CN112170124B - 一种车身车框视觉定位方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种车身车框视觉定位方法及装置，所述方法包括：获取视觉装置从预设的拍照位置拍摄的车身图像，并根据车身图像计算车身平面偏移量及车身立体偏移量；获取视觉装置从补正位置拍摄的车身图像，并根据车身图像计算车身平面偏移量及车身立体偏移量；重复执行上一步骤直至达到预设的执行次数，根据计算得到的多个车身平面偏移量和多个车身立体偏移量进行综合计算，得到车身车框空间坐标偏移量；根据车身车框空间坐标偏移量对车身车框涂布轨迹进行定位。本发明通过3D激光扫描数据和2D拍摄数据进行相互对比校正，能够快速准确获取车身的空间位置数据以指导涂布机器人进行自动涂布，有利于提高自动涂布作业的效率及品质。

Description

一种车身车框视觉定位方法及装置
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，尤其是涉及一种车身车框视觉定位方法及装置。
背景技术
车身脱脂剂属于一种快速挥发的溶剂，主要是对车框进行清洁，车身加强剂是粘结挡风玻璃与车身车框的溶剂。现有的国内外汽车厂车身脱脂剂及加强剂都是采用人工使用毛刷进行涂布，这种人工涂布方式效率低下。
采用自动涂布的方式能够提高涂布的效率，其中自动涂布的控制需要获取准确的车身空间位置来指导涂布机器人进行涂布作业。但如何快速准确地获取车身的空间位置数据，使得涂布作业能够同时满足涂布品质要求及生产节拍要求，目前尚没有得到有效的解决。
发明内容
本发明实施例提供一种车身车框视觉定位方法及装置，以解决上述技术问题，能够快速准确获取车身的空间位置数据，有利于提高自动涂布作业的效率及品质。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种车身车框视觉定位方法，包括：
获取视觉装置从预设的拍照位置拍摄的车身图像，并根据所述车身图像计算车身平面偏移量及车身立体偏移量；其中，所述车身图像包括2D车身图像和3D激光扫描图像，所述车身平面偏移量为根据所述2D车身图像计算得到，所述车身立体偏移量为根据所述3D激光扫描图像计算得到；
获取所述视觉装置从补正位置拍摄的车身图像，并根据所述车身图像计算车身平面偏移量及车身立体偏移量；
重复执行上一步骤直至达到预设的执行次数，根据计算得到的多个车身平面偏移量和多个车身立体偏移量进行综合计算，得到车身车框空间坐标偏移量；
根据所述车身车框空间坐标偏移量对车身车框涂布轨迹进行定位。
进一步地，所述车身平面偏移量为根据所述2D车身图像中特征孔的坐标信息计算得到，所述车身立体偏移量为根据所述3D激光扫描图像中特征孔的坐标信息计算得到。
进一步地，所述根据所述车身图像计算车身平面偏移量及车身立体偏移量，具体为：
将所述2D车身图像中特征孔的坐标信息与预设的标准模板数据进行比对，计算得到所述车身平面偏移量；
将所述3D激光扫描图像中特征孔的坐标信息与预设的标准模板数据进行比对，计算得到所述车身立体偏移量。
进一步地，所述2D车身图像中特征孔的个数为2个；所述3D激光扫描图像中特征孔的个数为3个。
进一步地，所述车身图像为采用集成有3D激光扫描仪和2D相机的视觉装置进行拍摄得到。
进一步地，所述的车身车框视觉定位方法还包括：
将获取到的车身图像以及计算得到的车身车框空间坐标偏移量进行存储。
进一步地，所述车身车框空间坐标偏移量包括前挡车框空间坐标偏移量和后挡车框空间坐标偏移量。
为了解决相同的技术问题，本发明还提供了一种车身车框视觉定位装置，包括：
第一计算模块，用于获取视觉装置从预设的拍照位置拍摄的车身图像，并根据所述车身图像计算车身平面偏移量及车身立体偏移量；其中，所述车身图像包括2D车身图像和3D激光扫描图像，所述车身平面偏移量为根据所述2D车身图像计算得到，所述车身立体偏移量为根据所述3D激光扫描图像计算得到；
第二计算模块，用于获取所述视觉装置从补正位置拍摄的车身图像，并根据所述车身图像计算车身平面偏移量及车身立体偏移量；
