一种车身焊点自动检测系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种车身焊点自动检测系统及其控制方法，包括控制器和机器手臂，所述机器手臂上夹持有视觉系统和探头装置；所述视觉系统包括相机，照明光源和图像采集处理装置，所述探头装置包括探头及其柔性夹持机构；所述探头装置正对车身焊点，所述相机与探头装置之间形成第一夹角，所述照明光源与相机之间形成第二夹角，所述相机和图像采集处理装置相连获取车身焊点位置，所述控制器根据车身焊点位置对机器手臂上的探头位置进行校正。本发明专利技术通过照明光源与相机形成机器人视觉引导的解决方案使测试每个焊点的时间大大缩短，提高焊点识别的准确率，大大缩小机构体积，并可以节省掉拍照时需要相机垂直于工件的工序。

Automatic inspection system of body welding spot and its control method

The invention discloses a body joints automatic detection system and control method thereof, including a controller and a robotic arm, the robot arm holding the vision system and probe device; the vision system includes a camera, illumination and image acquisition and processing device, wherein the probe device comprises a probe and a flexible clamping mechanism; the probe is the device body joints, the first angle is formed between the camera and the probe device second is formed between the light source and the camera, the camera and image processing device connected to obtain body joints position, the controller according to the position of body joints to correct the position of the probe machine arm. The present invention solves the problem of measuring the time of each solder joint greatly, and improves the accuracy of solder joint recognition, greatly reduces the volume of the mechanism and saves the process of camera perpendicular to the workpiece when the camera is guided by the illuminating light source and the camera.

【技术实现步骤摘要】
一种车身焊点自动检测系统及其控制方法
本专利技术涉及一种车身制造检测系统及方法，尤其涉及一种车身焊点自动检测系统及其控制方法。
技术介绍
冲压、焊装、涂装、总装是车身制造的四大工艺，其中焊装工艺对车身的刚度及安全性能、承载能力及舒适性起着决定性作用。目前，汽车生产中普遍采用点焊技术。点焊是一种高速、经济的连接方法,是车身大量金属板之间的主要连接方式。然而，焊接板材的原始参数如板厚、表面清洁度、是否扭曲等，焊接过程中工艺参数、工况状态的变化等都会影响焊点质量的好坏。因此对车身焊点质量进行检测是汽车生产中保证车身质量、提高汽车性能的一个重要环节。目前，焊点质量检测方法主要包括有损检测和无损检测两种。有损检测是一种机械性破坏检测方法，需要对焊点进行机械性破坏。根据断裂面的材料特征进行缺陷检测。这种检测只能采取抽查式检测，人工检测耗时长而且具有破坏性。无损检测主要为超声波检测。超声波具有很强的穿透力，在上下界面边缘都会产生反射波，通过比较反射的波形的特点来判断焊点是否有缺陷，分析确定缺陷的性质、位置和大小来实现检测。