CN101852590B - 汽车管柱式仪表板骨架视觉检测定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车管柱式仪表板骨架视觉检测定位装置。其包括基板、U型支承座、驱动部分与从动部分。其中驱动部分包括1号步进驱动器、2号步进驱动器、可编程运动控制器、齿条导轨槽、齿条、齿轮、拨叉、1号基座、2号基座、1号锥形轮、A花键轴、A花键轴套、V型皮带、1号步进电机、皮带轮与2号步进电机。从动部分包括2号锥形轮、B花键轴、B花键轴套、3号基座、4号基座、弹簧座与弹簧座套。U型支承座由左、右支腿和底横梁焊接而成。左、右支腿上端加工成相同的半圆缺口。U型支承座固定在基板的中间处，驱动部分与从动部分固定在U型支承座两侧的基板上。U形支承座中两个半圆缺口中心连线和A花键轴与B花键轴的轴对称线共线。

Description

汽车管柱式仪表板骨架视觉检测定位装置

技术领域

本发明涉及一种计算机视觉检测领域中工件自动化固定设备，更具体地说，本发明涉及一种应用于汽车管柱式仪表板骨架的视觉检测定位装置。

背景技术

车身是汽车的最大总成，其质量对汽车整体功能有着很大的影响。工业现场的复杂性使得制造过程中难免会产生一些误差，为了提高产品质量，必须进行制造过程的质量控制，而控制的关键就是测量。因此检测设备和方法决定了车身零部件制造及装配过程的精确性与有效性。

参阅图1，图中所示的为BORA轿车仪表板骨架正二侧轴测投影视图，目前，对轿车仪表板骨架通常采用传统检具进行检测，检测方法简单，检测速度慢，只能进行抽样检测，不能达到100％在线检测的要求，因此难以保证仪表板骨架的制造质量。随着计算机技术、数控技术和传感器技术的发展，三坐标测量机(CMM)依靠其较高精度(0.001～0.01mm)和较高柔性，成为国内汽车制造厂广泛采用的检测设备。但由于体积庞大，也只能采取抽样检测方式。而且当发现出现制造质量问题时，若干产品已被转移到后续工序中，因而对缺陷检测和诊断并不十分有效。随着计算机视觉技术和光电技术的发展，出现了计算机视觉检测技术，并相继出现了光学坐标测量机(OCMM)、激光跟踪测量仪、便携式多关节测量机、测量机器人等测量设备。所谓视觉检测，是把图像当作检测和传递信息的手段或载体加以利用的检测方法。视觉检测采用智能化、数字化技术，通过计算机识别和控制，需要人为干预的工作很少，满足在线检测的要求，具有非接触、测量速度快、自动化程度高等诸多优势，为在线检测提供了新的途径。

针对车身仪表板骨架的检测，没有文献报导采用计算机视觉技术进行非接触检测，也没有人提出针对检测的相关自动化定位设备。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种快速、准确、满足多检测工况、具有一定通用性的应用于汽车管柱式仪表板骨架视觉检测的自动化定位装置。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的汽车管柱式仪表板骨架视觉检测定位装置包括基板、U型支承座、驱动部分与从动部分。U型支承座固定在基板的中间处，驱动部分与从动部分分别固定在U型支承座的左右两侧的基板上。所述的驱动部分包括1号步进驱动器、2号步进驱动器、支架、可编程运动控制器、齿条导轨槽、齿条、齿轮、拨叉、1号基座、2号基座、1号锥形轮、A花键轴、A花键轴套、V型皮带、1号步进电机、皮带轮与2号步进电机。

1号基座与2号基座固定于基板的左侧，使1号基座与2号基座上的轴承通孔的对称轴线共线。A花键轴套通过轴承分别装入1号基座与2号基座上的轴承通孔内，A花键轴装入A花键轴套内。1号锥形轮用螺栓固定在A花键轴的右端面上，A花键轴的左端与拨叉活动连接，拨叉的左端面与齿条右端垂直焊接连接。齿条一侧的燕尾导轨和固定在支架上平板后上方的齿条导轨槽滑动连接，齿条另一侧的齿和固定在支架上平板底面上的1号步进电机垂直向上的输出轴上的齿轮啮合连接。支架的下端固定在1号基座左侧的基板上，2号步进电机固定在1号基座上的安装板上，2号步进电机输出轴和2号基座上的支撑板转动连接。皮带轮套装在步进电机的输出轴上，V型皮带套装在皮带轮与A花键轴套中间的V型槽上。可编程运动控制器安装在支架的左端面上，1号步进驱动器与2号步进驱动器安装在支架后侧的基板上。1号步进驱动器的一端与1号步进电机电线连接，2号步进驱动器的一端与2号步进电机电线连接，1号步进驱动器与2号步进驱动器的另一端分别和可编程运动控制器电线连接。

