εc，即判定该零件为合格零件，，即|dc-dc*|＜εc，同时考虑夹具定位失效，根据有限元分析获得的测点偏差值向量y与定位销坐标偏差向量x之间的敏感度矩阵S，建立定位偏差与测点偏差矩阵方程即，y＝S*x，解出x，定位偏差与实际公差限对比确定出失效模式，εc的值可以根据实际生产状况做出调整，可取大批量生产后若干台样车的相同零件测点间距离的平均值；(5)工艺系统维护：针对步骤(4)的诊断结果对定位失效的工装夹具进行维护。本专利技术的有益效果在于：本专利技术基于零件测点距离判异的车身装配质量在线诊断方法，引入新的车身装配质量诊断方法，基于零件测点距离判异结合装配工艺树，对故障零件所涉及工位自上而下的判异，找出故障工位，进而在故障工位内利用传统方法进行故障源诊断。建立了一套适用于多工位车身的车身装配质量在线诊断系统，克服了传统基于数据驱动的方法无法应用于多工位的情况；基于零件测点距离的诊断方法这样可以忽略坐标点的偏差，只要相对尺寸满足要求即判定为合格，提高了诊断的精度，基于单车的故障诊断能够更为及时的发现系统故障源，从而降低由工艺系统故障产生的损失。附图说明图1是本专利技术车身装配质量在线诊断系统系统功能模块图；图2是前围分总成装配关系图；图3是前围分总成装配树示意图；图4是末端工位零件测点位置示意图。具体实施方式车身装配质量在线诊断系统包括车身装配关系与工艺信息提取本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于零件测点距离判异的车身装配质量在线诊断方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1)、采用车身装配关系与工艺信息提取模块，提取装配过程中的测点和夹具定位信息以及装配工艺信息，从设计图纸中提取零部件的设计尺寸、公差尺寸信息，提取装配顺序、装配过程中测点和夹具定位点的坐标工艺信息，并将信息录入工艺装配树中；2)采用车身偏差数据预处理模块，根据步骤1)工艺装配树中的测点信息，对装配后的末端工位白车身进行测量，将测量得到的数据按照工艺装配树的顺序进行分类，并对数据进行处理，将超差严重或者数据缺失的测点坐标剔除并重新测量，结果输出；3)采用基于测点间距离判异的在线诊断模块，将步骤2)中预处理得到的实测偏差数据与步骤1)工艺装配树中零件信息设计公差进行比较确定缺陷零件，并从步骤1)工艺装配树中提取所有涉及工位，利用零件距离判异的方法，实现故障工位的诊断，在故障工位内通过对缺陷零件上关键测点间相对距离的判异，实现工位内零件自身缺陷的诊断；同时根据工位内偏差关系模型以及估计的方法，求解出定位元件的偏差，实现对夹具的故障诊断，并指导装配系统维护策略的制定。

【技术特征摘要】
1.一种基于零件测点距离判异的车身装配质量在线诊断方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1)、采用车身装配关系与工艺信息提取模块，提取装配过程中的测点和夹具定位信息以及装配工艺信息，从设计图纸中提取零部件的设计尺寸、公差尺寸信息，提取装配顺序、装配过程中测点和夹具定位点的坐标工艺信息，并将信息录入工艺装配树中；2)采用车身偏差数据预处理模块，根据步骤1)工艺装配树中的测点信息，对装配后的末端工位白车身进行测量，将测量得到的数据按照工艺装配树的顺序进行分类，并对数据进行处理，将超差严重或者数据缺失的测点坐标剔除并重新测量，结果输出；3)采用基于测点间距离判异的在线诊断模块，将步骤2)中预处理得到的实测偏差数据与步骤1)工艺装配树中零件信息设计公差进行比较确定缺陷零件，并从步骤1)工艺装配树中提取所有涉及工位，利用零件距离判异的方法，实现故障工位的诊断，在故障工位内通过对缺陷零件上关键测点间相对距离的判异，实现工位内零件自身缺陷的诊断；同时根据工位内偏差关系模型以及估计的方法，求解出定位元件的偏差，实现对夹具的故障诊断，并指导装配系统维护策略的制定。2.根据权利要求1所述基于零件测点距离判异的车身装配质量在线诊断方法，其特征在于，所述步骤3)的具体步骤如下：(1)缺陷零件确定：对车身末端工位测点数据进行分析，设Mijk为车身装配过程中第i个工位上第j个零件上的第k个测点，i＝1,2,…,a；j＝1,2,…,bi；k＝1,2,…,nij，其中a为工位个数，bi为第i个工位上的零件个数，nij为第i个工位上第j个零件上的测点个数，设测点Mijk的测量偏差和公差分别为Vijk和Tijk，通过各测点偏差Vijk与其公差Tijk的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘银华，张恃铭，刘惠国，张鑫，胡晓磊，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31