[发明专利]基于零件位姿关系判异的车身装配质量在线诊断方法

权利要求书

1.一种基于零件位姿关系判异的车身装配质量在线诊断方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

1)采用车身装配关系与工艺信息提取模块，提取装配过程中的测点和夹具定位信息以及装配工艺信息，从设计图纸中提取零部件的设计尺寸、公差尺寸信息，提取装配顺序、装配过程中测点和夹具定位点的坐标工艺信息，并将信息录入工艺装配树中；

2)采用车身偏差数据预处理模块，根据步骤1)工艺装配树中的测点信息，对装配后的末端工位白车身进行测量，将测量得到的数据按照工艺装配树的顺序进行分类，并对数据进行处理，将超差严重或者数据缺失的测点坐标剔除并重新测量，结果输出；

3)采用基于零件位姿关系判异的在线诊断模块，将步骤2)中预处理得到的实测偏差数据与步骤1)工艺装配树中零件信息设计公差进行比较确定缺陷零件，并从步骤1)工艺装配树中提取所有涉及工位，利用零件间相对位置判异的方法，实现故障工位的诊断，在故障工位内通过对缺陷零件上关键测点间相对距离的判异，实现工位内零件自身缺陷的诊断；同时根据工位内位姿偏差关系模型，确定其失效模式，实现对夹具的故障诊断，并指导装配系统维护策略的制定。

2.根据权利要求1所述的基于零件位姿关系判异的车身装配质量在线诊断方法，其特征在于，所述步骤3)的具体步骤如下：

(1)缺陷零件确定：对车身末端工位测点数据进行分析，设M_ijk为车身装配过程中第i个工位上第j个零件上的第k个测点，i＝1，2，...，a；j＝1，2，...，b_i；k＝1，2，...，n_ij，其中a为工位个数，b_i为第i个工位上的零件个数，n_ij为第i个工位上第j个零件上的测点个数，设测点M_ijk的测量偏差和公差分别为V_ijk和T_ijk，通过各测点偏差V_ijk与其公差T_ijk的比较，若该零件上超差测点数大于等于n_ij0，则判定该零件为缺陷零件，其中n_ij0为设定的允许超差的测点个数；

(2)潜在故障工位提取：利用车身装配关系树中自上而下提取上述缺陷零件相关的所有工位为潜在故障工位；

(3)局部坐标系的建立：根据车身装配关系，从缺陷零件所涉及的第一个装配工位i处开始建立所涉及所有的部件的代表其位姿的局部坐标系P_ij，在定位方案为孔销定位时，原点为(x₀，y₀，z₀)，x轴为(xx，yx，zx)＝(x₁-x₀，y₁-y₀，z₁-z₀)，y轴为(xy，yy，zy)＝(-(yx*yy+zx*(z₂-z₀))/xx，1，z₂-z₀)，z轴为(xz，yz，zz)＝(((yx*zy-yy*zx)/(xx*yy-xy*yx))*zz，((xx*zy-xy*zx)/(yx*xy-yy*xx))*zz，1)，其中(x₀，y₀，z₀)为四向销附近测点的坐标，(x₁，Y₁，z₁)为二向销附近测点的坐标，z₂为定位块A₁附近的测点的z向坐标；

(4)位姿关系的判异方法：通过计算零件C_ij和C_il的六个自由度即沿坐标轴方向的三个平动(Δx，Δy，Δz)和绕坐标轴的三个转动之间的相对位置关系，得到零件C_ij和C_il之间的相对位置关系[C_ij-C_il]，其中j≠/，l＝1，2，...，n_ij，n_ij为第i个工位上零部件个数；计算缺陷零件所在工位上所有零部件的相对位置关系[C_i*j-C_i*l]，其中i*为缺陷零部件所在工位，输出相对位置关系矩阵判异标准为如果实际相对位置关系[C_i*j-C_i*j]与其标准距离[C_i*j-C_i*l]_s之间的变化量中的六个参数值均小于等于设定阈值ε_j*，j-l即ε_i*，j-l的值根据实际生产状况做出调整，即判定该两个零件装配合格，并在判异矩阵R中零件C_i*j与C_i*l的位置关系处置0，否则置1：矩阵R为一个n_ij×n_ij的矩阵，对角线元素全部以*表示，矩阵中第u行第v列(u≠v)元素为1则代表第i个工位的第u个零件和第v个零件的装配存在故障，若为0则无故障；如果矩阵R中第v列元素除对角线外全部为1，则在该工位中v零件装配存在故障；根据此方法从故障零件所涉及的第一个工位开始判断，找出所有故障工位；

(5)工位内故障诊断：在步骤(4)所确定的工位内，首先判断来料零件是否存在制造缺陷，对缺陷零件进行距离判异，计算缺陷零件上各测点间的距离d^c＝d(M_ij*k，M_ij*k′)，k′≠k，k＝1，2，...，n_ij*，k′＝1，2，...，n_ij*，其中n_ij*为第i个工位上缺陷零件j^*上的测点个数，判异标准为实测距离d^c与其标准距离之差的绝对值小于设定阈值ε^c，即判定该零件为合格来料零件，即|d^c-d^c*|＜ε^c，ε^c的值可以根据实际生产状况做出调整，可取大批量生产后若干台样车的相同零件测点间距离的平均值，同时考虑夹具定位失效，如果仅有一个故障工位C_ij*则根据该故障零件的局部坐标系与其标准坐标系的变化量[C_ij*-C_ij*s]，根据其六个自由度的变化量结合故障模式匹配表得到其失效模式，其中C_ij*s为第i个工位上缺陷零件j^*标准状态下的坐标系；如果有多个故障工位时，根据其相对位姿的变化量Δ{[C_ij*-C_il]，[C_ij*-C_il]_s}结合故障模式匹配表得到其失效模式可以得到其失效模式；

(6)工艺系统维护：针对步骤(5)的诊断结果对定位失效的工装夹具进行维护。