技术方案中所述的从动部分包括2号锥形轮、B花键轴、B花键轴套、3号基座、4号基座、弹簧座、弹簧座套与弹簧。3号基座与4号基座固定于基板的右侧，使3号基座与4号基座上的轴承通孔的对称轴线和基板左侧的1号基座与2号基座上的轴承通孔的对称轴线共线。B花键轴套通过轴承分别装入3号基座与4号基座上的轴承通孔内，B花键轴装入B花键轴套内。2号锥形轮用螺栓固定在B花键轴的左端面上。弹簧座上的圆环体内放置弹簧，弹簧座套套装在弹簧座上的圆环体上，通过螺栓将安装有弹簧与弹簧座套的弹簧座固定在4号基座的右端面上，弹簧座上的圆环体的对称轴线和B花键轴的对称轴线共线；所述的1号基座是一个等腰三角形框架结构件，等腰三角形框架的顶点处设置为一圆盘，圆盘和三角形框架的两条腰边相切，圆盘的右侧即和2号基座相对的一侧设置有圆凸台，圆盘与圆凸台的对称轴线共线，圆凸台中心轴线上设置一个轴承通孔，轴承通孔的左端设置有防止轴承向左移动的止口，1号基座轴承通孔的中心轴线和1号基座的底端面平行，1号基座底边框上设置一个安装板，安装板上加工有固定2号步进电机的螺栓孔和穿过2号步进电机输出轴的中心通孔；所述的A花键轴是一阶梯轴，左端轴的直径小于右端轴的直径，左端轴的左端面是一个圆锥面，该圆锥面的顶点和拨叉的叉内右端面上的圆锥孔的顶点相接触，右端轴的左端加工一个和拨叉连接的横截面为矩形的环形凹槽，环形凹槽的左端和左端轴之间为一过渡圆柱体，过渡圆柱体的直径和右端轴的直径相同或过渡圆柱体的直径大于右端轴的直径，右端轴上均匀分布有花键。所述的1号锥形轮的锥面上加工有横截面为三角形的直齿，1号锥形轮采用材质为硬质合金材料制成；所述的A花键轴套是一筒类结构件，A花键轴套的中轴线上加工有和A花键轴配合连接的花键孔，A花键轴套两端是和轴承的内环配装的等直径外圆柱面，两等直径外圆柱面之间设置一个安装V型皮带的V型槽，V型槽的两侧设置防止轴承轴向移动的凸台；所述的B花键轴套是一筒类结构件，B花键轴套的中轴线上加工有和B花键轴配合连接的花键孔，B花键轴套的两端是和轴承的内环配装的等直径外圆柱面，两等直径外圆柱面之间设置防止轴承轴向移动的凸台；所述的弹簧座是一个上下对称的V字形结构件，在弹簧座右端的左端面上设置一个用于放置弹簧的圆环体，弹簧座的左端分别向外设置有翻边，两个翻边的左端面处于同一垂直平面内，弹簧座右端的左端面上圆环体的对称轴线和两个翻边的左端面垂直并处于弹簧座上下对称的平面内，两个翻边上设置有和翻边的左端面垂直的均布的用于穿过螺栓的通孔，在弹簧座右端设置有一个直径为10mm的通气孔，该通气孔轴线与环形体轴线共线；所述的弹簧座套是一筒类结构件，弹簧座套左端面的中轴线上设置一个圆锥孔，弹簧座套套装在弹簧座右端的左端面上的圆环体上为滑动连接，工作时弹簧座套左端面上的圆锥孔的顶点和B花键轴右端小直径轴的圆锥端面的顶点相接触；所述的U型支承座是一U字形结构件，U型支承座是由左支腿、右支腿和底横梁组成。左支腿与右支腿结构相同，左支腿与右支腿的上端加工成用于放置仪表板骨架的半圆缺口，左支腿与右支腿的下端和底横梁的两端焊成一体。两半圆缺口所在的平面平行，并同时和底横梁垂直，两个半圆缺口中心的连线呈水平，并和两侧的驱动部分中的A花键轴与从动部分中的B花键轴的轴对称线共线。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.目前针对仪表板骨架的检测没有明确的、统一的检测设备，都是利用传统检具进行手工检测，因此检测速度慢、精度低，不能进行100％在线检测，只能抽样检测。本发明是在采用计算机视觉技术进行非接触检测基础上，开发一种能应用计算机视觉技术进行非接触检测的自动化的仪表板骨架精确定位装置，这种定位装置定位速度快、精度高，可以实现仪表板骨架的100％在线检测，从而提高了仪表板骨架的质量。彻底改变手工传统检测方法。检测效率大大提高。

2.当需要进行不同角度的检测任务时，通过编写本发明所述的汽车管柱式仪表板骨架视觉检测定位装置的运动程序来控制仪表板骨架的旋转角度，从而实现了对仪表板骨架的多角度测量；

3.本发明所述的汽车管柱式仪表板骨架视觉检测定位装置的夹具可以随仪表板骨架结构不同进行更换，同时也适用于其他不同种类和不同尺寸的管柱类仪表板骨架进行定位，具有一定的通用性；

