專利名稱：汽車輪轂螺栓孔節圓中心和中孔中心偏心距在線測量方法
技術領域：
本發明涉及一種生產線上機器視覺自動測量，尤其是涉及ー種汽車輪轂自動化生產線PCDエ位對汽車輪轂螺栓孔節圓中心和中孔中心偏心距在線測量方法。
背景技術：
汽車輪轂是直接關系到車輛高速行駛安全性和舒適性的關鍵零件，其螺栓孔節圓中心和中孔中心的偏心距是影響輪轂質量的關鍵參數。如何在自動化生產線上對汽車輪轂螺栓孔節圓和中孔中心偏心距進行快速、精確的測量，是直接關系到汽車輪轂質量的重要技術難題。目前，該偏心距是由專用的孔距(P⑶)量具手工測量得到的，效率低、精度低。 機器視覺是用計算機實現人的視覺功能，即用機器代替人眼來做測量和判斷。基于機器視覺的幾何量測量技術具有非接觸、柔性好、精度高、速度快、自動化和智能化水平高等優點。基于機器視覺的測量方法不影響待測物體表面特性，可以達到較高的測量精度。中國專利《基于圖像識別的輪轂安裝孔形位參數的檢測方法》和《一種基于CCD圖像技術的車輛輪轂檢測裝置》，采用機器視覺的方法實現了汽車輪轂螺栓孔、中孔及螺栓孔節圓直徑參數的測量，但是未包含螺栓孔節圓中心和中孔中心偏心距測量。在汽車輪轂自動化生產線P⑶エ位上，汽車輪轂螺栓孔節圓中心和中孔中心偏心距測量存在以下特點1、輪轂螺栓孔節圓所在平面和中孔所在平面不共面，因而兩個平面與成像平面距離不同；2、輪轂中心軸與成像系統光軸無法嚴格重合。由于以上兩個特點，成像系統對螺栓孔節圓和中孔產生不同的透視效果，使圖像所得螺栓孔節圓中心與中孔中心發生相對移動，因此偏心距矢量是實際偏心距矢量與系統誤差矢量的合成。如何將實際偏心距與系統誤差分離是ー個本發明解決的重要技術難題。
發明內容
本發明的目的在于針對現有汽車輪轂自動化生產線PCDエ位測量設備存在的問題，提供ー種方法簡單、精確度較高、速度較快的汽車輪轂螺栓孔節圓中心和中孔中心偏心距視覺測量方法，完成實際偏心距和系統誤差的分離，得到更精確的偏心距測量結果。本發明包括以下步驟I)測量系統誤差標定；2)測量輪轂偏心距。在步驟I)中，所述測量系統誤差標定的具體方法可為(I)選取該型號的任一輪轂，置于汽車輪轂自動化生產線P⑶エ位，根據輪轂型號，得到輪轂螺栓孔節圓所在平面的位置坐標信息，控制相機上下移動，使其對焦于輪轂螺栓孔所在平面；(2)繞中心孔旋轉輪轂，每隔固定角度由成像系統對其投影成像，輪轂旋轉一周，米集多幅圖像；(3)處理每一幅圖像，多幅圖像得到多個偏心距矢量；
(4)對多個偏心距矢量求平均值，得到該型號輪轂的系統誤差矢量。在步驟2)中，所述測量輪轂偏心距的具體方法可為(I)用亞像素閾值分割法得到輪轂中心孔亞像素邊緣，通過亞像素最小ニ乘圓擬合得到中孔中心；(2)用亞像素閾值分割法得到輪轂螺栓孔亞像素邊緣，通過亞像素最小ニ乘圓擬合得到螺栓孔圓心；(3)根據螺栓孔圓心坐標信息，進行最小ニ乘圓擬合，得到螺栓孔節圓中心；(4)中孔中心指向螺栓孔節圓中心的矢量即為偏心距矢量，由中孔圓心與螺栓孔節圓中心的距離(矢量長度)和中孔中心指向螺栓孔節圓中心所連直線到X軸非負半軸的角度(矢量方向)表不。根據與待測輪轂型號相同的輪轂標定所得的系統誤差矢量，校正待測輪轂偏心距 矢量，得到輪轂實際偏心距矢量，其處理方法為實際偏心距矢量為偏心距矢量與系統誤差
矢量的矢量差。 本發明在汽車輪轂自動化生產線PCDエ位上，對已知型號的任意一個輪轂進行標定，得到該型號輪轂因輪轂螺栓孔節圓和中孔平面不共面及輪轂中心軸與成像系統光軸無法重合造成的系統誤差矢量；測量待測輪轂螺栓孔節圓中心與中孔中心的偏心距矢量，根據與待測輪轂相同型號的輪轂標定所得系統誤差矢量，校正測量所得待測輪轂偏心距矢量，得到待測輪轂的實際偏心距矢量。與現有技術相比，本發明的優點在于本發明不僅實現了汽車輪轂自動化生產線PCDエ位汽車輪轂螺栓孔節圓中心和中孔中心偏心距視覺測量系統系統誤差的分離與偏心距的測量，而且具有算法簡單、精確度高、測量速度快等優點。
圖I為汽車輪轂自動化生產線P⑶エ位汽車輪轂P⑶和中心孔偏心距測量系統組成示意圖。圖2為輪轂螺栓孔節圓中心(Op)和中孔中心(O。)偏心距(E)參數示意圖。
