CN103212540A - 多参数现场自动测量与分选系统 - Google Patents

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李醒飞
陈诚
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姚旺
张起朋
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天津大学
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Abstract

一种多参数现场自动测量与分选系统,有用于传送各待测缸套类零件的传送带,在传送带的一侧并沿传送带的长度方向依次设置有:用于将各待测缸套类零件自动输送到传送带上的自动上料机构、用于对待测缸套类零件的几何尺寸和形位误差进行高精度测量的第一测量工位、用于获取缸套类零件的轮廓信息的第二测量工位以及用于根据前面的测量结果将不同标准的缸套类零件自动的进行分类甄选的自动分选机构。在传送带上各缸套类零件之间的距离为设定的距离d,所述的距离d为确保第一测量工位和第二测量工位同时进入下一次测量工作。本发明具有高精度、高效率的特点,可以测量空间体积狭小的工件体,并且容易实现高精度的测量。各项参数自动生成数据报表,并自动保存检测数据。

Description

多参数现场自动测量与分选系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种工业现场精密零件检测系统。特别是涉及一种针对内燃机缸套类零件的多参数现场自动测量与分选系统。
背景技术
[0002] 内燃机从诞生之日起一百三十多年来为人类社会的发展做出了巨大的贡献。进入20世纪,内燃机经过了长足的发展和不断的完善,已经在各种移动式动力机械中占据了绝对统治的地位。据统计,中国在^一五”期间内燃机总产量达7000万台,产值达到3000亿,而“十二五”目标是,内燃机工业总产值年均增长在8 - 10%,产量年均增长6 - 8%。而气缸套作为内燃机的关键零部件之一,其产品性能直接影响着内燃机的整体性能,是国家长期重点支持发展的产业。
[0003] 传统气缸套类零件的检测方法主要为人工检测,如圆度仪、极限量规和坐标测量机等,而近年来诞生的一些智能检测方法只是针对计量室环境下的小批量检测。随着汽缸套类零件的需求量的急剧增长,气缸套类零件的检测效率面临着新的挑战,并且急需工业现场的实时测试来指导生产。
[0004] 随着检测技术的提高,激光自混合干涉测距技术不断发展和完善,CCD视觉测量技术也已经成熟。
[0005] 激光自混合干涉技术是近年来兴起的一种精密光学非接触测量技术。激光自混合干涉技术的特点是:具 有一个干涉通道、易准直、结构简单紧凑、易小型化,由于其非接触特性,因此抗电气干扰能力强,可实现更高的分辨率。基于激光自混合干涉技术的非接触式测头,具有体积小、分辨力高和测量效率高的特点,因此可以测量空间体积狭小的工件体,并且容易实现高精度的测量。CCD视觉测量技术是基于计算机视觉的测量技术,可实现对工件的快速扫描测量,具有很高的测量效率。
发明内容
[0006] 本发明所要解决的技术问题是,提供一种在现有智能检测手段的基础上,在工业现场环境下对其关键性的参数,主要是几何尺寸和形位误差及轮廓信息,进行自动化测量,并根据测量结果按照生产需要对工件进行自动分选,同时根据检测结果进一步指导生产,促进生产过程更加科学、有效的进行,降低产品报废率的多参数现场自动测量与分选系统。
[0007] 本发明所采用的技术方案是:一种多参数现场自动测量与分选系统,包括有用于传送各待测缸套类零件的传送带,在传送带的一侧并沿传送带的长度方向依次设置有:用于将各待测缸套类零件自动输送到传送带上的自动上料机构、用于对待测缸套类零件的几何尺寸和形位误差进行高精度测量的第一测量工位、用于获取缸套类零件的轮廓信息的第二测量工位以及用于根据前面的测量结果将不同标准的缸套类零件自动的进行分类甄选的自动分选机构。
