李宇

摘 要：為了實現(xiàn)工業(yè)領(lǐng)域汽車密封條裝配的在線檢測，筆者利用機器視覺和計算機控制技術(shù)，對圖像拼接、特征提取和模式識別算法進(jìn)行了分析和處理，最后實現(xiàn)了汽車密封條總成的自動識別。實踐證明，該方法是可行的，是實用的。

關(guān)鍵詞：機器視覺;車輛密封條;圖像拼接

中圖分類號：TP399文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-1064（2021）09-0-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.09.043

在國外，機器視覺在工業(yè)測試領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在國內(nèi)半導(dǎo)體和電子工業(yè)中，機器視覺應(yīng)用本身屬于新興領(lǐng)域[1]，產(chǎn)品技術(shù)普及還不夠，只是低端應(yīng)用。但到目前為止，對梁裝配孔的自動檢測還沒有專門的研究。

沖壓模具和鉆床是我國汽車廠加工縱梁裝配孔的常用方法。這些方法容易產(chǎn)生泄漏現(xiàn)象。目前，縱梁裝配過程中主要采用人工檢查。該方法很難滿足工業(yè)生產(chǎn)自動化的要求[2]。該測試系統(tǒng)采用機器視覺技術(shù)，可以快速、準(zhǔn)確地檢測裝配工藝孔，使勞動生產(chǎn)率和可靠性得到了很大的提高。

1 車輛密封系統(tǒng)組成

汽車密封系統(tǒng)主要包括車門蓋密封、玻璃環(huán)密封、車身搭接密封、車身開口密封或塞子密封。密封條可分為軟篷密封件、門框密封件、擋風(fēng)玻璃密封件、側(cè)窗密封件、天窗密封件、車門密封窗導(dǎo)槽密封件、水杯、行李廂密封件等[3]。

2 車門密封結(jié)構(gòu)

車門系統(tǒng)的密封，主要包括車門與車門之間的密封、車門與車身側(cè)壁之間的密封、窗框與車門玻璃之間的密封。無論密封位置如何，密封系統(tǒng)一般采用橡膠密封條將駕駛室與駕駛室外部隔離，防止雨水、灰塵、風(fēng)和噪音進(jìn)入駕駛室，防止部件間的振動、碰撞和異響，尤其是鈑金零件[4]。密封件的主要性能要求如下：

首先，密封條的形狀不應(yīng)影響所用的變形，外觀不應(yīng)有影響產(chǎn)品外觀和性能的氣泡、表皮裂紋、表皮損傷和膠水缺陷。如有骨架材料，不得外露。

其次，植絨均勻，表面清潔，絨毛不脫落，膠渣外露，浮布或被覆布不允許與基布分離。

另外，角焊縫寬度不大于3 mm，焊縫錯位不大于0.5 mm。焊縫毛刺修整后，允許有高度不大于0的殘余毛刺。允許有5 mm的光潔度標(biāo)記，但不得損壞熔合接頭周圍的區(qū)域。此外，其具有良好的耐候性和耐老化性，無需低溫固化，易于擠壓成型，易于組裝，與油漆表面接觸無污染。

密封接頭部分。在閘門密封系統(tǒng)中，共有三種類型的密封條。主要用于密封窗框和側(cè)墻上端。線路邊緣的主要功能是防塵和防雨。截面主要用于車門二次密封，側(cè)墻下端密封防水，這也是外部雜質(zhì)進(jìn)入駕駛室的最后一道防線[5]。在一些高質(zhì)量的車輛上有第三種密封，廣泛應(yīng)用于海綿橡膠中空密封、金屬板與硬橡膠連接的金屬框架。橡膠型材彈性好，關(guān)門時對門的反作用力小，密封效果好，安裝布置方便[6]。

門框密封條通氣孔的設(shè)計直徑一般為3 mm～4 mm，間距為100孔，±10 mm。排氣口的位置應(yīng)設(shè)置在非密封面上。如果門框密封條被壓縮，則按下通風(fēng)口。為防止關(guān)門時出風(fēng)口堵塞，造成關(guān)門力大、關(guān)門異響，門框密封條泡沫壁厚一般為1.3 mm～2 mm;為降低彈性，密封條中間泡沫壁厚應(yīng)減少0.2 mm～0.5 mm，以確保關(guān)門時車門流暢關(guān)閉，避免因門框密封條泡沫壁過厚導(dǎo)致的關(guān)門時車門關(guān)閉不牢固問題發(fā)生。

2.1 典型的車門密封結(jié)構(gòu)

前后車門的密封件相同，根據(jù)密封條的安裝位置，可分為車門密封條和門框密封條。根據(jù)門框結(jié)構(gòu)形式的不同，可分為整體沖壓和整體軋制。上梁區(qū)密封條形狀不同，密封段也不同[6]。

典型截面：整體沖壓門截面。

整體沖壓閘門斷面設(shè)計應(yīng)考慮的主要因素如下：

多孔門的整體密封段由內(nèi)板和外板焊接而成。密封段主要由三個接頭組成。第一密封件由上蓋外板和門窗框上的密封條組成，密封條固定在門窗框的燈條上;第二個密封件是通過壓縮上蓋的外板和門窗框的密封條形成的。第三個密封件由門框密封條和壓縮的車門內(nèi)板組成。

