彭小勇

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對(duì)基于單目視覺(jué)的汽車鈑金零件焊接系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

彭小勇

（杭州寶偉汽車零部件有限公司，浙江 杭州 311228）

汽車鈑金零件焊接工藝，是影響汽車零件生產(chǎn)的主要部分，也是保障零件生產(chǎn)質(zhì)量的重要條件，具有基礎(chǔ)性、關(guān)聯(lián)性等特征。基于此，文章從單目視覺(jué)層面入手，通過(guò)技術(shù)在汽車鈑金零件焊接中融合的原理，著重對(duì)技術(shù)實(shí)踐設(shè)計(jì)的相關(guān)要點(diǎn)進(jìn)行探究，以達(dá)到充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，提升汽車鈑金零件焊接質(zhì)量的目的。

單目視覺(jué)；汽車鈑金；零件焊接系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 單目視覺(jué)汽車鈑金零件焊接系統(tǒng)原理

單目視覺(jué)技術(shù)，在汽車鈑金零件系統(tǒng)中的應(yīng)用，主要是通過(guò)傳感器、數(shù)字化程序、以及數(shù)字控制算法程序，實(shí)現(xiàn)汽車精準(zhǔn)位置零件的準(zhǔn)確焊接。該設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要包括：輔助光源、圖像傳感器、圖像采集卡、圖像處理單元、以及激光焊接設(shè)備等部分。

2 單目視覺(jué)汽車鈑金零件焊接系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 程序核心部分設(shè)計(jì)—CCD傳感器

2.1.1技術(shù)要點(diǎn)

單目視覺(jué)程序，之所以能夠?qū)崿F(xiàn)高品質(zhì)、精準(zhǔn)化生產(chǎn)，最根本的因素是精準(zhǔn)化程序系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，能夠確保設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。一方面，該系統(tǒng)中所應(yīng)用的CCD傳感器，擁有普通傳感器圖像整理、信號(hào)處理、以及信息通訊接收的能力，當(dāng)汽車零件加工外部程序，將加工信號(hào)傳入到系統(tǒng)中，傳感器可在第一時(shí)間進(jìn)行零件生產(chǎn)信息處理，并發(fā)出相應(yīng)的生產(chǎn)命令。另一方面，傳感器又可依據(jù)焊接系統(tǒng)，各部分生產(chǎn)環(huán)節(jié)需求，智能化感應(yīng)的進(jìn)行傳感器鏡頭調(diào)節(jié)和焊接區(qū)域補(bǔ)光，確保焊接區(qū)域中的激光焊接環(huán)節(jié)，規(guī)避偏離焊接點(diǎn)，或焊接過(guò)程圖像采集模糊的問(wèn)題。

2.1.2 實(shí)例分析

如，某汽車鈑金零件加工時(shí)，生產(chǎn)人員，就運(yùn)用單目視覺(jué)汽車鈑金零件焊接系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)，本次零件焊接點(diǎn)主要分為A、B、C三個(gè)區(qū)域。CCD接收到零件焊接信息后，會(huì)立即發(fā)出“測(cè)量焊接區(qū)域-確定焊接點(diǎn)-焊接”的命令。但A所在的區(qū)域?yàn)楸彻鈪^(qū)，CCD系統(tǒng)會(huì)在A區(qū)域焊接時(shí)，將焊接鏡頭焦距，擴(kuò)大到原來(lái)的1.15倍（鏡頭聚焦24），自動(dòng)進(jìn)行焊接補(bǔ)光。而B(niǎo)、C兩區(qū)域焊接時(shí)，則按程序標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)要求，鏡頭焦距20.87，無(wú)補(bǔ)光焊接[1]。

2.2 程序傳輸部分設(shè)計(jì)—數(shù)字化程序

2.2.1要點(diǎn)分析

首先，該系統(tǒng)可借助Windows網(wǎng)絡(luò)，開(kāi)展在線程序溝通與處理。系統(tǒng)可充分依據(jù)汽車生產(chǎn)的實(shí)際需求，進(jìn)行汽車零件校本，程序界面，以及零件設(shè)計(jì)樣式的調(diào)整，由此，當(dāng)用戶進(jìn)行汽車零件加工與處理時(shí)，系統(tǒng)可隨時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)渠道，尋求與本次汽車零件生產(chǎn)，相互匹配的資源信息，提升了產(chǎn)品生產(chǎn)信息傳輸調(diào)節(jié)的靈活性。其次，單目視覺(jué)系統(tǒng)下的汽車焊接零件系統(tǒng)，利用數(shù)據(jù)算法的判斷程序，對(duì)系統(tǒng)接收到的對(duì)象做出判斷，按鈑金程序焊接的標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)行焊接條件的銜接。

2.2.2案例分析

例如，某次汽車鈑金零件加工時(shí)，汽車零件生產(chǎn)1號(hào)為10×13mm，2號(hào)零件為11.19×14.28mm。企業(yè)為確保鈑金零件焊接生產(chǎn)質(zhì)量，1號(hào)較規(guī)整的零件，采取對(duì)象程序模型操控生產(chǎn)法進(jìn)行生產(chǎn)，2號(hào)非規(guī)整類零件，采用網(wǎng)絡(luò)程序進(jìn)行零件加工生產(chǎn)。1號(hào)零件進(jìn)行零件生產(chǎn)傳輸時(shí)，算法以零件生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，為焊接點(diǎn)設(shè)計(jì)的條件，確定焊接時(shí)，鈑金表面溫度、焊接點(diǎn)個(gè)數(shù)、以及焊接精準(zhǔn)度，且在每一個(gè)環(huán)節(jié)，均有一個(gè)選擇窗口，對(duì)汽車鈑金焊接情況作出相應(yīng)的判斷。