4.本发明所述的汽车管柱式仪表板骨架视觉检测定位装置结构简单、工艺合理、易于操作。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1是采用本发明所述的汽车管柱式仪表板骨架视觉检测定位装置所要检测的BORA轿车管柱式仪表板骨架的正二侧轴测投影视图；

图2是本发明所述的汽车管柱式仪表板骨架视觉检测定位装置的正二侧轴测投影视图；

图3是采用本发明所述的汽车管柱式仪表板骨架视觉检测定位装置检测BORA轿车管柱式仪表板骨架使用状态的正二侧轴测投影视图；

图4是本发明所述的汽车管柱式仪表板骨架视觉检测定位装置左侧内部结构的正二侧轴测投影视图；

图5是本发明所述的汽车管柱式仪表板骨架视觉检测定位装置右侧内部结构的主视图；

图6-a是本发明所述的汽车管柱式仪表板骨架视觉检测定位装置中拨叉的主视图；

图6-b是本发明所述的汽车管柱式仪表板骨架视觉检测定位装置中拨叉的俯视图；

图7是本发明所述的汽车管柱式仪表板骨架视觉检测定位装置中起定位作用的1号锥形轮使用状态的正二侧轴测投影视图；

图8是本发明所述的汽车管柱式仪表板骨架视觉检测定位装置中1号基座的正二侧轴测投影视图；

图9是本发明所述的汽车管柱式仪表板骨架视觉检测定位装置中弹簧座的俯视图；

图中：1.基板，2.1号步进驱动器，3.2号步进驱动器，4.支架，5.可编程运动控制器，6.齿条导轨槽，7.齿条，8.齿轮，9.拨叉，10.1号轴承，11.1号基座，12.2号基座，13.2号轴承，14.1号锥形轮，15.A花键轴，16.A花键轴套，17.V型皮带，18.1号步进电机，19.皮带轮，20.2号步进电机，21.U型支承座，22.2号锥形轮，23.B花键轴，24.B花键轴套，25.3号轴承，26.3号基座，27.4号基座，28.4号轴承，29.弹簧座，30.弹簧座套，31.弹簧，32.仪表板骨架，Ⅰ.驱动部分，Ⅱ.从动部分。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

参阅图2，本发明所述的汽车管柱式仪表板骨架视觉检测定位装置是由基板1、U型支承座21、驱动部分Ⅰ与从动部分Ⅱ所构成。U型支承座21沿着Y轴的方向固定在基板1的中间处，驱动部分Ⅰ与从动部分Ⅱ分别固定在U型支承座21左右两侧的基板1上。

所述的基板1是属于板类结构件，采用铸造方法或钢板制成，本发明实施例中采用厚度为5mm的平钢板制成。基板1四周采用均布的螺栓固定在地基上。

所述的U型支承座21是一U字形的结构件，可采用铸造方法或型钢焊接制成。U型支承座21是由左支腿、右支腿和底横梁组成，本发明实施例中的左支腿、右支腿和底横梁皆由型钢(扁钢)制成，左支腿与右支腿结构相同，左支腿与右支腿的上端加工成用于放置仪表板骨架32的半圆缺口，左支腿与右支腿的下端和底横梁的两端焊成一体，两半圆缺口所在的平面平行，并同时和底横梁垂直，两个半圆缺口的半径比仪表板骨架32管柱体半径大2mm，两个半圆缺口中心的连线呈水平(当然，U型支承座21也可以采用扁钢冲压而成)。

参阅图4，所述的驱动部分Ⅰ包括有1号步进驱动器2、2号步进驱动器3、支架4、可编程运动控制器5、齿条导轨槽6、齿条7、齿轮8、拨叉9、1号轴承10、1号基座11、2号基座12、2号轴承13、1号锥形轮14、A花键轴15、A花键轴套16、V型皮带17、1号步进电机18、皮带轮19与2号步进电机20。

本发明实施例中所采用的步进驱动器为型号为Q2BYG806AM的1号步进驱动器2与型号为Q2BYG806AM的2号步进驱动器3，型号为Q2BYG806AM的1号步进驱动器2与型号为Q2BYG806AM的2号步进驱动器3安装在基板1的左上方。

支架4是一几字形的框架式结构件，可采用铸造方法或型钢焊接制成，本发明实施例中采用3mm厚钢板冲压而成，局部进行翻边处理以加强支架刚度。支架4的上平板加工一个用于穿出1号步进电机18输出轴的通孔，支架4底端向外设置有翻边用于与基板1固定，支架4通过焊接或螺栓固定安装在基板1上。实施例中采用型号为MC4140-A01的可编程运动控制器5，安装在已固定在基板1上的支架4的左侧。实施例中采用型号为85BYGH842B的1号步进电机18与型号为85BYGH842B的2号步进电机20，型号为85BYGH842B的1号步进电机18通过螺栓固定在支架4上平板的底面上。

