Система за измерване на габаритите на каросерията без боя (Body-in-White): Съвпадане на шаблони с подпикселна точност за онлайн измерване на положението на отворите

Общ преглед

Размерната точност е от решаващо значение при производството на каросерията в бяло (BIW). Отклоненията в положението на отворите, монтажните точки и геометрията на конструкцията могат да повлияят на последващите етапи от сглобяването, включително монтирането на врати, инсталирането на интериора и интеграцията на силовата установка.

Системата за измерване на размерите на каросерията в бяло използва съвпадение на шаблони с подпикселна точност и измерване с множество камери, за да извършва онлайн измерване на размерите на ключови характеристики. Публикуваните технически спецификации включват разрешение на изображението в пространството на обекта от 0,02–0,05 мм на пиксел, измервателна точност ±0,1 мм, повторяемост ±0,02 мм и типично време за цикъл на оборудването от 30–60 секунди. Системата е проектирана за онлайн инспекция в линиите за заваряване на автомобилни каросерии.

Ключови думи: измерване на размерите на каросерията в бяло, инспекция на положението на отворите, измерване на геометричните размери и допуските, съвпадение на шаблони с подпикселна точност, 3D координатно измерване, онлайн визуална инспекция, Big Bird Industrial

1. Защо размерната инспекция е критична при производството на каросерията в бяло

Каросерията в бяло определя размерната основа за сглобяването на превозното средство. Грешки в позиционирането на заваръчните фиксатори, еластичното връщане на шампионираните панели и топлинната деформация по време на заваряване могат да се натрупат и да повлияят на крайната геометрия на каросерийната конструкция.

Когато критични отвори или монтажни точки отклоняват от номиналните си позиции, последващите операции могат да срещнат проблеми като непостоянни зазори между вратите, нееднакво подравняване на панелите, интерференция при сглобяването и допълнителна ръчна корекция или преобработка.

Поради тази причина размерната инспекция обикновено се извършва на критични етапи от процеса на заваряване на каросерията.

Обаче каросерията в бяло предлага няколко предизвикателства за измерване:

• Големи общи размери: Измервателните точки могат да бъдат разпределени по голяма тримерна конструкция.

• Тънка ламаринена конструкция: Локалната геометрия и повърхностните условия могат да варираат.

• Широко разпределени измервателни точки: Може да са необходими няколко камери или измервателни позиции, за да се охватят изискваните характеристики.

• Ограничения в производствената линия: Онлайн инспекцията трябва да завърши измерванията, без да създава неприемливо задръжка в заваръчната линия.

Координатните измервателни машини (CMM) се използват широко за верификация на размерите, но конвенционалната офлайн инспекция не непременно осигурява необходимата пропускателна способност или незабавна обратна връзка за всяко приложение в производствената линия.

Онлайн система за визуална инспекция може да измерва множество критични точки по време на производството и да предоставя размерни данни за мониторинг на процеса и анализ на качеството.

2. Техническо решение: Съвпадение на шаблони с подпикселна точност и измерване с множество камери

Системата за измерване на размерите на каросерията в бяло е проектирана за онлайн измерване на геометричните размери и позициите на отворите в големи автомобилни каросерийни конструкции.

Системата интегрира шест функционални подсистеми:

• Визуална система за заснемане

• Двуизмерна система за разпознаване на образи

• Тримерно измервателна система

• Интерфейс за взаимодействие с потребител

• Калибрираща система

• Система за статистически анализ

Неговият измервателен подход комбинира високоразделно визуализиране, локализация на характеристики с подпикселна точност, корекция чрез референтни цели и геометрични изчисления с множество камери.

2.1 Съвпадане на шаблони с подпикселно разрешение

Съвпадението на шаблони с подпикселна точност оценява позициите на характеристиките с точност, по-висока от едно цяло пикселно разстояние при подходящи условия за визуализиране и калибриране.

Според публикуваната информация за продукта, разрешението на изображението в пространството на обекта може да достигне приблизително 0,02–0,05 мм на пиксел. Това позволява по-точна локализация на изображението на характеристиките, без задължително да се увеличава броят на камерите.

Разрешението на изображението и измервателната точност са различни технически спецификации. Фактическата измервателна производителност зависи също така от оптичната конфигурация, качеството на калибрирането, видимостта на характеристиките, механичната стабилност и геометрията на измерването.

2.2 Корекция чрез референтна цел

Опорните цели са инсталирани от страната, противоположна на съответстващата камера. По време на снемането на изображенията системата идентифицира позициите на тези цели в изображението и използва измерените стойности, за да компенсира малки промени в относителното положение или ориентация.