2.3 程序焊接信息收集部分設(shè)計(jì)—圖像采集卡、圖像處理單元

2.3.1圖像采集卡部分設(shè)計(jì)

該程序通過(guò)圖像端口收集渠道，建立模擬和獨(dú)立視頻傳輸體系。當(dāng)鈑金零件焊接時(shí)，模擬圖像第一時(shí)間，建立焊接模擬定時(shí)定標(biāo)，獨(dú)立視頻在此基礎(chǔ)上，以全幀疊加法，將零件時(shí)時(shí)焊接中，形成的圖像進(jìn)行收集。該環(huán)節(jié)的焊接采集信息，可實(shí)現(xiàn)焊接模擬結(jié)構(gòu)，與獨(dú)立視頻結(jié)構(gòu)的同步傳輸，由此，程序做功時(shí)，所產(chǎn)生的圖像采集功率損耗比，要遠(yuǎn)比傳統(tǒng)的單項(xiàng)信息采集方法的功率損耗更節(jié)能[2]。

2.3.2圖像處理單元設(shè)計(jì)

單目視覺(jué)焊接程序，依靠目標(biāo)標(biāo)定法，完成汽車鈑金零件焊接圖像采集過(guò)程。即，圖像采集窗口，在集中進(jìn)行焊接圖像信息收集后，會(huì)將會(huì)本次零件焊接，可能用到的信息進(jìn)行整合，然后對(duì)照零件焊接標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行零件焊接。與傳統(tǒng)的大規(guī)模圖像采集信息中，多次進(jìn)行鈑金零件圖像尋找方式對(duì)比，新的單目視覺(jué)焊接方式，圖像收集、整合、應(yīng)用的速率更快，且圖像篩選的效率更高，由此，汽車零件鈑金設(shè)計(jì)與處理方式，在操作中所形成的圖像誤差自然也較低。

2.4 程序程序焊接操作部分設(shè)計(jì)—激光焊接設(shè)備

一方面，鈑金材質(zhì)與其他鋼鐵不同，若焊接中連接點(diǎn)不準(zhǔn)確，極易出現(xiàn)變形、損壞等問(wèn)題，從而對(duì)汽車的整體美觀性產(chǎn)生了影響。運(yùn)用激光焊接法進(jìn)行焊接時(shí)，操作人員可借助單目視覺(jué)激光鏡，按照程序設(shè)定要求，標(biāo)準(zhǔn)、低誤差的進(jìn)行鈑金焊接，這可以最大限度的，保障汽車鈑金焊接材料在零件生產(chǎn)過(guò)程中，物盡其才。

另一方面，零件焊接前，生產(chǎn)人員可利用激光鏡，在此次焊接零件尺寸，原料周邊的完整度等進(jìn)行檢查，并集中性、立體化進(jìn)行焊接處理，“一步到位”的焊接方法，可減少汽車鈑金零件焊接中，出現(xiàn)的零件焊接流暢性低等問(wèn)題，這是當(dāng)前程序焊接技術(shù)的基礎(chǔ)操作部分[3]。

3 結(jié)論

綜上所述，對(duì)基于單目視覺(jué)的汽車鈑金零件焊接系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析，是現(xiàn)代機(jī)械生產(chǎn)技術(shù)，實(shí)踐中要點(diǎn)整合的理論歸納，為汽車零件加工提供了指導(dǎo)。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)程序核心部分設(shè)計(jì)—CCD傳感器；程序傳輸部分設(shè)計(jì)—數(shù)字化程序；程序焊接信息收集部分設(shè)計(jì)—圖像采集卡、圖像處理單元；程序焊接操作部分設(shè)計(jì)—激光焊接設(shè)備，對(duì)單目視覺(jué)的汽車鈑金零件焊接系統(tǒng)要點(diǎn)進(jìn)行把握。因此，關(guān)于汽車鈑金零件焊接系統(tǒng)設(shè)計(jì)探究，將為汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量開(kāi)發(fā)提供借鑒。

[1] 李志強(qiáng).小曲率鈑金零件高壓水射流成形回彈規(guī)律的研究[D].沈陽(yáng)航空航天大學(xué),2016.

[2] 肖武華.汽車鈑金件非接觸測(cè)量規(guī)范關(guān)鍵技術(shù)研究[D].上海大學(xué),2015.

[3] 王建勇,仇建華.基于單目視覺(jué)的汽車鈑金零件焊接系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].汽車實(shí)用技術(shù),2014(02):9-12.

Design and Analysis of Welding System for Automobile Sheet Metal Parts Based on Monocular Vision

Peng Xiaoyong

( Hangzhou Baowei Auto Parts Co., Ltd., Zhejiang Hangzhou 311228 )

The welding process of automotive sheet metal parts is the main part affecting the production of auto parts. It is also an important condition for ensuring the quality of parts production. It has the characteristics of basicity and relevance. Based on this, this paper starts from the monocular visual level, through the principle of technology integration in the welding of automotive sheet metal parts, focuses on the relevant points of technical practice design, in order to achieve the full advantage of technology and improve the welding quality of automotive sheet metal parts. purpose.

monocular vision; automotive sheet metal; part welding system design

A

1671-7988(2019)03-170-02

U467

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1671-7988(2019)03-170-02

U467

彭小勇（1986.11-），男，江西省上饒市，本科，現(xiàn)就職于杭州寶偉汽車零部件有限公司。研究方向或?qū)I(yè)：焊接技術(shù)與工程。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.03.056