本发明涉及间隙面差视觉测量领域，具体涉及一种白车身外覆盖件间隙面差的随动式测量方法。
背景技术：
1、在汽车制造过程中，白车身覆盖件尺寸误差以及装配误差等会导致车身各部件之间的间隙产生差异，即间隙面差。如果间隙面差过大，会影响整车外观的一致性，使得车身看起来不够整齐和协调。此外，间隙面差也可能影响车辆的空气动力学性能，增加风阻，从而影响燃油效率和行驶稳定性。另外，不适当的间隙面差可能导致雨水、噪音等外部因素进入车内，影响车辆的密封性能。因此，需要对白车身外覆盖件间隙面差的质量进行严格把控。
2、在传统汽车制造中，待白车身装配完成后，工人利用塞规进行定性测量。人工检测存在的问题是一些传统汽车制造中常见的挑战，包括：效率低、精度不足，检测结果可能会受到不同工人的主观判断和技能水平的影响，无电子记录和追溯、无法保证一致性，且缺乏定量结论和数据统计分析，这使得在生产过程中发现问题后难以提出准确的反馈，增加了提出改进的难度。
3、为了克服这些问题，现代汽车制造业越来越倾向于引入自动化和数字化技术，例如使用机器视觉系统、激光测量等技术，以提高测量效率、精度和数据追溯性。这些先进的技术可以更准确、快速地进行测量，同时提供可追溯的电子记录和数据分析，有助于优化生产流程和提高产品质量。
4、现有技术中的自动检测过程通常为：在白车身装配完成后，将白车身传送到检测工位中，通过线结构光传感器对白车身的间隙面差进行视觉测量。在此过程中，需要传送带(传输线)停线，使白车身保持静止状态，直至完成测量之后，再将白车身移走。整车白车身上的待测间隙和面差的类型繁多，且遍布在白车身的各个位置处，由于需要逐一测量，传送带停滞的时间较长，导致产线的检测节拍明显减缓，影响了生产效率，也延长了整体生产所需的时间。
5、因此，为了提升检测节拍，随动式测量应运而生。然而实际随动测量过程中，主要面临以下两个问题：
6、1)待测车在传送带上的位置与示教位置可能不一样，会发生一定偏移，导致机器人相对车辆实际测量姿态与示教时的理想情况不一致，影响测量效果。
7、2)由于长时间运行，摩擦轮表面会磨损，导致脉冲比不准，且随着随行距离越大，机器人随动到位精度偏差会越大，影响测量。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本发明提供一种白车身外覆盖件间隙面差的随动式测量方法，该方法无需传送带停滞，且在传送带保持前进的同时，完成间隙面差测量过程。本发明的白车身外覆盖件间隙面差的随动式测量方法，实施便捷，处理速度快，在提升了检测节拍的同时，保证了测量的精度。
2、本发明提出了一种白车身外覆盖件间隙面差的随动式测量方法，包括：
3、步骤s1，通过传送带将待测白车身向前运送，所述传送带在测量时保持前进状态，当待测白车身的车头移动到间隙面差检测工位内的第一预设位置时，通过多个视觉定位传感器采集待测白车身不同位置处的定位特征，根据采集到的定位特征在全局坐标系下的坐标构建白车身实际坐标系，解算白车身实际坐标系相对于白车身基准坐标系的旋转平移矩阵，将所述旋转平移矩阵传递给各个机器人的控制器，各个机器人的控制器按照该旋转平移矩阵修正测量轨迹；
4、步骤s2，当待测白车身的车头移动到间隙面差检测工位内的第二预设位置时，通过多个机器人按照各自修正后的测量轨迹带动多个视觉检测传感器采集待测白车身不同位置处的间隙和/或面差，从采集到的间隙中查找定位间隙，利用所述定位间隙调制出的激光条图像解算定位间隙的中间点在全局坐标系下的坐标，将定位间隙的中间点在全局坐标系下的坐标与预先存储的定位间隙的中间点所在位置的基准坐标进行比对，得出偏移量并存储，其中，所述偏移量用于进一步修正机器人的测量轨迹，所述定位间隙为预先记录的且与传送带前进方向相垂直的间隙；
