機器視覺檢測技術在汽車密封條裝配檢測中的應用

李宇

摘 要：為了實現工業領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，對圖像拼接、特征提取和模式識別算法進行了分析和處理，最后實現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。

關鍵詞：機器視覺;車輛密封條;圖像拼接

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

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.09.043

在國外，機器視覺在工業測試領域得到了廣泛的應用。在國內半導體和電子工業中，機器視覺應用本身屬于新興領域[1]，產品技術普及還不夠，只是低端應用。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。這些方法容易產生泄漏現象。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生產自動化的要求[2]。該測試系統采用機器視覺技術，可以快速、準確地檢測裝配工藝孔，使勞動生產率和可靠性得到了很大的提高。

1 車輛密封系統組成

汽車密封系統主要包括車門蓋密封、玻璃環密封、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、擋風玻璃密封件、側窗密封件、天窗密封件、車門密封窗導槽密封件、水杯、行李廂密封件等[3]。

2 車門密封結構

車門系統的密封，主要包括車門與車門之間的密封、車門與車身側壁之間的密封、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、風和噪音進入駕駛室，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，密封條的形狀不應影響所用的變形，外觀不應有影響產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的光潔度標記，但不得損壞熔合接頭周圍的區域。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。在閘門密封系統中，共有三種類型的密封條。主要用于密封窗框和側墻上端。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，側墻下端密封防水，這也是外部雜質進入駕駛室的最后一道防線[5]。在一些高質量的車輛上有第三種密封，廣泛應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計直徑一般為3 mm～4 mm，間距為100孔，±10 mm。排氣口的位置應設置在非密封面上。如果門框密封條被壓縮，則按下通風口。為防止關門時出風口堵塞，造成關門力大、關門異響，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減少0.2 mm～0.5 mm，以確保關門時車門流暢關閉，避免因門框密封條泡沫壁過厚導致的關門時車門關閉不牢固問題發生。

2.1 典型的車門密封結構

前后車門的密封件相同，根據密封條的安裝位置，可分為車門密封條和門框密封條。根據門框結構形式的不同，可分為整體沖壓和整體軋制。上梁區密封條形狀不同，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計應考慮的主要因素如下：

多孔門的整體密封段由內板和外板焊接而成。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計考慮如下：

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

2.2 CAE分析

完成汽車密封系統的截面后，應進行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，在關門過程中，密封條會產生彈力排出密封條間的空氣，然后緊密貼合，實現良好的密封性能[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 門洞密封條結構

3.1 按氣泡管類型

根據泡管的形狀，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構。

3.2 按斗篷類型

根據涂層的形狀，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其與內部的關系，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。僅用于卷簾門框結構，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 門洞密封條設計

卷簾門框門洞密封條的設計主要包括型材結構、角鋼結構和輕量化設計。

4.1 斷面結構設計

門洞密封條采用整體復合擠壓工藝，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 角鋼結構設計

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，海綿膠壓縮變形嚴重，密封條出現明顯孔洞。角接容易產生密封不良;當接頭角度較大時，容易產生變形和開裂問題。

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

4.3 輕量級設計

汽車輕量化是提高汽車動力性能、降低油耗、節約材料的關鍵。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，可實現門開口密封條材料的輕質化。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象發生。

5 結語

機器視覺檢測設計在汽車密封條裝配檢驗中的應用是可行的、方便的，但任何設計都必須參考相應的法規要求、設計實例、CAE仿真分析等，以優化和完善設計，滿足客戶的需要。汽車密封系統設計中，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。汽車密封系統存在許多不確定性，與零件結構設計不同，汽車密封系統，特別是開式密封系統，可以通過快速零件進行驗證。必須重復仿真和分析，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，涉及到許多相關部分。因此，為了設計出合格的密封件，必須要考慮零件的設計要求和潛在風險。

參考文獻

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