CN101592631B - 刹车片质量自动检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种刹车片质量自动检测装置。包括刹车片传送机构、多点式自动敲击模块、声音采集处理模块和刹车片筛选模块。刹车片传送模块采用窄带传送带将刹车片传输到后面的采音以及筛选部分。刹车片上托装置将运输到敲击位置的刹车片向上托起到敲击锤下方并且能够恰好被敲击锤敲到，多点式自动敲击锤自动依次进行多个位置点的敲击并由声音采集处理模块的拾音器采集到声音信号进入到计算机中处理从而判断刹车片好坏，最后根据处理结果由筛选模块来对质量有缺陷的刹车片进行剔除。本发明可以快速、自动、准确的筛选出质量有缺陷的刹车片，节省了大量的人力物力，也避免了人工检测的误检现象。本发明还可以用来检测其他工件的质量。

Description

刹车片质量自动检测装置

技术领域

本发明涉及一种无损检测刹车片质量的装置，尤其是涉及一种刹车片质量自动检测装置。

背景技术

汽车上的最重要安全系统就是制动系统，所有的制动部件都是安全件。汽车的制动主要利用了制动刹车片与刹车盘相互紧压产生的摩擦力形成的摩擦对偶，产生制动力矩，并将汽车的动能转化成热能，此时制动时刹车片和刹车盘的温度会上升300～400度。因此在应用中对刹车片的使用性能要求极高。质量有缺陷的刹车片使用中随时可能导致制动系统崩溃而酿造车祸。在刹车片制造完成后需要将每块刹车片进行质量检测，保证“零缺陷”。

刹车片的缺陷主要来源于制造过程中。刹车片的制造是将多种纤维配方均匀混合而成的混合物在高温高压下进行挤压成型。但是由于在混合配料的过程中不均匀配料或者混合不彻底等因素导致挤压出来的刹车片可能存在着质地不均匀或者内部有空洞的缺陷。这些缺陷在质检过程中必须要检测出来。

目前大部分刹车片制造厂采用着简单的用锤敲击靠人耳听声音来判断刹车片质量的好坏。刹车片内部有空洞或者材质不均匀处敲击后发出的声音与合格产品相同位置被敲击发出的声音不一样。这种检测方法简单，但需要经验极其丰富的工人来听声音判断，人力资源消耗较大。工人往往随机敲击两三下，就靠这声音来判断刹车片是否有缺陷，敲击力度跟敲击位置都不能很好的控制，因此这样并不能准确的获取到有缺陷的信息。并且长时间检测下来人由于疲劳会导致听力能力下降或产生幻听从而严重影响到判断结果。所以这种人工检测的方法不仅要消耗大量的人力而且不能准确的判断出结果。

有人提出采用超声波扫描的方法来判断是否有缺陷。刹车片的形状是弧形的，所以必须采用超声曲面扫描，扫描面积需要覆盖上整块刹车片的面积，扫描过程比较复杂而且超声曲面扫描成本很大。并且在刹车片上本身有一些圆孔，扫描时也会将这些孔包含进去，这些孔的存在将会使处理扫描结构更加复杂。扫描一块刹车片耗时很多，而刹车片的质量检验又是全检。这样将会造成检测效率很低但成本很高。

发明内容

本发明提供一种刹车片质量自动检测装置，通过再多个固定位置对刹车片进行敲击并采集声波信号，并对信号进行分析而实现无损检测。

本发明采用的技术方案是：

本发明在隔音箱内设置钢制架子，钢制架子安放在传送带上方，传送带宽度小于刹车片的宽度，导轨沿着传送带方向固定在钢制架子的两侧，两根导轨上分别对称布置有三个敲击装置，每个敲击装置能在滑块上自由移动并固定，第一对对射式光电开关的接收端跟发射端分别固定在传送带两边，使得运送到敲击装置中的敲击小锤下方的刹车片能挡住第一对对射式光电开关发射端发出的光线，托板水平放置并固定在刹车片上托气缸的伸缩轴上，将刹车片上托气缸以及托板放置在传送带下方，托板沿传送带运动的两侧分别安装支撑棒，且两侧的支撑棒宽度大于传送带的宽度，第二对对射式光电开关置于第一对对射式光电开关的正上方，使得当刹车片被托到敲击位置时能恰好挡住第二对对射式光电开关的光线，刹车片筛选模块是由一个用于剔除的气缸、第三对对射式光电开关以及一个V字形抓手组成；V字形抓手固定在用于剔除的气缸伸缩轴末端，第三对对射式光电开关平放于传送带两侧，第三对对射式光电开关的位置在用于剔除的气缸沿着传送带传送的方向后端位置，使得当传送来的刹车片恰好挡住第三对对射式光电开关的光路时，用于剔除的气缸的伸长臂的伸长能够推开刹车片，拾音器放置在敲击装置的上方，通过引线经隔音箱外的声音采集卡和计算机连接。