[0008] 在传送带上各缸套类零件之间的距离为设定的距离d,所述的距离d为确保第一测量工位和第二测量工位同时进入下一次测量工作。
[0009] 所述的自动上料机构包括有第一机械手、第二机械手、振动台和振动器,所述的振动器连接在振动台的底部,所述的第一机械手、第二机械手和振动台之间通过传送槽相连接的设置在传送带的一侧,并且,所述的第一机械手与传送带相平行的设置,所述的第二机械手和振动台与传送带相垂直的设置。
[0010] 所述的传送槽为T型结构,所述的第一机械手和第二机械手分别对应设置在T型结构传送槽的横槽的两端,所述的该横槽与所述的传送带相平行,并且,其中的第二机械手是通过一个与所述的传送带相垂直的直槽与所述的传送槽相连,所述的振动台的出口对应设置在T型结构传送槽的与所述的横槽相垂直的纵槽的底端。
[0011] 所述的第一测量工位包括有:设置在传送带的具有自动上料机构一侧的第一工作台和设置在传送带另一侧并与所述的第一工作台相对应的第三机械手,所述的第一工作台上且位于与所述的传送带相垂直的方向设置有由机械手导轨、设置在机械手导轨上的机械手推手和驱动机械手推手沿机械手导轨移动的机械手驱动电机构成的第四机械手,在第一工作台上且位于第四机械手的前面设置有用于对由第三机械手推到第一工作台上的缸套类零件进行定位的第一 V型定位块,在第一工作台上且位于第四机械手的两侧相对称的各设置有一个固定柱,第四机械手两侧的固定柱的顶端设置有用于对缸套类零件进行测量的测量机构,所述的测量机构包括有被支撑在固定柱顶端的水平和垂直移动结构,与水平和垂直移动结构相连的主轴,固定连接在主轴底端的用于对缸套类零件的内外表面进行测量的非接触式测头。
[0012] 所述的水平和垂直移动结构包括有设置在第四机械手两侧的固定柱顶端的X轴导轨、固定在X轴导轨上的测量导轨外罩和设置在X轴导轨上的滑架,所述的X轴导轨的一侧通过设置在两端的X轴滑轮安装有X轴齿形带,所述的X轴齿形带与所述的滑架固定连接,所述的X轴导轨上还设置有驱动X轴齿形带的X轴电机,所述的滑架位于传送带的一侧向外凸出的形成有能够贯穿主轴并带动主轴随滑架移动的上导向套,所述的主轴上固定连接有Z轴齿形带,所述的Z轴齿形带通过分别固定在滑架和测量导轨外罩上的两个Z轴滑轮以及固定在滑架上的Z轴电机转动。
[0013] 所述的X轴导轨的下端设置有与所述的上导向套相对应的能够贯穿主轴的下导向套。
[0014] 所述的非接触式测头包括有位于中部且在该非接触式测头下移时能够插入到缸套类零件内周的内吊杆,与所述的内吊杆相平行的均匀的分布在内吊杆周边且在该非接触式测头下移时位于缸套类零件的外周的四个外吊杆,其中,所述的四个外吊杆的端部各设置一个用于对缸套类零件的外周壁进行信号采集的传感器,所述的内吊杆端部设置有用于对缸套类零件的内周壁进行信号采集的四个传感器。
[0015] 所述的第二测量工位包括有:设置在传送带的具有自动上料机构一侧的第二工作台和设置在传送带另一侧并与所述的第二工作台相对应的第五机械手,所述的第二工作台上且位于与所述的传送带相垂直的方向设置有机械手导轨,所述的机械手导轨远离传送带的那端设置有机械手驱动电机,机械手导轨上设置有与机械手驱动电机的输出轴相连接的第一丝杠,所述的机械手导轨上设置有能够通过所述的第一丝杠沿机械手导轨移动的滑块,所述的机械手导轨的上方设置有由机械手推手和一端与机械手推手相连的机械手臂构成的第六机械手,所述的机械手推手与由第五机械手推到第二工作台上的缸套类零件相对应,所述的机械手臂的另一端固定连接在滑块上,在第二工作台上且位于第六机械手的前面设置有用于对由第五机械手推到第二工作台上的缸套类零件进行定位的第二 