参阅图4与图6，本发明中所述的齿条导轨槽6是一长条形结构件，在齿条导轨槽6纵向对称线上设置有燕尾槽。齿条7是一长条形结构件，齿条7一侧的齿的模数为2.5，齿条7的长度为200mm，齿条7的(和加工有齿一侧相对的)另一侧加工有和齿条导轨槽6上的燕尾槽配装的燕尾导轨。齿轮8的模数为2.5，齿数为18。拨叉9是一叉类结构件，拨叉9的左端面和齿条7的右端垂直焊接连接，其作用是带动A花键轴15轴向往复运动，拨叉9叉内右端面的中心线上设置有圆锥孔，该圆锥孔工作时和A花键轴15左端轴的左端圆锥面(体)接触连接。拨叉9采用材质HT250铸造而成。

本发明实施例中安装在1号基座11、2号基座12、3号基座26与4号基座27上的轴承是采用(GB/T 276-1994)型号为6312的1号轴承10、型号为6312的2号轴承13、型号为6312的3号轴承25与型号为6312的4号轴承28。

参阅图8，1号基座11是一个等腰三角形框架结构件，等腰三角形框架的顶点处设置为一圆盘，圆盘和三角形框架的两条腰边相切，圆盘的右侧(即和2号基座12相对一侧)设置有圆凸台，圆盘与圆凸台的对称轴线共线，圆凸台中心轴线上设置一个用于安装1号轴承10的轴承通孔，轴承通孔的左端设置有防止1号轴承10向左轴向移动的止口，圆凸台中心轴线即安装1号轴承10的轴承通孔的中心轴线和1号基座11的底端面(和基板1相接触的安装面)空间交叉平行，且和安装面的长边垂直。1号基座11底边框向上(内)设置一个安装板，安装板上加工有固定2号步进电机20的螺栓孔和穿过2号步进电机20输出轴的中心通孔，安装板、等腰三角形顶点处的圆盘和1号基座11的两腰边框与底边框处于同一平面内。本发明实施例中1号基座11采用HT250材料铸造制成。

2号基座12和1号基座11的结构基本相同，不同之处在于2号基座12顶点处圆盘上的圆凸台要和1号基座11上的圆凸台相对而设置，2号基座12顶点处圆盘与圆凸台的对称轴线共线，圆凸台中心轴线上设置一个用于安装2号轴承13的轴承通孔，轴承通孔的右端设置有防止2号轴承13向右轴向移动的止口，2号基座12上安装2号轴承13的轴承通孔的对称轴线到底端面(和基板1相接触的安装面)的距离和1号基座11上安装1号轴承10的轴承通孔的对称轴线到底端面(和基板1相接触的安装面)的距离相等。2号基座12和1号基座11固定安装在基板1上后，安装2号轴承13的轴承通孔的对称轴线和安装1号轴承10的轴承通孔的对称轴线要共线。2号基座12底边框向上(内)设置一个支撑板，支撑板的作用是通过轴承支撑2号步进电机20的输出轴。本发明实施例中2号基座12采用HT250材料铸造制成。

A花键轴15是一阶梯轴，左端轴的直径小于右端轴的直径，左端轴的左端面是一个圆锥面，该圆锥面的顶点和拨叉9叉内右端面上的圆锥孔的顶点接触连接，圆锥面的锥角小于圆锥孔的锥角，右端轴的左端加工一个横截面为矩形的环形凹槽，该环形凹槽用于和拨叉9相配合，环形凹槽的左端和左端轴之间为一过渡圆柱体，过渡圆柱体的直径和右端轴的直径相同或过渡圆柱体的直径大于右端轴的直径，右端轴上加工有(GB1144-74)8-50×46×9的花键，A花键轴15采用的材质为45号钢，A花键轴15的右端面上采用螺钉固定安装1号锥形轮14。1号锥形轮14的锥面上加工有横截面为三角形的直齿。1号锥形轮14采用的材质为硬质合金材料，随待测的仪表板骨架32规格型号不同可以更换1号锥形轮14。

A花键轴套16是一筒类结构件，A花键轴套16的中轴线上加工有型号为(GB1144-74)8-50×46×9的花键槽的花键孔，型号为(GB1144-74)8-50×46×9的花键槽的花键孔与加工有型号为(GB1144-74)8-50×46×9花键的A花键轴15配装成为一个滑动连接副。A花键轴套16两端是和1号轴承10、2号轴承13的内环配装的等直径外圆柱面，两等直径外圆柱面之间设置一个能够配装V型皮带17的V型槽，V型槽的两侧设置有防止1号轴承10、2号轴承13(右左)轴向移动的凸台(止口)。A花键轴套16采用的材质为45号钢。

参阅图5，所述的从动部分Ⅱ包括有2号锥形轮22、B花键轴23、B花键轴套24、3号轴承25、3号基座26、4号基座27、4号轴承28、弹簧座29、弹簧座套30与弹簧31。

