机器视觉检测技术在汽车密封条装配检测中的应用

李宇

摘 要：为了实现工业领域汽车密封条装配的在线检测，笔者利用机器视觉和计算机控制技术，对图像拼接、特征提取和模式识别算法进行了分析和处理，最后实现了汽车密封条总成的自动识别。实践证明，该方法是可行的，是实用的。

关键词：机器视觉;车辆密封条;图像拼接

中图分类号：TP399文献标识码：A文章编号：1674-1064（2021）09-0-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.09.043

在国外，机器视觉在工业测试领域得到了广泛的应用。在国内半导体和电子工业中，机器视觉应用本身属于新兴领域[1]，产品技术普及还不够，只是低端应用。但到目前为止，对梁装配孔的自动检测还没有专门的研究。

冲压模具和钻床是我国汽车厂加工纵梁装配孔的常用方法。这些方法容易产生泄漏现象。目前，纵梁装配过程中主要采用人工检查。该方法很难满足工业生产自动化的要求[2]。該测试系统采用机器视觉技术，可以快速、准确地检测装配工艺孔，使劳动生产率和可靠性得到了很大的提高。

1 车辆密封系统组成

汽车密封系统主要包括车门盖密封、玻璃环密封、车身搭接密封、车身开口密封或塞子密封。密封条可分为软篷密封件、门框密封件、挡风玻璃密封件、侧窗密封件、天窗密封件、车门密封窗导槽密封件、水杯、行李厢密封件等[3]。

2 车门密封结构

车门系统的密封，主要包括车门与车门之间的密封、车门与车身侧壁之间的密封、窗框与车门玻璃之间的密封。无论密封位置如何，密封系统一般采用橡胶密封条将驾驶室与驾驶室外部隔离，防止雨水、灰尘、风和噪音进入驾驶室，防止部件间的振动、碰撞和异响，尤其是钣金零件[4]。密封件的主要性能要求如下：

首先，密封条的形状不应影响所用的变形，外观不应有影响产品外观和性能的气泡、表皮裂纹、表皮损伤和胶水缺陷。如有骨架材料，不得外露。

其次，植绒均匀，表面清洁，绒毛不脱落，胶渣外露，浮布或被覆布不允许与基布分离。

另外，角焊缝宽度不大于3 mm，焊缝错位不大于0.5 mm。焊缝毛刺修整后，允许有高度不大于0的残余毛刺。允许有5 mm的光洁度标记，但不得损坏熔合接头周围的区域。此外，其具有良好的耐候性和耐老化性，无需低温固化，易于挤压成型，易于组装，与油漆表面接触无污染。

密封接头部分。在闸门密封系统中，共有三种类型的密封条。主要用于密封窗框和侧墙上端。线路边缘的主要功能是防尘和防雨。截面主要用于车门二次密封，侧墙下端密封防水，这也是外部杂质进入驾驶室的最后一道防线[5]。在一些高质量的车辆上有第三种密封，广泛应用于海绵橡胶中空密封、金属板与硬橡胶连接的金属框架。橡胶型材弹性好，关门时对门的反作用力小，密封效果好，安装布置方便[6]。

门框密封条通气孔的设计直径一般为3 mm～4 mm，间距为100孔，±10 mm。排气口的位置应设置在非密封面上。如果门框密封条被压缩，则按下通风口。为防止关门时出风口堵塞，造成关门力大、关门异响，门框密封条泡沫壁厚一般为1.3 mm～2 mm;为降低弹性，密封条中间泡沫壁厚应减少0.2 mm～0.5 mm，以确保关门时车门流畅关闭，避免因门框密封条泡沫壁过厚导致的关门时车门关闭不牢固问题发生。

2.1 典型的车门密封结构

前后车门的密封件相同，根据密封条的安装位置，可分为车门密封条和门框密封条。根据门框结构形式的不同，可分为整体冲压和整体轧制。上梁区密封条形状不同，密封段也不同[6]。

典型截面：整体冲压门截面。

整体冲压闸门断面设计应考虑的主要因素如下：

多孔门的整体密封段由内板和外板焊接而成。密封段主要由三个接头组成。第一密封件由上盖外板和门窗框上的密封条组成，密封条固定在门窗框的灯条上;第二个密封件是通过压缩上盖的外板和门窗框的密封条形成的。第三个密封件由门框密封条和压缩的车门内板组成。

典型断面：整体式滚柱闸门断面。

整体式滚柱闸门断面设计考虑如下：

门板内侧与门框密封条之间的泡沫压缩量，一般设计为泡沫高度的1/3～1/2，一般为3 mm～3.5 mm。压缩量大，容易产生较大的关闭力;少量压缩，容易造成密封不良。门框密封条U形开口内门槛与侧墙挡洞口的配合尺寸，一般为2.5 mm～4 mm。如果设计太小，很容易产生松粘;如果设计过大，很容易产生安装困难。