偏移计算模块，用于根据计算得到的多个车身平面偏移量和多个车身立体偏移量进行综合计算，得到车身车框空间坐标偏移量；
车身定位模块，用于根据所述车身车框空间坐标偏移量对车身车框涂布轨迹进行定位。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明实施例提供了一种车身车框视觉定位方法及装置，所述方法包括：获取视觉装置从预设的拍照位置拍摄的车身图像，并根据所述车身图像计算车身平面偏移量及车身立体偏移量；其中，所述车身图像包括2D车身图像和3D激光扫描图像，所述车身平面偏移量为根据所述2D车身图像计算得到，所述车身立体偏移量为根据所述3D激光扫描图像计算得到；获取所述视觉装置从补正位置拍摄的车身图像，并根据所述车身图像计算车身平面偏移量及车身立体偏移量；重复执行上一步骤直至达到预设的执行次数，根据计算得到的多个车身平面偏移量和多个车身立体偏移量进行综合计算，得到车身车框空间坐标偏移量；根据所述车身车框空间坐标偏移量对车身车框涂布轨迹进行定位。本发明通过3D激光扫描数据和2D拍摄数据进行相互对比校正，能够快速准确获取车身的空间位置数据以指导涂布机器人进行自动涂布，有利于提高自动涂布作业的效率及品质。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的车身车框视觉定位方法的流程示意图；
图2是本发明一实施例提供的车身车框视觉定位装置的结构示意图；
图3是本发明一实施例提供的车身特征点分布示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1，本发明实施例提供了一种车身车框视觉定位方法，包括步骤：
S1、获取视觉装置从预设的拍照位置拍摄的车身图像，并根据所述车身图像计算车身平面偏移量及车身立体偏移量；其中，所述车身图像包括2D车身图像和3D激光扫描图像，所述车身平面偏移量为根据所述2D车身图像计算得到，所述车身立体偏移量为根据所述3D激光扫描图像计算得到。
在本发明实施例中，进一步地，所述车身平面偏移量为根据所述2D车身图像中特征孔的坐标信息计算得到，所述车身立体偏移量为根据所述3D激光扫描图像中特征孔的坐标信息计算得到。
在本发明实施例中，进一步地，所述根据所述车身图像计算车身平面偏移量及车身立体偏移量，具体为：
将所述2D车身图像中特征孔的坐标信息与预设的标准模板数据进行比对，计算得到所述车身平面偏移量；
将所述3D激光扫描图像中特征孔的坐标信息与预设的标准模板数据进行比对，计算得到所述车身立体偏移量
在本发明实施例中，进一步地，所述2D车身图像中特征孔的个数为2个；所述3D激光扫描图像中特征孔的个数为3个。
在本发明实施例中，进一步地，所述车身图像为采用集成有3D激光扫描仪和2D相机的视觉装置进行拍摄得到。
需要说明的是，步骤S1为采用视觉装置从预设的示教拍照点拍摄车身图像，其中的视觉装置集成有3D激光扫描仪和2D相机，3D激光扫描及2D相机拍摄相互配合，数据相互传输对比，可以测量车身在空间中定位数据。通过控制视觉装置移动到示教拍照点位对车身进行拍照，其中，2D相机拍照是只拍照两个特征点(如玻璃安装胶钉的孔位)，3D激光扫描车框最少3个位置(前后挡各扫描车框的3个位置。车身特征孔可以是预先设置的定位标记(如前后挡风玻璃胶钉安装孔位)，从获取到车身图像中识别出车身特征孔，并获取车身特征孔的坐标信息，根据多个车身特征孔的坐标信息计算得到车身车框的空间坐标信息，再与预设的标准模板数据进行比对，计算得到所述车身平面偏移量和车身立体偏移量。将3D激光扫描数据与2D拍摄数据相互补充纠正，从而提高车身定位精度。
S2、获取所述视觉装置从补正位置拍摄的车身图像，并根据所述车身图像计算车身平面偏移量及车身立体偏移量。
S3、重复执行步骤2直至达到预设的执行次数，根据计算得到的多个车身平面偏移量和多个车身立体偏移量进行综合计算，得到车身车框空间坐标偏移量。
在本发明实施例中，进一步地，所述车身车框空间坐标偏移量包括前挡车框空间坐标偏移量和后挡车框空间坐标偏移量。
S4、根据所述车身车框空间坐标偏移量对车身车框涂布轨迹进行定位。