2号锥形轮22和1号锥形轮14的结构完全相同，2号锥形轮22锥面上加工有横截面为三角形的直齿。2号锥形轮22采用的材质为硬质合金材料，随待测的仪表板骨架32规格型号不同可同时更换2号锥形轮22与1号锥形轮14。

B花键轴23和A花键轴15的结构基本相同，只是B花键轴23的长度比A花键轴15的长度短，其它结构完全相同。B花键轴23的左端面采用螺钉安装2号锥形轮22，B花键轴23右端小直径轴的圆锥端面的顶点工作时和弹簧座套3左端面上的圆锥孔的顶点相接触，B花键轴23右端小直径轴的圆锥端面的锥角小于弹簧座套3左端面上的圆锥孔的锥角。

B花键轴套24和A花键轴套16的结构基本相同，B花键轴套24的中轴线上加工有型号为(GB1144-74)8-50×46×9的花键槽的花键孔，B花键轴套24和B花键轴23配装成为一个滑动连接副。B花键轴套24的两端是和3号轴承25、4号轴承28的内环配装的等直径外圆柱面，两等直径外圆柱面之间没有V型槽，两等直径外圆柱面之间为一比两端外圆柱面直径大的圆环体(凸台)，起到防止3号轴承25、4号轴承28(右左)轴向移动的作用。B花键轴套24采用的材质为45号钢。

3号基座26与4号基座27的结构基本相同，3号基座26与4号基座27和2号基座12与1号基座11的结构基本相同，皆为等腰三角形框架结构件，等腰三角形框架的顶点处设置成一圆盘，圆盘和三角形框架的两条腰边相切，因为3号基座26与4号基座27配装在B花键轴套24的两端，因此，3号基座26与4号基座27中圆盘相对的一侧设置有圆凸台，3号基座26与4号基座27中圆盘和圆凸台的对称轴线共线。3号基座26与4号基座27中圆盘和圆凸台的对称轴线上分别设置一个用于安装3号轴承25与4号轴承28的轴承通孔，3号基座26中圆盘和圆凸台上轴承通孔的左端设置有防止3号轴承25向左轴向移动的止口，4号基座27中圆盘和圆凸台上轴承通孔的右端设置有防止4号轴承28向右轴向移动的止口。3号基座26与4号基座27底边框向上(内)不设置安装板或支撑板。3号基座26与4号基座27上安装3号轴承25与4号轴承28的轴承通孔的对称轴线到底端面(和基板1相接触的安装面)的距离相等，并和1号基座11与2号基座12上安装1号轴承10与2号轴承13的轴承通孔的对称轴线到底端面(和基板1相接触的安装面)的距离相等，1号基座11、2号基座12、3号基座26与4号基座27安装在基板1上后，安装1号轴承10、2号轴承13、3号轴承25与4号轴承28的轴承通孔的对称轴线要共线。

弹簧座套30是一筒类结构件，采用型号为HT250的材质铸造而成。弹簧座套30左端面的中轴线上设置一个圆锥孔，弹簧座套30套装在弹簧座29右端的左端面上的(底部)圆环体上，工作时弹簧座套30左端面上的圆锥孔和B花键轴23右端小直径轴的圆锥端面相接触。

参阅图9，弹簧座29是一个上下对称的V字形结构件，在V字形的弹簧座29右端(底部)的左端面上设置一个用于放置弹簧31的圆环体，弹簧座29采用型号为HT250的材质铸造而成。弹簧座29的左端分别向外设置有翻边，两个翻边的左端面处于同一垂直平面内，弹簧座29右端(底部)的左端面上的圆环体的对称轴线和两个翻边的左端面垂直并处于弹簧座29上下对称的平面内。两个翻边上设置有和翻边的左端面垂直的均布的用于穿过螺栓的通孔，通过螺栓将弹簧座29固定在4号基座27的右端面上，在弹簧座29右端设置有一个直径为10mm的通气孔，该通气孔轴线与圆环体轴线共线。