但由于超声检测需要涂覆耦合剂。耦合剂的涂覆和清除工序复杂，很难实现机器人夹持探头进行自动检测。由于车身焊点众多，通常焊点数在2000-4000之间。而现有的主流检测方式，过分依赖于人的主观判断，可信度不高，且大多都停留在人工或者离线检测状态。这远远落后于汽车生产的节奏。即使采用自动化检测方案时，每个批次的车身焊点总会有些位置误差。很难精确确认焊点的位置来实施自动化检测。效率低下的车身焊点质量检测方式已经制约了汽车产业的发展，因此研发车身焊点质量的高速自动化检测设备，实现车身焊点质量自动的在连续生产线上检测或离线的在单独工位上的检测是汽车生产领域中一项非常迫切的任务。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种车身焊点自动检测系统及其控制方法，能够精确得出焊点中心点，并对该焊点的焊接质量进行检测，大大减小每个焊点的检测时间。本专利技术为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种车身焊点自动检测系统，包括控制器和机器手臂，其中，所述机器手臂上夹持有视觉系统和探头装置；所述视觉系统包括相机，照明光源和图像采集处理装置，所述探头装置包括探头及其柔性夹持机构；所述探头装置正对车身焊点，所述相机与探头装置之间形成第一夹角，所述照明光源的数目为多个，所述多个照明光源沿着相机的周围分布，所述照明光源与相机之间形成第二夹角，所述相机和所述图像采集处理装置相连获取车身焊点位置，所述控制器和所述图像采集处理装置通过网络相连，所述控制器根据车身焊点位置对机器手臂上的探头位置进行校正。上述的车身焊点自动检测系统，其中，所述机器手臂上设有铝型框支座，所述铝型框支座通过法兰盘安装在机器手臂上，所述探头装置固定在第一L型支撑杆上，所述第一L型支撑杆和铝型框支座相垂直并锁紧相连；所述相机固定在第二L型支撑杆上，所述第二L型支撑杆通过楔形连接件和铝型框支座相连。上述的车身焊点自动检测系统，其中，所述第一夹角的范围为30°～60°，所述第二夹角的范围为15°～60°。上述的车身焊点自动检测系统，其中，所述照明光源为LED照明光源，所述多个LED照明光源围绕相机外圆周等弧度分布并通过反射镜进行打光，形成视觉系统。上述的车身焊点自动检测系统，其中，所述探头装置包括涡流探头和气缸，所述涡流探头通过可旋转安装座和摆动连接件相连，所述气缸固定在架子上，所述气缸通过气动滑台和摆动连接件的可旋转安装座相连，所述摆动连接件和悬挂架的一端相连，所述悬挂架的另一端通过拉簧固定在架子上。上述的车身焊点自动检测系统，其中，所述涡流探头由励磁线圈与其下多个线性排列的涡流检测线圈组成。本专利技术为解决上述技术问题还提供一种上述车身焊点自动检测系统的控制方法，其中，包括如下步骤：S1：将机械臂上的探头装置对准车身焊点位置；S2：采用相机对车身焊点位置进行拍照，获得具有一定倾斜角度的图像；S3：然后通过图像采集处理装置对倾斜图像按正投影拍摄角度进行校正，获取实测焊接点位置，并计算出实测焊点位置与原先设定点的偏移量；S4：所述控制器根据车身焊点位置偏移量对机器手臂上的探头位置进行纠正；S5：控制探头装置对车身焊点质量进行检测。上述的车身焊点自动检测控制方法，其中，所述步骤S1采用四个机器手臂分布在车身四周，每个机器手臂覆盖1/4的车身；利用控制器根据车身焊点位置对机械臂上的探头位置进行纠正。上述的车身焊点自动检测控制方法，其中，所述步骤S2中，当焊点和背景没有明显灰度差别时，通过软件控制与相机成一定角度的多个照明光源从不同方向依次点亮打光，获得含有不同阴影方向的图像，通过将不同阴影方向的图像叠加计算得出具有凹凸变化的图形的中心点为焊点的中心位置。上述的车身焊点自动检测控制方法，其中，还包括预设一系列图像识别参数库，每次新来车身后对相同位置焊点图像检测时，先用上次最优参数进行焊点中心识别；当无法识别焊点中心时，自动循环使用参数库中参数进行识别，直至识别出焊点中心，并将该参数作为新的最优参数。上述的车身焊点自动检测控制方法，其中，所述探头装置为可伸缩的x,y,z全方向的柔性机构，采用移动滑台控制探头的伸缩，当相机拍照时探头向上缩回；当定位后进行检测时将探头伸出。上述的车身焊点自动检测控制方法，其中，所述步骤S5中当焊点在临界点附近，，则在全波形上单独选取差别最大的一段波形作为判定位置。本专利技术对比现有技术有如下的有益效果：本专利技术提供的车身焊点自动检测系统及其控制方法，通过照明光源与相机形成机器人视觉引导的解决方案使测试每个焊点的时间大大缩短，一定角度的光源设计提高焊点识别的准确率，成一定角度的相机和探头设置可以节省掉拍照时需要相机垂直于工件的工序。