所述托板沿传送带运动的两侧开有多个螺纹孔，支撑棒能分别与多个螺纹孔相配，托起不同规格的刹车片。

所述敲击装置包括敲击小锤、衔铁和一边长一边短的U形弹性臂，敲击小锤安装在U形弹性臂长边内侧面，衔铁安装在U形弹性臂的圆弧端内侧面，U形弹性臂短边固定在滑块上。

本发明的有益效果是：

在敲击刹车片后的敲击声音反映出了刹车片对敲击锤的频响，质量有缺陷的刹车片对小锤敲击的频响与质量合格的刹车片对小锤敲击的频响有所区别。通过采集其声音信号，对信号进行快速傅立叶变换，小波变换以及谱分析后，可以鉴别出刹车片质量好坏。这种方法简单快捷，成本较低，可扩展性较好，需要增加待检刹车片型号时，只需要在检测前“学习”一下并将数据储存起来即可。本发明可以用来检测刹车片的质量，其优点在于可以快速、自动、准确的筛选出质量有缺陷的刹车片，节省了大量的人力物力，也避免了人工检测的误检现象。本发明还可以用来检测其他工件的质量。

附图说明

图1是刹车片质量自动检测装置的整体结构原理图。

图2是刹车片质量自动检测装置中刹车片上托装置结构原理图。

图3是刹车片质量自动检测装置中敲击装置的结构原理图。

图中：1、刹车片，2、传送带，3、钢制架子，4、导轨，5、滑块，6、U形弹性臂，7、衔铁，8、敲击小锤，9、第一对对射式光电开关，10、第二对对射式光电开关，11、V字形抓手，12、第三对对射式光电开关，13、用于剔除的气缸，14、隔音箱，15、支撑棒，16、托板，17、刹车片上托气缸，18、拾音器，19、声音采集卡，20、计算机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

本发明的原理是：

刹车片传送机构传送待检刹车片，在传送模块的中间位置固定一个隔音箱，传送机构传送待检刹车片穿过隔音箱，隔音箱中多点式自动敲击模块对传送过来的刹车片多个位置点进行敲击，隔音箱内放置用于采集敲击声音信号的拾音器，拾音器由微控制器控制分别采集每一次敲击的声音并将声音信号传送给计算机，由计算机处理数据并经过分析判断工件是否有缺陷。传送机构的末端水平放置刹车片筛选模块用于剔除质量有缺陷的刹车片。

通过敲击工件获得的声音其实反映出工件对小锤敲击的频响。当刹车片有缺陷比如质地不均匀或者中间有空洞时，敲击有缺陷的区域发出的声音信号中会明显的混入一个低频的信号或者其他一些频率的参杂信号。这也是本发明的主要判断依据。本发明将会在工作前录入各种型号的已经判断为合格的刹车片样品敲击的声音，并且每块样品选择最容易出现缺陷并且能覆盖整个刹车片的多个位置分别敲击切分别录入声音，将这些声音编号存入在计算机内存中。在检测时，输入待检刹车片的型号后将获自动调出该型号的刹车片样品的敲击声音信息等待对比。对于敲击的位置，每种型号的敲击位置都是已经固定的不容改变。工作前需要严格按照一定的位置布置敲击锤，工作过程中不能随便改变。

刹车片传送机构主要由较窄的传送带组成。刹车片平放在上面，由传送带送到后面部分进行声音录入。因为刹车片在敲击的时候不能直接放在传送带上敲击，这样采集到的声音信号会混入传送到机构的频响给判断造成一定影响，所以在进行敲击时必须用支撑机构将刹车片从传送带上支撑上去，所以需要用到窄传送带，这样支撑棒可以从传送带两侧将刹车片上托起来。

多点式自动敲击模块安放在隔音箱内，由隔音箱，钢制架子，导轨，滑块，U形弹性臂，衔铁，敲击小锤，对射式光电开关，刹车片上托气缸，托板，支撑棒组成。经过统计分析，易出现缺陷的位置在刹车片靠两边的地方。

