[01519658]高质量汽车制造视觉检测成套技术及应用

以高性能检测手段驱动工艺迭代、提升产品质量、满足多样化定制要求,已成为提升中国制造核心竞争力的必然选择和迫切需求。视觉检测方法具有信息量大、实时性好、非接触等突出原理优势,但在工业制造领域,受限于现场光照、电磁、结构的多样性、复杂性,视觉检测技术的应用呈现零散、局部、辅助的特点,不成体系,无法形成对先进制造工艺技术的系统支撑,已成为严重制约我国高端制造业升级转型的难题焦点和关键瓶颈。 面向汽车车身及关键零部件尺寸测量需求,研发了应用于离线精细化测量的自动蓝光扫描系统及应用于在线快速测量的视觉跟踪式绝对测量系统;面向汽车制造过程自动化效率提升需求,研发了应用于工业机器人自动上下料、自动装配、自动切割等的视觉引导系统： （1）项目研发的自动蓝光扫描系统在1000*700mm传感器视场范围内精度可达±0.03mm,单幅扫描测量时间小于0.5s,通过摄影测量拼接技术可实现5m范围内±0.1mm的整体测量精度,且支持各类孔、切边、棱线等特征测量,支持点云、灰度测量算法,系统测量精度、测量效率与测量功能均处于国际先进水平。 （2）项目研发的视觉跟踪式绝对测量系统可实现±0.03mm的传感器测量精度,系统测量重复性为0.25mm,测量精度可达±0.2mm,传感器精度与系统测量精度处于国际领先水平。 （3）项目研发的工业机器人视觉引导系统可实现工件在±100mm位置移动范围、±5°角度移动范围的准确定位及抓取,工件位置定位精度可达±0.5mm、姿态定位精度可达±0.1°,设备平均无故障间隔时间可达5万小时、平均故障修复时间15分钟,系统定位精度及引导纠偏范围均处于国际领先水平。 成果的创新性和先进性体现在以下几个方面： （1）提出了几何特征视觉检测原理与方法,建立了基于相位偏折镜面反射特征和基于智能动态光栅调制的复杂曲面特征的检测方法,实现了具有复杂结构、多材质及现场环境自适应能力的多维/多类型数据高质量获取,实现了原理创新,具有广阔的应用前景。 （2）提出了视觉检测精度控制技术与误差补偿方法,突破了在线环境下精度控制场构建、视觉绝对测量和工业机器人误差补偿的技术难点,解决了测量精度、测量范围、测量自动化之间的矛盾,为高精度视觉检测系列化产品的开发奠定了坚实的基础。 （3）提出了基于视觉信息使能的机器人智能感知与控制方法,解决了混叠复杂场景下各类零件高精度视觉定位定姿及机器人快速轨迹规划与碰撞检测难题,构建了基于视觉多参数实时反馈的工业机器人自主精确引导方法,实现了视觉检测技术与制造装备深度融合。 （4）建立了工业视觉检测信息大规模、多层次、智能分析诊断体系,构建了核心要素在线检、关键要素线边抽检、全要素离线精检的三层立体式解决方案,解决了各级检测结果互联互通、关联分析及综合诊断问题,研制出具有自主知识产权的视觉检测系列化产品,经权威机构检测主要技术指标达到国际同类产品的先进水平。 本项目研究成果形成了几何尺寸在线测量系统、视觉引导系统、涂胶检测系统、蓝光三维扫描系统、间隙面差测量系统、缺陷检测系统、漆面检测系统等十余款成套产品,广泛应用于汽制造领域,从2016年易思维公司成立至今,累计为客户提供1837套各类型测量设备,累计合同额达7.28亿。近3年企业新增收入39360.03万元,新增利税27775.70万元。易思维构建并形成了面向汽车制造冲、焊、涂、总四大工艺的一系列标准化产品,实现了系统化视觉检测应用,产品覆盖国内80%以上的主要汽车制造基地,成功打破国外品牌在该领域的长期垄断局面,成为上汽大众、上汽通用、一汽大众等国内绝大多数主流汽车整车厂及零部件工厂的优选供应商,并连续四年占据国内汽车制造机器视觉细分市场头部位置,积极推动了国内汽车制造行业围绕机器视觉技术开展的智能化升级进程。并且,易思维产品已走出国门,在美国、德国、波兰、捷克等地的主机厂中落地生根。 项目成果除上述已推广的应用领域之外,还具有其它广泛的潜在应用领域,如航天航空、船舶制造、轨道交通等行业。项目团队将继续创造条件,推动相关技术的产业落地,具有广泛的应用前景,在已有的理论基础上加强技术实施和产业升级,进一步丰富完善理论,指导未来实践应用。