基于光幕测量的汽车轮毂螺孔识别方法、遮盖方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于产品孔洞检测与机械手控制技术领域，具体涉及一种基于光幕测量的 汽车轮毂螺孔识别方法、遮盖方法及系统。
【背景技术】
[0002] 随着我国汽车工业的快速发展，汽车轮毂作为汽车关键的上游零部件，需求量与 日倶增，轮毂企业生产规模扩大很快，每条轮毂生产线都需要大量的人力，传统的依靠人力 的生产方式已不能适应现代化轮毂生产的要求，而且轮毂型号的多元化也对轮毂生产企业 的自动化生产水平提出了更高的要求。
[0003] 在轮毂喷漆生产线上，一个轮毂需要经过三次喷漆，为了防止轮毂的螺孔（又称 PCD孔）中喷入油漆，从而导致车辆在行驶过程中因油漆热胀冷缩造成螺丝松动带来交通事 故，因而在轮毂喷漆过程中需要对螺孔遮盖。轮毂作为汽车重要的受力部件，是车辆在行驶 过程中的主要安全部件之一，对汽车的安全性能起着重要的作用，所以质量合格的轮毂对 行驶安全非常重要。
[0004] 对于现有的轮毂生产企业，在现有的工艺条件和技术背景下，每条轮毂喷漆生产 线上至少需要一个工人通过目测来对轮毂的型号、规格进行判别，并按照实际轮毂的螺孔 个数、位置快速放置用于遮挡的小球。由于轮毂型号逐渐多元化，导致工人劳动强度大，虽 然一定程度上满足了检测的需求，但由于轮毂生产线运转速度快、轮毂型号多、轮毂间区别 小等原因，带来了两个问题：一是工人工作环境单调、枯燥，长时间会产生视觉疲劳，易出 错;二是人工操作自动化程度低，生产效率低下，螺孔个数与位置识别率低、遮挡小球放置 慢，不能满足企业需求，增加了企业的生产成本。
[0005] 因此，国内的汽车轮毂生产企业目前都尚未实现汽车轮毂喷涂过程的螺孔自动 遮挡，单纯的人工操作费时费力且准确性低，可靠性差。
[0006] 申请号为201310342862.8的中国发明专利公开了一种基于X射线的轮毂检测系统 及其检测方法，该方法设有半自动缺陷检测、PLC机械控制与高压控制系统。具有能根据事 先创建轮毂型号工件数据库，在系统工作过程中自动调节轮毂拍摄位置及射线源强度，实 现轮毂缺陷的半自动检测。该系统利用X射线投射原理，采集轮毂图像，实现探伤检测。
[0007] 针对轮毂喷涂生产线的快速、实时性等特点，结合人工对轮毂型号分类、螺孔定 位、手动放置遮涂工具的方法，设计基于光幕测量技术与二维运动控制技术的汽车轮毂自 动化遮涂系统，将包含数据、数据处理、识别定位与运动控制、气动控制方面的技术。
【发明内容】
[0008] 本发明针对现有技术所存在的上述技术缺陷及不足，本发明提供了一种基于光幕 测量技术的多型号汽车轮毂PCD孔位置识别方法，能够快速实现对汽车轮毂PCD孔的识别， 可用于多种需要识别汽车轮毂PCD孔的场合。
[0009] 本发明同时提供了一种基于光幕测量的汽车轮毂PCD孔自动遮盖方法及其系统， 实现了汽车轮毂喷涂过程螺孔遮涂的自动化控制，提高了准确率与工作效率，降低了检测 人员的劳动强度。
[0010] -种基于光幕测量的汽车轮毂螺孔识别方法，包括：
[0011] (1)利用光幕传感器对汽车轮毂进行扫描，采集光幕传感器的阵列数据信息，并建 立轮毂扫描完成后所在位置的二维坐标系；