本发明选择了多个敲击位置进行依次的敲击，通过分析这些易出现缺陷位置的敲击声音来判别刹车片是否有缺陷。由于需要检测的刹车片尺寸各不相同，所以需要敲击的位置也都不相同，这里敲击小锤固定在U形弹姓臂上的，U形弹性臂内侧安装上衔铁，这样可以通过使衔铁上线圈的两级通断电来使U形弹性臂发生形变，实现敲击过程。而U形弹簧臂是通过螺钉固定在滑块上的，通过调节滑块在导轨上的距离来调节敲击点的位置。在工作时，对于同一个型号的刹车片滑块的位置调节好后就不容再改变。当对射式光电开关发射端的光路被传送带传送过来的刹车片挡住时，此时刹车片下方的刹车片上托气缸将会自动伸长，托板上竖立的四根支撑棒将刹车片稳稳的托起上升到敲击小锤可以敲击到的位置。四根支撑棒是通过一端的螺纹与托板上的螺孔连接起来的，在托板上的不同位置有相同大小的螺纹孔，可以方便调整支撑棒的位置，这样可以托起不同尺寸的刹车片而保证刹车片能被稳定托起。当工作时，支撑棒位置调整好了后在待检刹车片型号改变前其位置不容更改。支撑棒支撑端采用橡胶或者毛毡材料，因为敲击时需要将摩擦片悬空，若支撑棒金属材质直接与刹车片刚性接触，敲击的声音将混入支撑棒以及托板的频响，用毛毡或者橡胶材质不仅可以增加接出的静摩擦力而且可以减少反应刹车片频响的杂音成分。

声音采集处理模块由拾音器，声音采集卡，计算机组成，拾音器安装在隔音箱中，用来采集敲击声音信号，声音采集卡配合拾音器将声音信号转换为计算机识别的数字信号，并将信号存储起来然后计算机对信号进行处理分析。

刹车片筛选模块由一个气缸和一个V字形抓手组成。控制气缸伸缩可以将刹车片从传送带上剔除出去。

本发明的具体结构是：

如图1所示，在隔音箱14内设置钢制架子3，钢制架子3安放在传送带2上方，传送带2宽度小于刹车片1的宽度，导轨4沿着传送带2方向固定在钢制架子3的两侧，两根导轨4上分别对称布置有三个敲击装置，每个敲击装置能在滑块5自由移动并固定，第一对对射式光电开关9的接收端跟发射端分别固定在传送带2两边，使得运送到敲击装置中的敲击小锤8下方的刹车片1能挡住对射式光电开关9发射端发出的的光线，托板16水平放置并固定在刹车片上托气缸17的伸缩轴上，将刹车片上托气缸17以及托板16放置在传送带2下方，托板16沿传送带2运动的两侧分别安装支撑棒15，且两侧的支撑棒15宽度大于传送带2的宽度，第二对对射式光电开关10置于第一对对射式光电开关9的正上方，使得当刹车片1被托到敲击位置时能恰好挡住第二对对射式光电开关10的光线，刹车片筛选模块是由一个用于剔除的气缸13、第三对对射式光电开关12以及一个V字形抓手11组成；V字形抓手11固定在用于剔除的气缸13伸缩轴末端，第三对对射式光电开关12平放于传送带2两侧，第三对对射式光电开关12的位置在用于剔除的气缸13沿着传送带传送的方向后端约10cm的位置，使得当传送来的刹车片恰好挡住第三对对射式光电开关12的光路时，用于剔除的气缸13的伸长臂的伸长能够推开刹车片1，拾音器18放置在敲击装置的上方，通过引线经隔音箱14外的声音采集卡19和计算机20连接。

如图2所示，所述托板16沿传送带2运动的两侧开有多个螺纹孔，支撑棒15能分别与多个螺纹孔相配，托起不同规格的刹车片1。

如图2所示，刹车片上托装置由支撑棒15，托板16，刹车片上托气缸17组成，托板16上竖立的四根支撑棒15将刹车片1稳稳的托起上升到敲击小锤8可以敲击到的位置。四根支撑棒15是通过一端的螺纹与托板16上的螺孔连接起来的，在托板16上的不同位置有相同大小的螺纹孔，可以方便调整支撑棒的位置，这样可以托起不同尺寸的刹车片而保证刹车片能被稳定托起。当工作时，支撑棒15位置调整好了后，在待检刹车片1型号改变前其位置不容更改。支撑棒15支撑端采用橡胶或者毛毡材料，因为敲击时需要将摩擦片悬空，若支撑棒金属材质直接与刹车片刚性接触，敲击的声音将混入支撑棒以及托板的频响，用毛毡或者橡胶材质不仅可以增加接出的静摩擦力而且可以减少反应刹车片频响的杂音成分。

如图3所示，所述敲击装置包括敲击小锤8、衔铁7和一边长一边短的U形弹性臂6，敲击小锤8安装在U形弹性臂6长边内侧面，衔铁7安装在U形弹性臂6的圆弧端内侧面，U形弹性臂6短边固定在滑块5上。