5、步骤s3，根据所有激光条图像解算待测白车身各个位置的间隙和/或面差的值；
6、其中，所述多个视觉定位传感器和多个机器人设置于间隙面差检测工位内的传送带的两侧，所述机器人位于视觉定位传感器的前方，所述多个视觉检测传感器分别设置于各个机器人的末端，所述前方为传送带的前进方向，各个视觉检测传感器的坐标系、各个视觉定位传感器的坐标系均统一到预先构建的全局坐标系下，所述全局坐标系为：以传送带前进方向为其中一个坐标轴，在传送带表面建立平面坐标系，再以垂直该平面坐标系的方向为第三坐标轴。
7、在一个实施例中，所述步骤s2包括：
8、若当前待测白车身为第一辆待测白车身，则当该待测白车身的车头移动到间隙面差检测工位内的第二预设位置时，通过多个机器人按照各自修正后的测量轨迹带动多个视觉检测传感器采集该待测白车身不同位置处的间隙和/或面差，从采集到的间隙中查找定位间隙，利用所述定位间隙调制出的激光条图像解算定位间隙的中间点在全局坐标系下的坐标，将定位间隙的中间点在全局坐标系下的坐标与预先存储的定位间隙的中间点所在位置的基准坐标进行比对，得出偏移量并存储；
9、若当前待测白车身非第一辆待测白车身，则根据前一辆待测白车身得出的偏移量再次修正机器人的测量轨迹，当该待测白车身的车头移动到间隙面差检测工位内的第二预设位置时，通过多个机器人按照各自再次修正后的测量轨迹带动多个视觉检测传感器采集该待测白车身不同位置处的间隙和/或面差，从采集到的间隙中查找定位间隙，利用所述定位间隙调制出的激光条图像解算定位间隙的中间点在全局坐标系下的坐标，将定位间隙的中间点在全局坐标系下的坐标与预先存储的定位间隙的中间点所在位置的基准坐标进行比对，得出偏移量并存储。
10、在一个实施例中，所述白车身基准坐标系、基准坐标、第一预设位置、第二预设位置通过示教过程预先存储，所述示教过程在步骤s1之前进行，所述示教过程包括以下步骤：
11、从批量待测白车身中选取一辆待测白车身记为基准白车身，在基准白车身上标记待测的间隙和/或面差，并选取至少3个不共线的定位特征，从待测的间隙中挑选一个与传送带前进方向相垂直的间隙，标记为定位间隙；
12、所述基准白车身通过传送带移动到间隙面差检测工位内，传送带停止，记该位置为第一预设位置，分别为每个定位特征设置一个视觉定位传感器，多个视觉定位传感器分别采集基准白车身不同位置处的定位特征，解算各个定位特征在全局坐标系下的坐标，根据解算出的坐标构建出白车身基准坐标系；
13、在机器人周围标记第二预设位置，基准白车身通过传送带向前移动，当基准白车身的车头、白车身、车尾分别移动到第二预设位置时，传送带停止，示教各个机器人的测量轨迹，使得视觉检测传感器能够分别采集到基准白车身的车头、白车身、车尾处的待测间隙和/或面差调制出的激光条图像；
14、利用定位间隙调制出的激光条图像解算所述定位间隙的中间点在全局坐标系下的坐标，将该坐标记为基准坐标。
15、在一个实施例中，所述定位间隙的中间点为：在定位间隙调制出的激光条图像中，利用两侧光条分别拟合圆，两圆心之间的中点即为定位间隙的中间点。
16、在一个实施例中，所述解算定位间隙的中间点在全局坐标系下的坐标的方法，包括以下步骤：
17、步骤s21，在定位间隙调制出的激光条图像中，提取光条中心线，对光条中心线进行三维重建，获得光条中心线上各点的三维坐标，再将各点的三维坐标投影到激光平面上，得到投影后的光条中心线，投影后的光条中心线分为左侧轮廓线和右侧轮廓线，二者之间形成间隙；