2.2 CAE分析

完成汽车密封系统的截面后，应进行CAE模拟分析，以确保没有弯曲、挤压、变形。闸门密封条主要由橡胶、海绵金属骨架等组成，在关门过程中，密封条会产生弹力排出密封条间的空气，然后紧密贴合，实现良好的密封性能[7]。密封条的弯曲和起皱不仅影响外观，还影响车门的关闭力。因此，在CAE分析过程中，密封条的挤压力必须均匀[8]。

3 门洞密封条结构

3.1 按气泡管类型

根据泡管的形状，门洞密封条可分为三种：双泡管密封条、单泡管密封条和无泡管密封条，双泡密封条主要用于单通道密封结构。

3.2 按斗篷类型

根据涂层的形状，门洞密封条可分为隐藏式、外观式和整体隐藏式三种。三种密封条形状根据其与内部的关系，在装配顺序上是不同的[9]。

3.3 外观效果划分

门洞密封条按外观效果可分为六种形式：橡胶黑面、滚花、立条、彩色胶、包装布、自粘布。橡胶黑色密封条直接挤出，无需特殊外观处理;所述滚花密封条是通过增加滚花辊，将涂层表面挤压到模具外板上挤压而成，所述垂直条的密封条是通过模具将涂层表面的海绵胶共挤而成[10]。其是将彩色胶挤压而成，用高温胶粘剂挤压织物涂层密封条，用口腔模具将自粘布密封条与海绵共挤而成。

3.4 角度形状

根据角度的类型，门洞密封条可分为有角密封条和无角密封条。仅用于卷帘门框结构，门洞密封条的角度与密封角度成正比。采用压力射流密封气泡补偿滚筒窗框密封面的缺陷;门洞密封条无角度，但在门窗框拐角处安装塑料密封套作为密封面。

4 门洞密封条设计

卷帘门框门洞密封条的设计主要包括型材结构、角钢结构和轻量化设计。

4.1 断面结构设计

门洞密封条采用整体复合挤压工艺，主密封材料采用三元乙丙橡胶，泡管密封材料采用三元乙丙海绵。采用金属材料（钢带/铝带）作为骨架材料，在气泡管表面喷涂薄膜或涂层，提高耐磨性，避免密封条的磨损。

4.2 角鋼结构设计

门洞密封条的拐角材料主要是EPDM密封胶，拐角材料是EPDM海绵胶。长期使用后，海绵胶压缩变形严重，密封条出现明显孔洞。角接容易产生密封不良;当接头角度较大时，容易产生变形和开裂问题。

在门洞密封条的角形外观中，角泡遵循密封连续性规律。气泡的外观形状与密封条相同，但气泡流与板相匹配，更有利于角度的稳定[11]。

4.3 轻量级设计

汽车轻量化是提高汽车动力性能、降低油耗、节约材料的关键。因此，选择门洞密封条的材料是非常重要的。采用微泡沫海绵密封胶代替密封胶，以降低金属框架的厚度，可实现门开口密封条材料的轻质化。EPDM微泡由1.3 mg·M-3下降到0.7 mg·M-3～1.0 mg·M-3;金属骨架厚度可由0.5 mm减至0.35 mm～0.45 mm;密封条的角度材料也可由原EPDM压实机调整为热塑性硫化胶，使其密度由1.3 mg·M-3降低到0.9 mg·M-3，角质量降低。其还可以改善EPDM注塑时密封角的外观，避免避免使用过程中毛刺现象发生。

5 结语

机器视觉检测设计在汽车密封条装配检验中的应用是可行的、方便的，但任何设计都必须参考相应的法规要求、设计实例、CAE仿真分析等，以优化和完善设计，满足客户的需要。汽车密封系统设计中，考虑客户的使用感受变得越来越重要，因为这会直接影响到客户的使用性能。汽车密封系统存在许多不确定性，与零件结构设计不同，汽车密封系统，特别是开式密封系统，可以通过快速零件进行验证。必须重复仿真和分析，以充分暴露问题。另外，后期密封问题主要是一个综合性问题，涉及到许多相关部分。因此，为了设计出合格的密封件，必须要考虑零件的设计要求和潜在风险。

参考文献

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[11] 蒋振宇，陈忠钰.汽车天窗密封条分析与优化[A].澳汰尔工程软件（上海）有限公司（Altair Engineering，Inc.）.2017Altair技术大会论文集[C].澳汰尔工程软件（上海）有限公司（Altair Engineering，Inc.）：澳汰尔工程软件（上海）有限公司，2017：8.