Този подход може да помогне за намаляване на влиянието на определени околни ефекти, включително малки промени в позата, свързани с температурни колебания.

Фактическата способност за компенсация зависи от разположението на опорните цели, калибрирането на системата и механичния дизайн. Температурните промени и структурната деформация все още трябва да се оценяват при реални производствени условия.

2.3 Изчисляване на тримерните координати чрез множество камери

Всяка камера наблюдава изображението на характеристики, съответстващи на множество измервателни точки по детайла. Всяка целева точка се измерва от няколко камери, а системата използва многовиждова геометрия за изчисляване на нейните тримерни координати.

Многокамерната конфигурация осигурява припокриващи се измервания, които могат да се използват за геометрични изчисления и крос-проверка.

Това е особено полезно за големи конструкции, при които измервателните точки са разпределени по различни области и не могат да бъдат ефективно измерени от една и съща гледна точка.

Окончателната измервателна производителност зависи от конфигурацията на камерите, калибрацията, видимостта и геометрията на измервателните точки.

3. Технически спецификации

Следните спецификации са базирани на публично достъпна информация за продукта.

Забележка за измерването: Публикуваните цифри за точност на измерването, повторяемост и корелация с КИМ представляват различни характеристики на производителността. Техните дефиниции, условия за изпитание и методи за приемане трябва да бъдат потвърдени по време на техническата оценка.

Термините „няма пропуснато откриване“ и „изискване за механично позициониране по-голямо от ±2,5 mm“ също трябва да бъдат уточнени спрямо официалната техническа спецификация на доставчика, преди да бъдат използвани като договорни критерии за приемане.

4. Основни аспекти при избора на система за размерен контрол на каросерията (BIW)

4.1 Планиране на местоположенията на камерите и калибрирането около работното място

Точките за измерване на каросерията в бяло могат да бъдат разположени по голяма конструкция. Позициите на камерите трябва да се планират според изискваното покритие при измерване, наличното място за монтиране, подредбата на приспособленията и достъпа до производствената линия.

Стратегията за калибриране трябва да се определи по време на проектирането на системата, а не да се отлага до пускането ѝ в експлоатация.

4.2 Вземане предвид температурните колебания и вибрациите

Средата за заваряване може да претърпява температурни колебания и механични вибрации. И двете могат да повлияят върху стабилността на измерванията, ако конструкцията за заснемане или подредбата за калибриране не са достатъчно устойчиви.

Корекцията чрез референтна цел може да помогне за компенсиране на някои малки промени в относителната поза, но не елиминира всички околните грешки. Механичната якост, стабилността на монтирането, калибрирането и наблюдението на околната среда остават важни.

Когато се следят размерни тенденции в течение на времето, записването на съответните условия на околната среда заедно с данните от измерванията може да подпомогне по-нататъшния анализ.

4.3 Различаване на времето за обработка на изображения от цикълното време на оборудването

Публикуваното време за измерване на изображението е 10–20 секунди, докато общото цикълно време на оборудването е 30–60 секунди.

Тези цифри се отнасят до различни етапи. Пълният цикъл на оборудването може да включва пристигане на работната част, позициониране, придобиване на изображение, обработка на измерванията и други действия на оборудването.

При интегриране на системата в съществуваща заваръчна линия производствената мощност трябва да се изчислява, като се използва цялото цикълно време на оборудването и действителната последователност на линията — не само времето за обработка на изображения.

4.4 Създаване на проследими измервателни записи

Измервателните данни стават по-ценни, когато могат да бъдат свързани с отделни работни части, измервателни точки, производствени партиди и съответните технологични условия.

Статистическите функции на системата могат да подпомагат проследяването на измервателните стойности, мониторинга на тенденциите, анализа на неизправностите и генерирането на отчети.

Ако завода използва система за изпълнение на производството (MES), система за управление на качеството (QMS) или друга платформа за производствени данни, задължително е да се определят необходимите интерфейси и формати на данните преди внедряването.

5. Възможности за инспекция чрез машинно виждане на Big Bird Industrial

Harbin Big Bird Industrial Co., Ltd. (Big Bird Industrial), преди това Harbin Shimada Big Bird Industrial Co., Ltd., предлага комплексни решения за прецизно промишлено почистване и инспекция чрез машинно виждане.

Портфолиото му от машинно виждане включва шест продуктови серий:

• Orient See: Инспекция на геометрични размери и положение

• Surface See: Инспекция на повърхностни дефекти

• Assembly See: Потвърждаване на сглобяването и грешкоустойчивост в края на производствената линия

• Inner See: Инспекция на вътрешни отвори и кухини

• Knight See: Инспекция на дефекти по боядисаната повърхност

• Mou See: Софтуерни алгоритми и инспекционни платформи

Серията Orient See е насочена към геометрични измервания на размери и положение за големи работни части и конструктивни компоненти. Приложенията включват структури на каросерии в бяло и подрамки, където онлайн измерванията могат да помогнат за идентифициране на геометрични отклонения, преди те да повлияят върху последващата сглобка.

