高级汽车的高级质检

配置26台数码相机的高性能成像系统将运动性多用途汽车带到了最终检测

在德国兰茨胡特的BMW工厂,现场的检测设备正用Allied Vision Technologies的数码相机为MINI Countryman公司检测仪表盘托架的框架。这个步骤通常被人们忽略,但由于仪表盘被安装在托架上,此步骤其实在车辆的安全性,质量以及质感上扮演着重要的角色。一些重要部件,如驾驶杆和膝部安全气囊模块,都属于这个配件装置的一部分。除此之外,控制板的几何形状也必须与汽车的内部结构完美契合,以取得高质量的自定义装配和运输。

多角度三维测量

Ziemann & Urban, 一家位于巴伐利亚州Moosinning市的检测自动化专业公司与宝马集团签订了合约,并开发建造了一个用于托架几何形状检测的自给型检测室。过去的20年来,Ziemann & Urban已经成为一家为自动化检测和质量保证提供全套解决方案的成熟承办商。他们拥有35人的团队为多个领域设计测试和测量系统,最显著的是汽车业,塑料业,半导体和医疗技术业。
宝马的测试系统必须在生产过程中和生产环境内为托架尺寸的测量提供100% 的准确率。连接点的位置——如安全气囊和驾驶杆的空间——必须进行三维测量。此外,系统还须监测内部和其他零件是否有蛀孔和开裂。全套测量应在5秒内自动完成。同时,安装需在两种产品上进行检验——即左手驾驶和右手驾驶两种模式。
另外一个技术挑战则是多角度测量。由于构件呈现钩角,所以不是所有的测试点都可以只通过一个角度被检测到。因此,系统引入了一个机械旋转的支持框架。这样相机就可以看到需要被检测的隐藏点。

“镜子,镜子,在墙上…”

通过对被检物和相机极度精确的调节,并灵活应用背景照明和倾斜的平面镜,Ziemann & Urban可以不再十分精确地操控支持框架。“机械移动一个物体,无论技术上操作得有多好,都会有兼容性问题,并会给三维测量的精准性带来不良效果,”Markus Urban, Ziemann & Urban的项目经理解释道,“废除操作可以使测量过程更为简单迅速。”
仪表盘托架被放置并固定在一个定制仪器上。这样做消除了由于错误定位而使测量失败的可能性。为了进行3D测量,系统使用了两套由8台VGA分辨率FireWire相机组成的相机组——每8台分别用于左手驾驶模型和右手驾驶模型。凭借数台激光投影仪,物体的几何形状就突显在图像上。测量点则被LED灯光和背景灯光照亮。
为了检测是否存在蛀孔和开裂,系统安装了6台拥有125万至500万分辨率的FireWire相机,从而能够从头到尾检测零件——同时还在需要的地方使用倾斜的平面镜。固定装置上的光盒从下方照亮图像,蛀孔就被照亮而突显出来。另外四台VGA分辨率相机则从上方检测角度测试点。
在所有相机中,激光发射器和照明元件被永久性安装在系统上,且被测物也不被移动。Ziemann & Urban满足了宝马集团所有有关测量精确性的要求。甚至因温度影响产生的偏离也通过专门分离相机上的仪器,持续监控零件、测量仪器和环境温度而得到了弥补。其结果就是测量值精确到了25微米,而这个结果通常只能在空调检测室内被达到。同时循环分析在有规律的间隔内进行,确保了测量的精确性。
测量结果被储存在数据库里并被分配到每个单一部件。为了实行这项功能,系统读出每个零件的数据基质编码然后储存相应的测量数值。

MINI的迷你相机


测量室总共用了26台数码相机。在相机选择上,Ziemann & Urban选用了Allied Vision Technologies的FireWire相机。
16台AVT Guppy F-033 单色VGA分辨率相机负责配有激光线的3D测量。Guppy是一款特别小巧经济的工业相机,并配有FireWire(IEEE 1394a)接口。它的尺寸为42 x 30 x 30毫米,是市场上最小的机械视觉相机之一。
至于检测是否存在蛀孔,系统运用了6台拥有125万至500万分辨率的AVT Stingray 单色相机(Stingray F-125, F-201 和 F-504)。Stingray 是一款用于工业成像,非常高性能的模块化相机。
4台AVT Guppy F-036 单色相机负责传统检测。和Guppy F-033一样, Guppy F-036也是一款VGA相机。但不同于它的姐妹模型,Guppy F-036应用支持高动态范围模式的CMOS传感器,特别适合高对比度应用。
“我们有很多原因选择AVT相机,”Urban解释说,“由于结构紧凑,Guppy能完美地与26台相机所在的位置结合并完成安装。它的FireWire接口特别适合这样一个多相机系统。只要一根缆线,相机就可接通电源并经由Software Trigger调控,同时传输图像。另外,我们与Allied Vision Technologies合作了很多年。它们证实了自己相机的质量和可靠性。”
系统通过Ziemann & Urban的ZVIS 4300成像系统,在系统计算机上评估相机图像。ZVIS 4300因它方便且Windows兼容的接口以及易于理解的功能而卓越非凡。应用全球尺度函数,它特别适合3D定位。Ziemann & Urban’s ZMESS软件对测量过程拟定了全套掌控。凭借这个软件,系统还评估其他传感器(DMC,温度传感器),且评估结果被发布在零件的3D模型上。最后,这些结果进入宝马的数据库。

百分之百的质量控制


自2010年上半年起,BMW在兰茨胡特的分部就已成功运用了该安装系统。每天有数百个仪表盘托架被检测。“我们为能用我们的检测系统来保证宝马质量而感到骄傲。”Markus Urban说。