本发明的整个工作过程为：

如图1所示，刹车片1平放在传送带2上面，由传送带2传送到隔音箱14进行声音录入。隔音箱14采用夹层结构，里面填入吸音棉，保证隔音箱内尽量少混入杂音。隔音箱14侧面开方口，使得传送带2与刹车片1能够从中通过。当刹车片1传送进入隔音箱14并恰好遮挡住了第一对对射式光电开关9的光路，此时系统得知刹车片1已传送至敲击机构的正下方，刹车片上托气缸17伸长，托板16上竖立的支撑棒15将刹车片1支撑起来，直到能够被衔铁7吸附后的U形弹性臂6长端固定的敲击小锤8敲到的位置，这时恰好挡住了第二对对射式光电开关10的光路，系统获得第二对对射式光电开关10的断路信号后，开始依次对6个敲击装置的衔铁进行通断电，实现六个敲击小锤8依次敲击的过程。同时，拾音器18分别采集到这六个声音信号，并由声音采集卡19将声音信号转换为数字信号传送至计算机20。计算机在工作前事先录入合格产品相同位置的敲击声音信号。在工作过程中，计算机20处理采集的待测刹车片的敲击信号，提取波形特征值，然后调用事先储存在计算机中的同型号的质量合格的刹车片的敲击波形特征进行比对，根据一定的阈值范围来判断待检刹车片是否合格，并储存结果。敲击采音完毕后，刹车片上托气缸17回程，将刹车片1放回传送带2上，传送带2继续运行，当运行到恰好遮住第三对对射式光电开关12的光路时，传送带2根据计算机的判断结果来决定是否停止继续运行。若计算机判定该刹车片质量不合格，则传送带2停止运行，同时用于剔除的气缸13伸长，气缸臂前部的V字形抓手将刹车片1推出传送带2，之后，用于剔除的气缸13回程，传送带2继续运行；若判断刹车片1是合格品，则传送带2不停止，将刹车片1运输到后面的成品箱中。

Claims (2)

1.一种刹车片质量自动检测装置，其特征在于：在隔音箱(14)内设置钢制架子(3)，钢制架子(3)安放在传送带(2)上方，传送带(2)宽度小于刹车片(1)的宽度，导轨(4)沿着传送带(2)方向固定在钢制架子(3)的两侧，两根导轨(4)上分别对称布置有三个敲击装置，所述敲击装置包括敲击小锤(8)、衔铁(7)和一边长一边短的U形弹性臂(6)，敲击小锤(8)安装在U形弹性臂(6)长边内侧面，衔铁(7)安装在U形弹性臂(6)的圆弧端内侧面，U形弹性臂(6)短边通过螺钉固定在滑块(5)上，通过调整滑块(5)在导轨上的距离来调整敲击点的位置，第一对对射式光电开关(9)的接收端跟发射端分别固定在传送带(2)两边，使得运送到敲击装置中的敲击小锤(8)下方的刹车片(1)能挡住第一对对射式光电开关(9)发射端发出的光线，托板(16)水平放置并固定在刹车片上托气缸(17)的伸缩轴上，将刹车片上托气缸(17)以及托板(16)放置在传送带(2)下方，托板(16)沿传送带(2)运动的两侧分别安装支撑棒(15)，且两侧的支撑棒(15)宽度大于传送带(2)的宽度，第二对对射式光电开关(10)置于第一对对射式光电开关(9)的正上方，使得当刹车片(1)被托到敲击位置时能恰好挡住第二对对射式光电开关(10)的光线，刹车片筛选模块是由一个用于剔除的气缸(13)、第三对对射式光电开关(12)以及一个V字形抓手(11)组成；V字形抓手(11)固定在用于剔除的气缸(13)伸缩轴末端，第三对对射式光电开关(12)平放于传送带(2)两侧，第三对对射式光电开关(12)的位置在用于剔除的气缸(13)沿着传送带传送的方向后端位置，使得当传送来的刹车片恰好挡住第三对对射式光电开关(12)的光路时，用于剔除的气缸(13)的伸长臂的伸长能够推开刹车片(1)，拾音器(18)放置在敲击装置的上方，通过引线经隔音箱(14)外的声音采集卡(19)和计算机(20)连接。

2.根据权利要求1所述的一种刹车片质量自动检测装置，其特征在于：所述托板(16)沿传送带(2)运动的两侧开有多个螺纹孔，支撑棒(15)能分别与多个螺纹孔相配，托起不同规格的刹车片(1)。

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