[0012] (2)从采集的阵列数据信息中提取光束对射导通的阵列数据信息，将提取的阵列 数据信息对应到二维坐标系中，得到若干个对射连续导通区域;这些对射连续导通区域与 扫描完成后轮毂上的通孔区域一一对应，这些通孔区域包括轮毂上的部分或整个扇形孔、 螺孔、中心孔等；
[0013] 步骤(2)中，提取的阵列数据信息一般为若干阵列二进制数据;每个陈列数据对应 某一扫描时间周期中对射导通的光束，对应到二维坐标系过程中，可根据对应光束的位置 信息、以及轮毂和光幕传感器相对远离速度计算得到对射连续导通区域中每个坐标扫描点 的坐标值；
[0014] (3)对得到的对射连续导通区域进行圆度检测，剔除非圆形的对射连续导通区域， 得到圆形对射连续导通区域;通过该步骤可以剔除部分或整个扇形孔的区域，保留圆形区 域；
[0015] (4)在圆形对射连续导通区域中去除中心孔对应的对射连续导通区域，得到与轮 毂螺孔位置对应的对射连续导通区域，计算得到的对射连续导通区域的中心点坐标，得到 螺孔的孔心坐标，完成对螺孔的识别。
[0016] 作为优选，所述光幕传感器内光束阵列方向垂直于光幕传感器扫描方向，光束方 向垂直于坐标系所在平面，X轴方向为光幕传感器内光束阵列方向，y轴方向为光幕传感器 扫描方向。采用该技术方案，方便了数据计算。
[0017] 步骤(1)中，当自动化生产线上的汽车轮毂运动到对应光幕检测工位时，光电传感 器触发光幕传感器工作，光幕传感器的光束发射端发射红外线，接收端开始接收发射端发 射的光束，从而产生一个长度、间隔固定的光线阵列，实现对运行中的汽车轮毂进行扫描。
[0018] 作为优选，步骤(3)中，每个对射连续导通区域由多段连续导通数据组成，每段连 续导通数据由若干扫描坐标点组成，对得到的所有对射连续导通区域进行圆度检测的方法 如下:针对当前对射连续导通区域，计算每段连续导通数据的中心位置的X坐标值，判断当 前对射连续导通区域内所有中心位置的X坐标值是否相同，如果相同，则该对射连续导通区 域为圆形对射连续导通区域。
[0019] 作为进一步优选，所述中心位置的X坐标值由下述两种方法中任一一种方法得到：
[0020] 方法一：当前段连续导通数据中，计算扫描坐标点的最大X坐标值和最小X坐标值 的平均值，该坐标值为所述中心位置的X坐标值；
[0021] 方法二：当前段连续导通数据中，计算所有扫描坐标点的X坐标值的平均值，该坐 标值为所述中心位置的X坐标值。
[0022] 两种方法中，方法一计算过程较为简单。
[0023] 作为优选，步骤(4)中，在圆形对射连续导通区域中去除中心孔对应的对射连续导 通区域的方法为：
[0024] (4-1)针对当前圆形对射连续导通区域，计算每段连续导通数据中包括的扫描坐 标点总数量；
[0025] (4-2)确定扫描坐标点总数量最大的连续导通数据，计算该段连续导通数据的扫 描坐标点总数量；
[0026] (4-3)判断计算得到扫描坐标点总数量是否小于设定数量，如果扫描坐标点总数 量大于或等于设定数量，则去除该圆形对射连续导通区域。
[0027] 设定数量的具体值，一般根据中心孔直径以及光幕传感器中光束间距有关，设定 数量一般小于等于中心孔直径与光束间距的商值，但是大于各类型号轮毂中最大螺孔的直 径与光束间距的商值。当然，也可直接计算扫描坐标点总数量最大的连续导通数据在X轴方 向上横跨的距离Λχ，然后将该横跨的距离Λχ与设定距离相比，该设定距离大于各类型号 轮毂中最大螺孔的直径，小于等于中心孔直径。
[0028] 本发明还提供了一种基于光幕测