参阅图4至图9，基板1四周采用均布的螺栓固定在地基上。1号基座11与2号基座12和3号基座26与4号基座27分别固定于基板1的左右两侧，并保证1号基座11、2号基座12、3号基座26与4号基座27上安装1号轴承10、2号轴承13、3号轴承25与4号轴承28的轴承通孔的对称轴线在同一条直线上。将1号轴承10、2号轴承13、3号轴承25与4号轴承28从低温箱内取出，分别装入1号基座11、2号基座12、3号基座26与4号基座27上的轴承通孔内，当1号轴承10、2号轴承13、3号轴承25与4号轴承28恢复室温后分别与1号基座11、2号基座12、3号基座26与4号基座27上的轴承通孔之间压紧。A花键轴套16与B花键轴套24从低温箱内取出，将A花键轴套16和B花键轴套24的两端分别安装在1号轴承10与2号轴承13，3号轴承25与4号轴承28的内环孔内，A花键轴套16和B花键轴套24中间的凸台(轴肩)分别限制1号轴承10与2号轴承13和3号轴承25与4号轴承28的Y方向位置(即右左移动)。将V型皮带17套装在A花键轴套16中间的V型槽上。A花键轴15与B花键轴23的花键表面涂抹润滑油，装入A花键轴套16与B花键轴套24内，1号锥形轮14和2号锥形轮22用螺栓分别固定在A花键轴15的右端面与B花键轴23的左端面上。支架4固定在1号基座11左侧的基板1上，型号为MC4140-A01的可编程运动控制器5安装在支架4的左端面上，齿条导轨槽6通过一个支撑板固定在支架4的上平板的后上方，齿条导轨槽6纵向对称中心线和A花键轴15的纵向中心线平行并同处一个水平面内，齿条7通过其上的燕尾导轨安装在齿条导轨槽6的燕尾槽内，和齿条7右端垂直焊接连接的拨叉9套装在A花键轴15左端的环形槽内。型号为85BYGH842B的1号步进电机18通过螺栓固定在支架4上平板的底面上，型号为85BYGH842B的1号步进电机18输出轴垂直向上，并从支架4上平板上的通孔伸出。将齿轮8从高温箱内取出套装在1号步进电机18垂直向上的输出轴上，调整齿轮8的位置与齿条7啮合。2号步进电机20输出轴从1号基座11安装板上的中心通孔伸出，并通过轴承和2号基座12上的支撑板转动连接，采用螺栓将型号为85BYGH842B的2号步进电机20固定在1号基座11的安装板上。皮带轮19从高温箱内取出套装在步进电机20的输出轴上，V型皮带17套装在皮带轮19上，即实现皮带轮19和A花键轴套16的V型皮带连接。型号为Q2BYG806AM的1号步进驱动器2与型号为Q2BYG806AM的2号步进驱动器3安装在基板1上。参照购买元件说明书，将型号为85BYGH842B的1号步进电机18与型号为Q2BYG806AM的1号步进驱动器2电线连接，将型号为85BYGH842B的2号步进电机20与型号为Q2BYG806AM的2号步进驱动器3电线连接，分别将型号为Q2BYG806AM的1号步进驱动器2、型号为Q2BYG806AM的2号步进驱动器3和型号为MC4140-A01的可编程运动控制器5相应的接线端电线连接，将型号为Q2BYG806AM的1号步进驱动器2、型号为Q2BYG806AM的2号步进驱动器3与型号为MC4140-A01的可编程运动控制器5和电源电线连。弹簧座29中的圆环体内放置弹簧31，弹簧座套30套装在弹簧座29中的圆环体上，然后通过螺栓将安装有弹簧31与弹簧座套30的弹簧座29固定在4号基座27的右端面上，弹簧座29中圆环体的对称轴线和B花键轴23的对称轴线共线。采用一个外壳罩在处于基板1左侧的驱动部分Ⅰ的外面，外壳用螺栓固定于1号基座11与2号基座12上，并用螺栓把外壳底部与基板1固定在一起。再采用一个外壳罩在处于基板1右侧的从动部分Ⅱ的外面，外壳用螺栓固定于3号基座26与4号基座27上，并用螺栓把外壳底部与基板1固定在一起。U形支承座21用螺栓固定在驱动部分Ⅰ与从动部分Ⅱ之间的基板1上，U形支承座21中两个半圆缺口中心的连线和A花键轴15与B花键轴23的对称轴线共线。

汽车管柱式仪表板骨架视觉检测定位装置的工作过程

参阅图1、3、5与6，汽车管柱式仪表板骨架视觉检测定位装置的工作过程如下：

1.待测的仪表板骨架的安装

将待测的仪表板骨架32放置在汽车管柱式仪表板骨架视觉检测定位装置中的U形支承座21上；

2.待测的仪表板骨架的装夹

按动汽车管柱式仪表板骨架视觉检测定位装置电控开关，汽车管柱式仪表板骨架视觉检测定位装置的运动过程开始由可编程运动控制器5中已经提前编写好的程序控制，1号步进电机18在1号步进驱动器2的驱动下进行工作，1号步进电机18带动套在其转轴上的齿轮8旋转一定角度，与此同时，齿轮8旋转带动齿条7向Y轴正方向运动，固定在齿条7右端的拨叉9也同时向Y轴正方向运动；拨叉9右端面中心处的锥孔与A花键轴15左端的锥体接触后，拨叉9的移动推动A花键轴15向Y轴正方向运动，固定在A花键轴15末端的1号锥形轮14推着仪表板骨架32向Y轴正方向移动；当仪表板骨架32与右侧的2号锥形轮22接触后，右侧的B花键轴23向Y轴正方向移动，B花键轴23右端的锥体和弹簧座套30左端面中心处的锥孔接触后，推着弹簧座套30向Y轴正方向运动，同时弹簧31开始被压缩，齿轮8停止旋转后仪表板骨架32的装夹完成。在1号步进电机18的静力矩下，夹紧后仪表板骨架32被抬起2mm，即与U形支承座21之间产生2mm间隙；当然，此过程中可以通过控制1号步进电机18旋转角度来调整夹持仪表板骨架32的松紧程度。