18、步骤s22，对左侧轮廓线和右侧轮廓线分别进行以下处理：过轮廓线的内侧端点和外侧端点作直线l，计算轮廓线上的各个点到直线l的距离，将距离最远的点记为分割点a，利用内侧端点与分割点a之间的圆弧线段拟合圆a，得到圆心坐标；
19、其中，将左侧轮廓线拟合出的圆心坐标记为左圆心、右侧轮廓线拟合出的圆心坐标记为右圆心；
20、步骤s23，取左圆心、右圆心之间的中点坐标，记为定位间隙的中间点，将定位间隙的中间点转换到全局坐标系下，得出定位间隙的中间点在全局坐标系下的坐标。
21、在一个实施例中，所述步骤s22得到圆心坐标后，计算外侧端点与分割点a之间的直线段上的各个点与得到的圆心坐标之间的距离，将距离的值与预设值最为接近的点记为分割点b，利用内侧端点与分割点b之间的圆弧线段拟合圆b，得到新的圆心坐标，删除之前的圆心坐标；
22、其中，预设值为1.1倍圆a的半径～1.3倍圆a的半径。
23、在一个实施例中，将各个视觉检测传感器坐标系均统一到全局坐标系下，包括如下步骤：
24、步骤s11，各个机器人获得各自的随动坐标系：
25、在白车身放置在传送带上之前，传送带先保持静止；
26、机器人末端轻触传送带表面，触点记为p2；
27、传送带向前移动一段距离后停止，机器人末端再次轻触传送带表面，触点记为p1；
28、机器人沿垂直于p1、p2连线的方向，移动一段距离后停止，机器人末端轻触传送带表面，触点记为p3；
29、以p2为原点，p1、p2连线的方向为第一坐标轴方向，p1、p3连线的方向为第二坐标轴方向，同时以垂直于第一坐标轴、第二坐标轴的方向为第三坐标轴方向，构建出机器人的随动坐标系；
30、步骤s12，利用激光跟踪仪分别获取各个随动坐标系与激光跟踪仪坐标系之间的转换关系，将其中一个随动坐标系记为全局坐标系，结合上述转换关系，将其他随动坐标系转换到全局坐标系；
31、步骤s13、结合预先标定的视觉检测传感器与机器人末端之间的手眼关系矩阵，测量轨迹中机器人末端的位姿的四元数，将视觉检测传感器坐标系转换到随动坐标系，再根据步骤s12中得出的转换关系，将视觉检测传感器坐标系转换到全局坐标系下。
32、在一个实施例中，步骤s12中，利用激光跟踪仪分别获取各个随动坐标系与激光跟踪仪坐标系之间的转换关系，包括如下步骤：
33、将激光跟踪仪固定在间隙面差检测工位内，机器人末端固定激光跟踪仪的靶球，机器人移动n个位姿，每次移动，激光跟踪仪均采集靶球的球心坐标qi，并代入以下等式：
34、t·hi·p＝qi
35、联立多个等式解算t和p；
36、其中，t为待求解的随动坐标系与激光跟踪仪坐标系之间的转换关系；
37、hi为第i个位姿下机器人末端坐标系与随动坐标系之间的转换关系，由当前机器人位姿的四元数得出；
38、p为待求解的靶球球心坐标在机器人末端坐标系下坐标；
39、i＝1，2，3……n，n≥9。
40、在一个实施例中，所述定位特征为切边点或者角点；
41、所述视觉定位传感器包括相机和线激光器，所述线激光器用于向白车身上待测的间隙和/或面差投射激光条，并且投射出的激光条的延伸方向与待测间隙和/或面差的延伸方向相垂直，所述相机采集被调制的激光条图像，定位特征在全局坐标系下的坐标为激光条拐点处的坐标；
42、或者，所述视觉定位传感器包括双目相机和投影仪，所述投影仪用于向白车身上待测的间隙和/或面差投射激光条，并且投射出的激光条的延伸方向与待测间隙和/或面差的延伸方向相垂直，所述双目相机采集被调制的激光条图像，定位特征在全局坐标系下的坐标为角点坐标或者切边的质心点坐标。
43、在一个实施例中，将各个视觉定位传感器坐标系均统一到全局坐标系下，包括如下步骤：