在本发明实施例中，步骤S4为根据最终的车身定位数据(车身车框空间坐标偏移量)与预设的模板数据进行比对，对机器人涂布轨迹进行纠正，继而根据纠正后的涂布轨迹指导涂布机器人进行涂布作业。
在本发明实施例中，进一步地，所述的车身车框视觉定位方法还包括：
将获取到的车身图像以及计算得到的车身车框空间坐标偏移量进行存储。
基于上述方案，为了更好的理解本发明提供的车身车框视觉定位方法，下面进行举例说明：
在一种实施例中，视觉定位的流程如下：
请参见图3，视觉拍照引导用机器人抓手带3个视觉装置移动到示教拍照点位(车框上预设的A、B、C、D四个特征点位)；
步骤一：机器人给出触发信号、工控机对B、C点2D拍照(取得X\Y\Rz补偿量信息)；
步骤二：机器人移动至补正位置，给出触发信号、工控机对A、C、D点进行3D拍照(取得RX\RY\Z补偿量信息)；
步骤三：机器人移动至补正位置，给出触发信号、工控机对B、C点2D拍照(取得X\Y\Rz补偿量信息)；
步骤四：机器人移动至补正位置，给出触发信号、工控机对A、C、D点3D拍照(取得RX\RY\Z补偿量信息)；
步骤五：机器人移动至补正位置，给出触发信号、工控机对B、C点2D拍照(取得X\Y\Rz补偿量信息)；
最后将以上偏移量综合计算，得出A、B、C、D空间坐标偏移量，输出给涂布机器人进行涂胶位置补正。
需要说明的是，在进行自动涂布作业时，首先需要将车身移动到自动作业区域，车身在通过悬挂链L型吊具放置时位置会有偏差，在车尾的偏差量为±15mm，车身的加强剂涂布宽度为≥14mm，而车身加强剂涂布轨迹最外侧离车框边缘只有10mm。车身加强剂如果偏离涂布轨迹会造成品质异常，所以除了车身吊具的机械定位还需要车身的视觉精准定位。
实际生产场景中需要在70JPH内实现在吊具上车身脱脂剂、加强剂涂布自动化。车身快进及快出总共需要12s，剩余给视觉定位及涂布的时间只有33s。本项目为节约视觉定位时间，采用视觉拍照机器人与车身脱脂剂、加强剂涂布机器人分开的方案。视觉机器人带有多个3D激光和2D相机总成的视觉装置，采用3D激光扫描及2D拍照配合提高车身的定位精度及减少拍照时间，并且采用多个视觉装置减少视觉机器人的移动时间，多个视觉装置共用一套视觉软件，减少数据传输及计算时间。
需要说明的是，本发明实施例采用的3D激光扫描利用激光三角法位移测量原理，用一束激光以某一角度聚焦在被测物体表面，然后从另一角度对物体表面上的激光光斑进行成像，物体表面激光照射点的位置高度不同，所接受散射或反射光线的角度也不同，用CCD光电传感器测出光斑像的位置，就可以计算出主光线的角度，从而计算出物体表面激光照射点的位置高度。当物体沿激光线方向发生移动时，测量结果就将发生改变，从而实现用激光测量物体的位移，获取车框激光扫描位置的空间坐标数据。2D相机拍摄车身前后挡位置特征孔(前后挡风玻璃胶钉安装孔位)，获取特征孔的坐标数据，然后传输给视觉工控机的软件里，与视觉模板的数据对比并校正，通过拍摄多次扫描及拍摄点，获取得到车身车框的数据，多次对比模板校正，然后再把校正好的车框数据传输给涂布机器人。
在一种可行的实施例中，视觉拍摄点的数据传输给视觉工控机的软件进行处理，然后通过I/O传输给控制***和机器人。视觉工控机带有内部触发时钟控制的视觉专用工控机，可实现高速稳定采图(视觉工控机如根据外部触发信号控制拍照时序时，信号传输速度无法实现稳定的高速拍照功能)，速度可实现90幅图/s。拍摄的数据及照片可自由设定本地及外部硬盘储存方式，实时图像处理的同时，实时存储图像数据及结果数据，便于生产数据备份及可追溯管理。前/后挡视觉拍摄可以各独立采用一套视觉电柜，进行数据处理。
需要说明的是，本发明实施例采用一种3D激光和2D相机集成的视觉装置，3D激光扫描及2D相机拍摄相互配合，数据相互传输对比，可以测量车身在空间中定位数据，并把车身数据与模板中的数据进行对比，引导并纠正涂布机器人进行车身脱脂剂、加强剂的涂布。并且前/后车框视觉定位装置采用多个视觉装置，覆盖整个车身前/后车框，前/后视觉***分别共用一套工控机(软件也共用)，减少了视觉定位的偏差及机器人的移动时间，实现了车身前后框的快速、精准定位。