具體實施例方式如圖I和2所示，汽車輪轂自動化生產線P⑶エ位汽車輪轂P⑶和中心孔偏心距視覺測量系統，包括第I照明光源I、待測輪轂2、相機3、第2照明光源4、三維移動平臺5、連桿6、エ控機。其中，相機3、待測輪轂2、第I照明光源I和第2照明光源4組成成像系統。三維移動平臺5連接有運動控制卡，由エ控機通過運動控制卡控制其運動。相機3通過連桿6固定于三維移動平臺5，井隨三維移動平臺5移動，負責對輪轂拍照并將圖像傳入エ控機，由エ控機完成圖像處理。第I照明光源I位于待測輪轂2上方，第2照明光源4位于待測輪轂2下方，兩組照明光源共同為成像系統提供照明。汽車輪轂偏心距視覺測量裝置工作過程如下I.當進入工作狀態時，打開第I照明光源I和第2照明光源4以及相機3 ；
2.對某已知型號的輪轂，任意選取ー個輪轂完成標定，得到該型號輪轂的系統誤差，具體標定步驟如下a)根據已知的輪轂型號計算相機對焦平面位置并由エ控機控制三維移動平臺5帶動相機3上下移動相應的距離；b)繞中心孔旋轉輪轂，每隔固定角度對輪轂投影成像，輪轂旋轉一周，采集多幅圖像；c)對每一幅圖像，由亞像素閾值方法提取中心孔和螺栓孔的邊緣，并分別進行最小ニ乘圓擬合，得到中孔中心O。坐標和輪轂螺栓孔節圓中心Op坐標；根據螺栓孔的圓心坐標進行最小ニ乘圓擬合，得到輪轂螺栓孔節圓中心坐標；由中孔中心指向螺栓孔節圓中心的矢量即該圖像所求輪轂偏心距E矢量；d)對多幅圖像分別處理，得到輪轂的多個偏心距矢量，對該多個矢量求平均，即得到該型號輪轂的系統誤差矢量；·e)保存該系統誤差矢量，以供復用。3.對每ー個待測輪轂，執行步驟2中的a)部分，成像系統對輪轂投影成像，得到一幅圖像；對該幅圖像做步驟2中的c)部分的處理，得到輪轂的偏心距矢量；4.查詢與該輪轂相同型號的輪轂所標定的系統誤差矢量，偏心距矢量與系統誤差矢量相減，校正得到輪轂實際偏心距矢量。5.輸出測量結果，關閉第I照明光源I和第2照明光源4和相機3。
權利要求
1.汽車輪轂螺栓孔節圓中心和中孔中心偏心距在線測量方法，其特征在于包括以下步驟 1)測量系統誤差標定； 2)測量輪轂偏心距。
2.如權利要求I所述的汽車輪轂螺栓孔節圓中心和中孔中心偏心距在線測量方法，其特征在于在步驟I)中，所述測量系統誤差標定的具體方法為 (1)選取該型號的任一輪轂，置于汽車輪轂自動化生產線PCD工位，根據輪轂型號，得到輪轂螺栓孔節圓所在平面的位置坐標信息，控制相機上下移動，使其對焦于輪轂螺栓孔所在平面； (2)繞中心孔旋轉輪轂，每隔固定角度由成像系統對其投影成像，輪轂旋轉一周，采集多幅圖像； (3)處理每一幅圖像，多幅圖像得到多個偏心距矢量； (4)對多個偏心距矢量求平均值，得到該型號輪轂的系統誤差矢量。
3.如權利要求I所述的汽車輪轂螺栓孔節圓中心和中孔中心偏心距在線測量方法，其特征在于在步驟2)中，所述測量輪轂偏心距的具體方法為 (1)用亞像素閾值分割法得到輪轂中心孔亞像素邊緣，通過亞像素最小二乘圓擬合得到中孔中心； (2)用亞像素閾值分割法得到輪轂螺栓孔亞像素邊緣，通過亞像素最小二乘圓擬合得到螺栓孔圓心； (3)根據螺栓孔圓心坐標信息，進行最小二乘圓擬合，得到螺栓孔節圓中心； (4)中孔中心指向螺栓孔節圓中心的矢量即為偏心距矢量，由中孔圓心與螺栓孔節圓中心的距離和中孔中心指向螺栓孔節圓中心所連直線到X軸非負半軸的角度表示。
全文摘要
汽車輪轂螺栓孔節圓中心和中孔中心偏心距在線測量方法，涉及一種生產線上機器視覺自動測量。提供一種方法簡單、精確度較高、速度較快的汽車輪轂螺栓孔節圓中心和中孔中心偏心距視覺測量方法，完成實際偏心距和系統誤差的分離，得到更精確的偏心距測量結果。測量系統誤差標定；測量輪轂偏心距。
文檔編號G01B11/27GK102818544SQ20121031900
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月31日 優先權日2012年8月31日
發明者王磊, 郭淑霞, 馮彬, 彭胤, 胡天林 申請人:廈門大學