V型定位块,所述的第二工作台上还设置有与所述的机械手导轨相平行的视觉架调整导轨,视觉架调整导轨远离传送带的那端设置有视觉架调整电机,视觉架调整导轨上设置有与视觉架调整电机的输出轴相连接的第二丝杠,所述的视觉架调整导轨上还垂直设置有能够通过所述的第二丝杠沿视觉架调整导轨移动的纵向视觉架,所述纵向视觉架的一端设置有视觉架电机,所述纵向视觉架上并沿纵向视觉架的长度方向设置有与所述的视觉架电机的输出轴相连的第三丝杠,所述的纵向视觉架上还设置有能够通过第三丝杠沿纵向视觉架上下移动的横向视觉架,所述的横向视觉架上分别设置有用于对缸套类零件进行照明的背向照明光源和用于采集缸套类零件图像信息的CCD视觉传感器,所述的背向照明光源和CCD视觉传感器同轴且均平行于X轴。
[0016] 所述的自动分选机构包括有位于传送带一侧的用于推动从传送带上移来的检测合格/不合格的缸套类零件的第七机械手,位于传送带另一侧并与第七机械手相对应设置有用于接收由第七机械手推动的检测合格/不合格的缸套类零件的第一接收部,位于传送带终端用于接收从传送带上移来的检测不合格/合格的缸套类零件的第二接收部。
[0017] 本发明的多参数现场自动测量与分选系统,具有如下效果:
[0018] 1、本发明采用基于激光自混合干涉技术的非接触式测头,在结构上采用内外各四个测头的八测头结构形式,快速完成对汽缸套类零件的几何尺寸和形位误差的在线检测,具有高精度、高效率等特点。
[0019] 2、基于激光自混合干涉技术的非接触式测头,具有体积小、分辨力高和测量效率高的特点,因此可以测量空间体积狭小的工件体,并且容易实现高精度的测量。
[0020] 3、本发明采用CCD视觉测量技术完成零件倒角等轮廓信息的测量,可以完成接触式测量难以完成的工作,测量效率高。
[0021] 4、本发明可以用于工况环境复杂的工业生产现场,环境适应能力好,可以根据系统实时测量结果来评估生产过程,有效的实现了对生产的现场指导,降低了产品的报废率。
[0022] 5、本发明集工件上下料系统、转配机构、自动检测系统及自动分选系统于一身,基本实现了缸套类零件检测的全自动化,大大降低了人力成本,减少了人为因素对检测的影响,有效的提闻了检测效率。
[0023] 6、本发明两个测量工位总是同时处于测量状态,充分利用了系统的测量功能,大大提闻了系统的检测效率。
[0024] 7、用户可根据需求自定义检测方案,实现对气缸套指定尺寸的自动检测,气缸套各项参数自动生成数据报表,并自动保存检测数据,方便用户查阅。
[0025] 8、本发明具有较好的通用性,针对内燃机不同种类的气缸套,只需采用不同型号的工装,设计好检测方案,便可一机多用,适合多种类型气缸套类零件的检测。
附图说明
[0026] 图1是本发明的多参数现场自动测量与分选系统的总体结构示意图;
[0027] 图2是自动上料机构的结构示意图;[0028] 图3是第一测量工位的结构示意图;
[0029] 图4是第一测量工位内部的结构示意图;
[0030] 图5是非接触式测头的结构示意图;
[0031] 图6是第二测量工位的结构示意图;
[0032] 图7是第二测量工位内部的结构示意图。
[0033] 图中
[0034] 1:自动上料机构 2:第一测量工位
[0035] 3:第二测量工位 4:自动分选机构
[0036] 5:传送带 6:缸套类零件
[0037] 11:第一机械手 12:第二机械手
[0038] 13:振动台 14:振动器
[0039] 15:传送槽 21:第一工作台
[0040] 22:第三机械手 23:第四机械手
[0041] 231:机械手导轨 232:机械手推手
[0042] 233:机械手驱动电机 24:第一 V型定位块
[0043] 25:固定柱 26:主轴
[0044] 27:非接触式测头 28:测量机构
[0045] 29:机械手外罩 31:第二工作台
[0046] 32:第五机械手 33:第六机械手
[0047] 34:第二 V型定位块 35:滑块
[0048] 36:机械手导轨 37:机械手驱动电机
