汽车面差检测

概述 / Overview

"汽车面差检测"是 MDCS 在汽车主机厂的特色应用：在车身总装下线时，AGV 携带 3D 扫描设备绕车一圈，自动测量 相邻钣金件之间的间隙（gap）与高低差（flush），结果实时与设计公差比较，给出可视化的质量报告。

"Automotive panel-gap inspection" is an MDCS application in vehicle assembly: at end-of-line, an AGV with a 3D scanner circles the car body, automatically measuring gaps and flushness between adjacent panels and comparing against design tolerances in real time, producing a visual quality report.

应用背景 / Why

传统人工卡尺测量 慢、漏检、主观;
固定龙门 3D 扫描设备 成本高、占用厂房；
AGV 移动检测：低成本、高覆盖、可批量。

Manual feeler-gauge measurement is slow, inconsistent, subjective.
Fixed gantry 3D scanners are expensive and floor-space heavy.
An AGV-mounted scanner is cheap, comprehensive, batch-friendly.

系统组成 / Components

部件 / Part	规格 / Spec
AGV	全向或差速车，载重 ≥ 100 kg，运动平稳 / Omni or diff drive, payload ≥ 100 kg
3D 扫描仪 / 3D scanner	线激光或结构光，精度 ≤ 0.05 mm
多自由度云台 / Multi-DOF gimbal	让扫描器对准车身曲面 / orient scanner to panel surface
车型识别 / Vehicle ID	二维码 / RFID 读取来车的车型 + VIN
标定 / Calibration	扫描器外参 + 车型 CAD 对齐
上位系统 / Back-end	公差库 + 报告生成 + MES 对接

工作流程 / Workflow

车下线后停在指定工位，触发 AGV 启动检测任务。
AGV 读取车型 + VIN，加载对应 CAD 与公差库。
AGV 按预设路径绕车（前 / 侧 / 尾），每个测点暂停，云台精对位扫描器。
3D 扫描器拍摄局部点云，识别两块钣金件的特征边沿。
边沿之间的 最小距离 = 间隙；切线高度差 = 高低差。
与公差比较，标记 OK / NG。
完成后生成 彩虹图报告（绿 = OK，红 = NG，灰 = 无数据），并发到 MES。

Vehicle stops at the inspection station; AGV starts.
AGV reads VIN, loads matching CAD + tolerances.
AGV follows a per-model path: stop, orient, scan at each measurement point.
Extract edge features of adjacent panels.
Min distance between edges → gap; tangent height difference → flush.
Compare to tolerance; tag OK / NG.
Generate rainbow report (green / red / grey) and post to MES.

关键算法 / Algorithms

边沿提取 / Edge extraction: 从扫描点云中通过 法线突变检测钣金件边沿。
特征匹配 / Feature matching: 把当前扫描特征与 CAD 中的 nominal 特征关联。
3D 配准 / 3D registration: ICP 把扫描结果对齐到车身 CAD 坐标。
间隙计算 / Gap computation: 两条边沿点云的 最小距离；高低差用法向投影。
统计 / Stats: 多次重复测同一点的 σ；σ 大于阈值的测点视为不可信，标记 待复测。

MDCS 集成 / MDCS integration

Detour 端: AGV 全程需要 < ±10 mm 定位（在工位附近）；常用激光 SLAM + 反光板。
Clumsy 端: 自定义 `PanelInspect` Movement，控制云台 + 扫描器 + 在每个测点停 1 s。
Medulla 端: 扫描器作为 3D 相机插件，提供 点云 + 触发同步。
SimpleComposer 端: 业务插件 `BodyInspector`，定义车型 ↔ 测点 ↔ 公差的映射。
上位 MES: REST API 接收报告 + 触发返工流程。

精度链 / Precision chain

最终测量精度受三方约束：

误差源 / Error source	典型量级 / Typical
Detour 定位 / Localisation	±5 mm
云台机械重复 / Gimbal repeatability	±0.05 mm
扫描器自身精度 / Scanner intrinsic	±0.05 mm
标定残差 / Calibration residual	±0.1 mm
车体晃动 / Vehicle micro-motion	±0.1 mm

合成误差 ~0.3 mm，符合 OEM 通用 ±0.5 mm 间隙公差。

Synthesised error ≈ 0.3 mm, satisfies typical OEM ±0.5 mm tolerance.

限制 / Limitations

反光车漆 / Specular paint: 黑车与镜面漆面扫描效果差；建议下线前喷防反光临时涂层。
新车型上线 / New vehicle model intro: 必须先用 CMM 标定一份 golden 测点；流程不可省。
扫描器与车体距离敏感: 距离 < ±3 mm 内才能保精度；云台机械刚度要求高。
节拍 / Throughput: 完整一台车测 ~60–120 测点，AGV 节拍 ≈ 3–5 min；汽车工厂线节拍紧时需要多 AGV 并行。