3.仪表板骨架的初次检测

仪表板骨架32装夹完成后，视觉检测系统对仪表板骨架32的部分尺寸进行初次检测。

4.仪表板骨架的旋转

初次检测完成后，2号步进电机20在2号步进驱动器3的作用下旋转一定角度，与此同时，固定在2号步进电机20输出轴上的皮带轮19通过V型皮带17和A花键轴套16联接而带动A花键轴套16、A花键轴15、1号锥形轮14旋转了一定角度，同时仪表板骨架32也随之旋转了一定角度；当然，根据检测的需要，可以控制2号步进电机20的旋转角度从而实现调整仪表板骨架32的旋转角度。

5.仪表板骨架的再次检测

仪表板骨架32旋转完成后，视觉检测系统对余下需要检测的尺寸进行再次检测。第5步骤完成后，如果需要4与5两个步骤可连续多次进行。

6.定位装置的复位

全部检测任务完成后，在可编程运动控制器5中已经提前编写好程序的控制下仪表板骨架32旋转回到原来位置，齿条7在齿轮8的带动下向Y负方向运动，当A花键轴15与拨叉9接触后，在拨叉9的带动下，A花键轴向Y轴负方向运动回到初始位置，此时，仪表板骨架32与1号锥形轮14脱离被放置在U形支承座21上。

7.仪表板骨架的卸下

汽车管柱式仪表板骨架视觉检测定位装置复位完成后，将仪表板骨架32从U形支承座21上卸下，仪表板骨架32的检测工作完成。

Claims (9)

1.一种汽车管柱式仪表板骨架视觉检测定位装置，包括基板(1)、U型支承座(21)、驱动部分(I)与从动部分(II)，U型支承座(21)固定在基板(1)的中间处，驱动部分(I)与从动部分(II)分别固定在U型支承座(21)左右两侧的基板(1)上，其特征在于，所述的驱动部分(I)包括1号步进驱动器(2)、2号步进驱动器(3)、支架(4)、可编程运动控制器(5)、齿条导轨槽(6)、齿条(7)、齿轮(8)、拨叉(9)、1号基座(11)、2号基座(12)、1号锥形轮(14)、A花键轴(15)、A花键轴套(16)、V型皮带(17)、1号步进电机(18)、皮带轮(19)与2号步进电机(20)；

1号基座(11)与2号基座(12)固定于基板(1)的左侧，使1号基座(11)与2号基座(12)上的轴承通孔的对称轴线共线，A花键轴套(16)通过轴承分别装入1号基座(11)与2号基座(12)上的轴承通孔内，A花键轴(15)装入A花键轴套(16)内，1号锥形轮(14)用螺栓固定在A花键轴(15)的右端面上，A花键轴(15)的左端与拨叉(9)活动连接，拨叉(9)的左端面与齿条(7)右端垂直焊接连接，齿条(7)一侧的燕尾导轨和固定在支架(4)上平板后上方的齿条导轨槽(6)滑动连接，齿条(7)另一侧的齿和固定在支架(4)上平板底面上的1号步进电机(18)垂直向上的输出轴上的齿轮(8)啮合连接，支架(4)的下端固定在1号基座(11)左侧的基板(1)上，2号步进电机(20)固定在1号基座(11)上的安装板上，2号步进电机(20)输出轴和2号基座(12)上的支撑板转动连接，皮带轮(19)套装在步进电机(20)的输出轴上，V型皮带(17)套装在皮带轮(19)与A花键轴套(16)中间的V型槽上，可编程运动控制器(5)安装在支架(4)的左端面上，1号步进驱动器(2)与2号步进驱动器(3)安装在支架(4)后侧的基板(1)上，1号步进驱动器(2)的一端与1号步进电机(18)电线连接，2号步进驱动器(3)的一端与2号步进电机(20)电线连接，1号步进驱动器(2)与2号步进驱动器(3)的另一端分别和可编程运动控制器(5)电线连接。

2.按照权利要求1所述的汽车管柱式仪表板骨架视觉检测定位装置，其特征在于，所述的从动部分(II)包括2号锥形轮(22)、B花键轴(23)、B花键轴套(24)、3号基座(26)、4号基座(27)、弹簧座(29)、弹簧座套(30)与弹簧(31)；