За всеки проект системата за инспекция трябва да се конфигурира според действителната геометрия на работната част, разпределението на точките за измерване, целевите допуски, такта на производството и задължителните интерфейси за данни.

Често задавани въпроси

В1. Защо е важно корелирането с измерванията от координатна измервателна машина (CMM)?

Координатната измервателна машина обикновено се използва като референтен стандарт за проверка на размерите. Онлайн системата за инспекция трябва да бъде сравнена със съгласувания референтен метод за измерване, за да се установи колко последователно нейните резултати съответстват на референтните стойности.

Публикуваната спецификация за корелация на КИМ е ±0,1 мм. Преди приемането проектът трябва да определи метода за сравнение, размера на извадката, местата за измерване, условията на средата и изчислението, използвано за оценка на корелацията.

Определеното проучване за корелация помага да се гарантира, че измерванията от производствената линия и резултатите от измерванията в качествения отдел могат да се интерпретират по един и същ начин.

В2. Температурните промени значително ли влияят върху измерването на каросерията в бяло?

Температурните промени могат да повлияят върху детайла, монтажната конструкция и относителните позиции на оптичните компоненти.

Системата използва референтни цели, монтирани срещу камерите, за проследяване на позициите на целите и компенсиране на определени малки промени в ориентацията. Това може да подобри стабилността, но не трябва да се счита за пълно решение за всеки грешка, свързана с температурата.

За производствени приложения стабилността на калибрацията, конструктивната твърдост и условията на околната среда трябва да се оценяват заедно. Записването на температурата заедно с размерните данни също може да помогне за обясняване на дългосрочните тенденции в измерванията.

Q3. Ще се влияят ли взаимно няколко камери по време на измерване?

Системата използва разположение с няколко камери за измерване, при което всяка камера наблюдава образни характеристики, свързани с множество точки за измерване. Отделните точки се измерват от няколко камери, а тримерните им координати се изчисляват чрез геометрия с множество гледни точки.

Камерите осигуряват припокриващи се наблюдения, а не просто се конкурират помежду си. Подходящото разположение на камерите, калибрирането им и видимостта са от съществено значение за постигане на надеждни резултати.

Въпрос 4. Защо цикълът на оборудването е 30–60 секунди, когато измерването по изображение отнема само 10–20 секунди?

Времето за измерване по изображение се отнася до времето, необходимо на системата за обработка на получените изображения и изчисляване на резултатите от измерването.

Пълният цикъл на оборудването може да включва и пристигането на детайла, позиционирането му, придобиването на изображения, движенията на оборудването и други управляващи действия.

За планирането на производствената линия трябва да се използва пълното време на цикъла, за да се оцени капацитетът и да се идентифицират потенциалните задръжки.

Въпрос 5. Може ли системата да инспектира различни модели каросерии в бяло?

Публикуваната система поддържа конфигурируеми от потребителя диапазони за инспекция и предварително зададени програми с превключване между модели с едно натискане на бутон.

Практическият обхват на моделната гъвкавост зависи от обхвата на камерите, дефинициите на измервателните точки, фиксиращите устройства, изискванията за калибриране и разликите между геометриите на работните заготовки. Предвидимото семейство модели трябва да се прегледа по време на планирането на проекта.

Заключение

Онлайн инспекция на размерите на каросерията в бяло помага на автомобилните производители да следят критичните позиции на отворите и геометричните характеристики по време на производствения процес. Като комбинира субпикселно съвпадане на шаблони, корекция чрез референтни цели и изчисляване на тримерни координати с помощта на множество камери, системата е проектирана да поддържа автоматизирани размерни измервания на големи каросерийни структури.

Публикуваните спецификации включват измервателна точност ±0,1 mm, точност при повторни измервания ±0,02 mm, корелация с КИМ ±0,1 mm и цикъл на оборудването от 30–60 секунди. Окончателната производителност трябва да бъде потвърдена чрез калибриране, корелационни проучвания и валидация при репрезентативни производствени условия.

Big Bird Industrial, предишно Harbin Shimada Big Bird Industrial Co., Ltd., предлага решения за инспекция чрез машинно виждане за автомобилното производство, включително геометрични измервания на големи структурни компоненти. Окончателната конфигурация на системата трябва да се базира на изискваните точки за измерване, толерансите, такта на производството и изискванията към качествените данни.