典型斷面：整體式滾柱閘門斷面。

整體式滾柱閘門斷面設(shè)計考慮如下：

門板內(nèi)側(cè)與門框密封條之間的泡沫壓縮量，一般設(shè)計為泡沫高度的1/3～1/2，一般為3 mm～3.5 mm。壓縮量大，容易產(chǎn)生較大的關(guān)閉力;少量壓縮，容易造成密封不良。門框密封條U形開口內(nèi)門檻與側(cè)墻擋洞口的配合尺寸，一般為2.5 mm～4 mm。如果設(shè)計太小，很容易產(chǎn)生松粘;如果設(shè)計過大，很容易產(chǎn)生安裝困難。

2.2 CAE分析

完成汽車密封系統(tǒng)的截面后，應(yīng)進(jìn)行CAE模擬分析，以確保沒有彎曲、擠壓、變形。閘門密封條主要由橡膠、海綿金屬骨架等組成，在關(guān)門過程中，密封條會產(chǎn)生彈力排出密封條間的空氣，然后緊密貼合，實現(xiàn)良好的密封性能[7]。密封條的彎曲和起皺不僅影響外觀，還影響車門的關(guān)閉力。因此，在CAE分析過程中，密封條的擠壓力必須均勻[8]。

3 門洞密封條結(jié)構(gòu)

3.1 按氣泡管類型

根據(jù)泡管的形狀，門洞密封條可分為三種：雙泡管密封條、單泡管密封條和無泡管密封條，雙泡密封條主要用于單通道密封結(jié)構(gòu)。

3.2 按斗篷類型

根據(jù)涂層的形狀，門洞密封條可分為隱藏式、外觀式和整體隱藏式三種。三種密封條形狀根據(jù)其與內(nèi)部的關(guān)系，在裝配順序上是不同的[9]。

3.3 外觀效果劃分

門洞密封條按外觀效果可分為六種形式：橡膠黑面、滾花、立條、彩色膠、包裝布、自粘布。橡膠黑色密封條直接擠出，無需特殊外觀處理;所述滾花密封條是通過增加滾花輥，將涂層表面擠壓到模具外板上擠壓而成，所述垂直條的密封條是通過模具將涂層表面的海綿膠共擠而成[10]。其是將彩色膠擠壓而成，用高溫膠粘劑擠壓織物涂層密封條，用口腔模具將自粘布密封條與海綿共擠而成。

3.4 角度形狀

根據(jù)角度的類型，門洞密封條可分為有角密封條和無角密封條。僅用于卷簾門框結(jié)構(gòu)，門洞密封條的角度與密封角度成正比。采用壓力射流密封氣泡補償滾筒窗框密封面的缺陷;門洞密封條無角度，但在門窗框拐角處安裝塑料密封套作為密封面。

4 門洞密封條設(shè)計

卷簾門框門洞密封條的設(shè)計主要包括型材結(jié)構(gòu)、角鋼結(jié)構(gòu)和輕量化設(shè)計。

4.1 斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計

門洞密封條采用整體復(fù)合擠壓工藝，主密封材料采用三元乙丙橡膠，泡管密封材料采用三元乙丙海綿。采用金屬材料（鋼帶/鋁帶）作為骨架材料，在氣泡管表面噴涂薄膜或涂層，提高耐磨性，避免密封條的磨損。

4.2 角鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計

門洞密封條的拐角材料主要是EPDM密封膠，拐角材料是EPDM海綿膠。長期使用后，海綿膠壓縮變形嚴(yán)重，密封條出現(xiàn)明顯孔洞。角接容易產(chǎn)生密封不良;當(dāng)接頭角度較大時，容易產(chǎn)生變形和開裂問題。

在門洞密封條的角形外觀中，角泡遵循密封連續(xù)性規(guī)律。氣泡的外觀形狀與密封條相同，但氣泡流與板相匹配，更有利于角度的穩(wěn)定[11]。

4.3 輕量級設(shè)計

汽車輕量化是提高汽車動力性能、降低油耗、節(jié)約材料的關(guān)鍵。因此，選擇門洞密封條的材料是非常重要的。采用微泡沫海綿密封膠代替密封膠，以降低金屬框架的厚度，可實現(xiàn)門開口密封條材料的輕質(zhì)化。EPDM微泡由1.3 mg·M-3下降到0.7 mg·M-3～1.0 mg·M-3;金屬骨架厚度可由0.5 mm減至0.35 mm～0.45 mm;密封條的角度材料也可由原EPDM壓實機調(diào)整為熱塑性硫化膠，使其密度由1.3 mg·M-3降低到0.9 mg·M-3，角質(zhì)量降低。其還可以改善EPDM注塑時密封角的外觀，避免避免使用過程中毛刺現(xiàn)象發(fā)生。

5 結(jié)語

機器視覺檢測設(shè)計在汽車密封條裝配檢驗中的應(yīng)用是可行的、方便的，但任何設(shè)計都必須參考相應(yīng)的法規(guī)要求、設(shè)計實例、CAE仿真分析等，以優(yōu)化和完善設(shè)計，滿足客戶的需要。汽車密封系統(tǒng)設(shè)計中，考慮客戶的使用感受變得越來越重要，因為這會直接影響到客戶的使用性能。汽車密封系統(tǒng)存在許多不確定性，與零件結(jié)構(gòu)設(shè)計不同，汽車密封系統(tǒng)，特別是開式密封系統(tǒng)，可以通過快速零件進(jìn)行驗證。必須重復(fù)仿真和分析，以充分暴露問題。另外，后期密封問題主要是一個綜合性問題，涉及到許多相關(guān)部分。因此，為了設(shè)計出合格的密封件，必須要考慮零件的設(shè)計要求和潛在風(fēng)險。

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