3号基座(26)与4号基座(27)固定于基板(1)的右侧，使3号基座(26)与4号基座(27)上的轴承通孔的对称轴线和基板(1)左侧的1号基座(11)与2号基座(12)上的轴承通孔的对称轴线共线，B花键轴套(24)通过轴承分别装入3号基座(26)与4号基座(27)上的轴承通孔内，B花键轴(23)装入B花键轴套(24)内，2号锥形轮(22)用螺栓固定在B花键轴(23)的左端面上，弹簧座(29)上的圆环体内放置弹簧(31)，弹簧座套(30)套装在弹簧座(29)上的圆环体上，通过螺栓将安装有弹簧(31)与弹簧座套(30)的弹簧座(29)固定在4号基座(27)的右端面上，弹簧座(29)上的圆环体的对称轴线和B花键轴(23)的对称轴线共线。

3.按照权利要求1所述的汽车管柱式仪表板骨架视觉检测定位装置，其特征在于，所述的1号基座(11)是一个等腰三角形框架结构件，等腰三角形框架的顶点处设置为一圆盘，圆盘和三角形框架的两条腰边相切，圆盘的右侧即和2号基座(12)相对的一侧设置有圆凸台，圆盘与圆凸台的对称轴线共线，圆凸台中心轴线上设置一个轴承通孔，轴承通孔的左端设置有防止轴承向左移动的止口，1号基座(11)轴承通孔的中心轴线和1号基座(11)的底端面平行，1号基座(11)底边框上设置一个安装板，安装板上加工有固定2号步进电机(20)的螺栓孔和穿过2号步进电机(20)输出轴的中心通孔。

4.按照权利要求1所述的汽车管柱式仪表板骨架视觉检测定位装置，其特征在于，所述的A花键轴(15)是一阶梯轴，左端轴的直径小于右端轴的直径，左端轴的左端面是一个圆锥面，该圆锥面的顶点和拨叉(9)叉内右端面上的圆锥孔的顶点相接触，右端轴的左端加工一个和拨叉(9)连接的横截面为矩形的环形凹槽，环形凹槽的左端和左端轴之间为一过渡圆柱体，过渡圆柱体的直径和右端轴的直径相同或过渡圆柱体的直径大于右端轴的直径，右端轴上均匀分布有花键；

所述的1号锥形轮(14)的锥面上加工有横截面为三角形的直齿，1号锥形轮(14)采用材质为硬质合金材料制成。

5.按照权利要求1所述的汽车管柱式仪表板骨架视觉检测定位装置，其特征在于，所述的A花键轴套(16)是一筒类结构件，A花键轴套(16)的中轴线上加工有和A花键轴(15)配合连接的花键孔，A花键轴套(16)两端是和轴承的内环配装的等直径外圆柱面，两等直径外圆柱面之间设置一个安装V型皮带(17)的V型槽，V型槽的两侧设置防止轴承轴向移动的凸台。

6.按照权利要求2所述的汽车管柱式仪表板骨架视觉检测定位装置，其特征在于，所述的B花键轴套(24)是一筒类结构件，B花键轴套(24)的中轴线上加工有和B花键轴(23)配合连接的花键孔，B花键轴套(24)的两端是和轴承的内环配装的等直径外圆柱面，两等直径外圆柱面之间设置防止轴承轴向移动的凸台。

7.按照权利要求2所述的汽车管柱式仪表板骨架视觉检测定位装置，其特征在于，所述的弹簧座(29)是一个上下对称的V字形结构件，在弹簧座(29)右端的左端面上设置一个用于放置弹簧(31)的圆环体，弹簧座(29)的左端分别向外设置有翻边，两个翻边的左端面处于同一垂直平面内，弹簧座(29)右端的左端面上圆环体的对称轴线和两个翻边的左端面垂直并处于弹簧座(29)上下对称的平面内，两个翻边上设置有和翻边的左端面垂直的均布的用于穿过螺栓的通孔，在弹簧座(29)右端设置有一个直径为10mm的通气孔，该通气孔轴线与环形体轴线共线。

8.按照权利要求2所述的汽车管柱式仪表板骨架视觉检测定位装置，其特征在于，所述的弹簧座套(30)是一筒类结构件，弹簧座套(30)左端面的中轴线上设置一个圆锥孔，弹簧座套(30)套装在弹簧座(29)右端的左端面上的圆环体上为滑动连接，工作时弹簧座套(30)左端面上的圆锥孔的顶点和B花键轴(23)右端小直径轴的圆锥端面的顶点相接触。

9.按照权利要求1或2所述的汽车管柱式仪表板骨架视觉检测定位装置，其特征在于，所述的U型支承座(21)是一U字形结构件，U型支承座(21)是由左支腿、右支腿和底横梁组成，左支腿与右支腿结构相同，左支腿与右支腿的上端加工成用于放置仪表板骨架(32)的半圆缺口，左支腿与右支腿的下端和底横梁的两端焊成一体，两半圆缺口所在的平面平行，并同时和底横梁垂直，两个半圆缺口中心的连线呈水平，并和两侧的驱动部分(I)中的A花键轴(15)与从动部分(II)中的B花键轴(23)的轴对称线共线。

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