需要说明的是，对于以上方法或流程实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。
请参见图2，为了解决相同的技术问题，本发明还提供了一种车身车框视觉定位装置，包括：
第一计算模块1，用于获取视觉装置从预设的拍照位置拍摄的车身图像，并根据所述车身图像计算车身平面偏移量及车身立体偏移量；其中，所述车身图像包括2D车身图像和3D激光扫描图像，所述车身平面偏移量为根据所述2D车身图像计算得到，所述车身立体偏移量为根据所述3D激光扫描图像计算得到；
第二计算模块2，用于获取所述视觉装置从补正位置拍摄的车身图像，并根据所述车身图像计算车身平面偏移量及车身立体偏移量；
偏移计算模块3，用于根据计算得到的多个车身平面偏移量和多个车身立体偏移量进行综合计算，得到车身车框空间坐标偏移量；
车身定位模块4，用于根据所述车身车框空间坐标偏移量对车身车框涂布轨迹进行定位。
可以理解的是上述装置项实施例，是与本发明方法项实施例相对应的，本发明实施例提供的一种车身车框视觉定位装置，可以实现本发明任意一项方法项实施例提供的车身车框视觉定位方法。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种车身车框视觉定位方法，其特征在于，包括：
获取视觉装置从预设的拍照位置拍摄的车身图像，并根据所述车身图像计算车身平面偏移量及车身立体偏移量；其中，所述视觉装置集成有3D激光扫描仪和2D相机；所述车身图像包括2D车身图像和3D激光扫描图像，所述车身平面偏移量为根据所述2D车身图像计算得到，所述车身立体偏移量为根据所述3D激光扫描图像计算得到；
获取所述视觉装置从补正位置拍摄的车身图像，并根据所述车身图像计算车身平面偏移量及车身立体偏移量；
重复执行上一步骤直至达到预设的执行次数，根据计算得到的多个车身平面偏移量和多个车身立体偏移量进行综合计算，得到车身车框空间坐标偏移量；
根据所述车身车框空间坐标偏移量对车身车框涂布轨迹进行定位。
2.根据权利要求1所述的车身车框视觉定位方法，其特征在于，所述车身平面偏移量为根据所述2D车身图像中特征孔的坐标信息计算得到，所述车身立体偏移量为根据所述3D激光扫描图像中特征孔的坐标信息计算得到。
3.根据权利要求2所述的车身车框视觉定位方法，其特征在于，所述根据所述车身图像计算车身平面偏移量及车身立体偏移量，具体为：
将所述2D车身图像中特征孔的坐标信息与预设的标准模板数据进行比对，计算得到所述车身平面偏移量；
将所述3D激光扫描图像中特征孔的坐标信息与预设的标准模板数据进行比对，计算得到所述车身立体偏移量。
4.根据权利要求2或3所述的车身车框视觉定位方法，其特征在于，所述2D车身图像中特征孔的个数为2个；所述3D激光扫描图像中特征孔的个数为3个。
5.根据权利要求1所述的车身车框视觉定位方法，其特征在于，还包括：
将获取到的车身图像以及计算得到的车身车框空间坐标偏移量进行存储。
6.根据权利要求1所述的车身车框视觉定位方法，其特征在于，所述车身车框空间坐标偏移量包括前挡车框空间坐标偏移量和后挡车框空间坐标偏移量。
7.一种车身车框视觉定位装置，其特征在于，包括：
第一计算模块，用于获取视觉装置从预设的拍照位置拍摄的车身图像，并根据所述车身图像计算车身平面偏移量及车身立体偏移量；其中，所述视觉装置集成有3D激光扫描仪和2D相机；所述车身图像包括2D车身图像和3D激光扫描图像，所述车身平面偏移量为根据所述2D车身图像计算得到，所述车身立体偏移量为根据所述3D激光扫描图像计算得到；
第二计算模块，用于获取所述视觉装置从补正位置拍摄的车身图像，并根据所述车身图像计算车身平面偏移量及车身立体偏移量；
偏移计算模块，用于根据计算得到的多个车身平面偏移量和多个车身立体偏移量进行综合计算，得到车身车框空间坐标偏移量；
车身定位模块，用于根据所述车身车框空间坐标偏移量对车身车框涂布轨迹进行定位。
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