44、在其中一个机器人末端固定激光跟踪仪的靶球，激光跟踪仪采集靶球在跟踪仪坐标系下的球心坐标q'j，利用摄影测量靶球替换激光跟踪仪的靶球，所述摄影测量靶球与激光跟踪仪的靶球的球心保持一致；
45、视觉定位传感器采集摄影测量靶球的图像，解算球心的像素坐标lj；
46、结合相机成像模型，代入到以下等式：
47、lj＝k·t1·q'j
48、其中，k为视觉定位传感器中相机的内参矩阵，其通过相机标定得出；t1为待求解的激光跟踪仪坐标系与视觉定位传感器坐标系之间的转换关系；
49、机器人移动r个位姿，每次移动，均获取球心坐标q'j、像素坐标lj并将其代入等式，j＝1，2，3……r；
50、联立多个等式，求解t1；
51、结合步骤s12中得出的激光跟踪仪坐标系与全局坐标系之间的转换关系，得出视觉定位传感器坐标系与全局坐标系之间的转换关系。
52、本发明的白车身外覆盖件间隙面差的随动式测量方法具有如下有益效果：
53、(1)本发明采用多个固定式的视觉定位传感器，获取白车身实际坐标系与基准坐标系之间的偏差，并将偏差用于修改测量轨迹，解决了当前白车身落位时与示教时基准白车身的落位偏差问题，使得测量轨迹与示教时的轨迹保持一致。
54、(2)本发明在修正机器人轨迹时，还利用定位间隙的中间点坐标的偏差，修正测量轨迹，实现了在随动方向(前进方向)上的补偿偏差，进而保障测量轨迹更加准确，以及后续间隙面差的测量精度。
1.一种白车身外覆盖件间隙面差的随动式测量方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的白车身外覆盖件间隙面差的随动式测量方法，其特征在于，所述步骤s2包括：
3.根据权利要求1所述的白车身外覆盖件间隙面差的随动式测量方法，其特征在于，所述白车身基准坐标系、基准坐标、第一预设位置、第二预设位置通过示教过程预先存储，所述示教过程在步骤s1之前进行，所述示教过程包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的白车身外覆盖件间隙面差的随动式测量方法，其特征在于，所述定位间隙的中间点为：在定位间隙调制出的激光条图像中，利用两侧光条分别拟合圆，两圆心之间的中点即为定位间隙的中间点。
5.根据权利要求4所述的白车身外覆盖件间隙面差的随动式测量方法，其特征在于，所述解算定位间隙的中间点在全局坐标系下的坐标的方法，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的白车身外覆盖件间隙面差的随动式测量方法，其特征在于，所述步骤s22得到圆心坐标后，计算外侧端点与分割点a之间的直线段上的各个点与得到的圆心坐标之间的距离，将距离的值与预设值最为接近的点记为分割点b，利用内侧端点与分割点b之间的圆弧线段拟合圆b，得到新的圆心坐标，删除之前的圆心坐标；
7.根据权利要求1所述的白车身外覆盖件间隙面差的随动式测量方法，其特征在于，将各个视觉检测传感器坐标系均统一到全局坐标系下，包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的白车身外覆盖件间隙面差的随动式测量方法，其特征在于，步骤s12中，利用激光跟踪仪分别获取各个随动坐标系与激光跟踪仪坐标系之间的转换关系，包括如下步骤：
9.根据权利要求7或8所述的白车身外覆盖件间隙面差的随动式测量方法，其特征在于，所述定位特征为切边点或者角点；
10.根据权利要求9所述的白车身外覆盖件间隙面差的随动式测量方法，其特征在于，将各个视觉定位传感器坐标系均统一到全局坐标系下，包括如下步骤：