此外，柔性的探头夹持装置可以使探头接触面始终垂直被测表面；同时多反射镜的光路设计大大的缩小了设备体积。附图说明图1为本专利技术车身焊点自动检测系统架构示意图；图2为本专利技术车身焊点自动检测系统机器手臂上相机、探头装置和照明光源分布示意图；图3为本专利技术由LED照明光源和反射镜形成的光路打光示意图；图4为本专利技术具有伸缩摆动功能的探头装置结构示意图；图5为图4中涡流探头的线圈分布及焊点检测示意图；图6为本专利技术在全波形上选取差别最大的地方作为判定位置示意图；图7为本专利技术车身焊点位置纠偏示意图。图中：1车身2相机3探头装置4照明光源5机器手臂6机器手臂控制柜7探头控制盒8PLC控制器9人机交互电脑10图像采集处理装置11相机电缆12涡流探头电缆13机器人电缆14网线15交换机16铝型框支座17法兰盘18第一L型支撑杆19第二L型支撑杆上20楔形连接件21反射镜301气缸302架子303气动滑台304拉簧305悬挂架306涡流探头307摆动连接架3061涡流励磁线圈3062励磁磁力线3063涡流检测线圈3064焊点焊核区域具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的描述。图1为本专利技术车身焊点自动检测系统架构示意图。请参见图1，本专利技术提供的车身焊点自动检测系统，包括控制器和机器手臂5，其中，控制器可选用PLC控制器8，所述机器手臂5上夹持有相机2和探头3，所述相机2与探头3之间形成第一夹角，所述相机2的周围分布有多个照明光源4，所述照明光源本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车身焊点自动检测系统，包括控制器和机器手臂，其特征在于，所述机器手臂上夹持有视觉系统和探头装置；所述视觉系统包括相机，照明光源和图像采集处理装置，所述探头装置包括探头及其柔性夹持机构；所述探头装置正对车身焊点，所述相机与探头装置之间形成第一夹角，所述照明光源的数目为多个，所述多个照明光源沿着相机的周围分布，所述照明光源与相机之间形成第二夹角，所述相机和所述图像采集处理装置相连获取车身焊点位置，所述控制器和所述图像采集处理装置通过网络相连，所述控制器根据车身焊点位置对机器手臂上的探头位置进行校正。

【技术特征摘要】
1.一种车身焊点自动检测系统，包括控制器和机器手臂，其特征在于，所述机器手臂上夹持有视觉系统和探头装置；所述视觉系统包括相机，照明光源和图像采集处理装置，所述探头装置包括探头及其柔性夹持机构；所述探头装置正对车身焊点，所述相机与探头装置之间形成第一夹角，所述照明光源的数目为多个，所述多个照明光源沿着相机的周围分布，所述照明光源与相机之间形成第二夹角，所述相机和所述图像采集处理装置相连获取车身焊点位置，所述控制器和所述图像采集处理装置通过网络相连，所述控制器根据车身焊点位置对机器手臂上的探头位置进行校正。2.如权利要求1所述的车身焊点自动检测系统，其特征在于，所述机器手臂上设有铝型框支座，所述铝型框支座通过法兰盘安装在机器手臂上，所述探头装置固定在第一L型支撑杆上，所述第一L型支撑杆和铝型框支座相垂直并锁紧相连；所述相机固定在第二L型支撑杆上，所述第二L型支撑杆通过楔形连接件和铝型框支座相连。3.如权利要求1所述的车身焊点自动检测系统，其特征在于，所述第一夹角的范围为30°～60°，所述第二夹角的范围为15°～60°。4.如权利要求1所述的车身焊点自动检测系统，其特征在于，所述照明光源为LED照明光源，所述多个LED照明光源围绕相机外圆周等弧度分布并通过反射镜进行打光，形成视觉系统。5.如权利要求1所述的车身焊点自动检测系统，其特征在于，所述探头装置包括涡流探头和气缸，所述涡流探头通过可旋转安装座和摆动连接件相连，所述气缸固定在架子上，所述气缸通过气动滑台和摆动连接件的可旋转安装座相连，所述摆动连接件和悬挂架的一端相连，所述悬挂架的另一端通过拉簧固定在架子上。6.如权利要求5所述的车身焊点自动检测系统，其特征在于，所述涡流探头由励磁线圈和在其下方的多个线性排列的涡流检测线圈组成。7.一种车身焊点自动检测控...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊蔚彬，孙斌，马蒂亚斯谢德尔，李高琨，
申请(专利权)人：上海超具机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31