[0049] 38:第一丝杠 39:视觉架调整导轨
[0050] 271:内吊杆 272:外吊杆
[0051] 273:传感器 280:测量导轨外罩
[0052] 281:X轴导轨 282:滑架
[0053] 283:X轴滑轮 284:X轴齿形带
[0054] 285:X轴电机 286:上导向套
[0055] 287:下导向套 288:Z轴齿形带
[0056] 289:Z轴电机 291:Z轴光栅
[0057] 292:X轴光栅 310:视觉架调整电机
[0058] 311:第二丝杠 312:纵向视觉架
[0059] 313:横向视觉架 314:背向照明光源
[0060] 315:CCD视觉传感器 316:第三丝杠
[0061] 331:机械手推手 334:机械手臂
具体实施方式
[0062] 下面结合实施例和附图对本发明的多参数现场自动测量与分选系统做出详细说明。
[0063] 本发明的多参数现场自动测量与分选系统,提供了一种工业现场测量内燃机气缸套类零件的实时检测方法。通过自动上料系统将密集在一起的零件分离开来,每两个相邻零件之间的距离为两个测量工位之间的间隔。然后通过两个测量工位对零件进行检测,在系统运行过程中,两个工位总是同时处于测量中,其中第一个测量工位通过基于激光自混合技术的非接触式测头完成缸套类零件的几何尺寸和形位误差的检测,第二个测量工位通过CCD视觉测量的方法获取缸套类零件的轮廓信息。最后,自动分选系统完成不同标准零件的自动分选。
[0064] 如图1所示,本发明的多参数现场自动测量与分选系统,包括有用于传送各待测缸套类零件6的传送带5,在传送带5的一侧并沿传送带5的长度方向依次设置有:用于将各待测缸套类零件6自动输送到传送带5上的自动上料机构1、用于对待测缸套类零件6的几何尺寸和形位误差进行高精度测量的第一测量工位2、用于获取缸套类零件6的轮廓信息的第二测量工位3以及用于根据前面的测量结果将不同标准的缸套类零件6自动的进行分类甄选的自动分选机构4。
[0065] 在传送带5上各缸套类零件2之间的距离为设定的距离d,所述的距离d为确保第一测量工位2和第二测量工位3同时进入下一次测量工作。这里,先假设两个测量工位之间沿传送带的距离为d (以下称为两个测量工位之间的距离),第二个测量工位和自动分选机构沿传送带的距离也为d。
[0066]自动上料机构的作用是,将一批待测缸套类零件自动输送到传送带上,并且通过控制各机械手的动作,来控制进入传送带上的两个相邻缸套类零件之间的距离保持为两个测量工位之间的距离d。
[0067] 两个测量工位的作用是,完成缸套类零件的几何尺寸、形位误差和轮廓信息的检测,其中第一个测量工位是采用基于激光自混合技术的非接触式测头完成缸套类零件几何尺寸和形位误差的高精度测量,第二个测量工位采用CCD视觉测量技术获取缸套类零件的轮廓信息。
[0068] 分选机构的作用是根据测量结果将不同标准的缸套零件自动的进行分类甄选,本次系统结构图中,假定用户只需要分选出合格品和不合格品,因而分选结构大大简化,如果用户需要进行多标准的分类,可以在此基础上进行扩展,因而给用户提供了一定的灵活性。
[0069] 如图2所示,所述的自动上料机构I包括有第一机械手11、第二机械手12、振动台13和振动器14,所述的振动器14连接在振动台13的底部,所述的第一机械手11、第二机械手12和振动台13之间通过传送槽15相连接的设置在传送带5的一侧,并且,所述的第一机械手11与传送带5相平行的设置,所述的第二机械手12和振动台13与传送带5相垂直的设置。
[0070] 所述的传送槽15为T型结构,所述的第一机械手11和第二机械手12分别对应设置在T型结构传送槽15的横槽的两端,所述的该横槽与所述的传送带5相平行,并且,其中的第二机械手12是通过一个与所述的传送带5相垂直的直槽16与所述的传送槽15相连,所述的振动台13的出口对应设置在T型结构传送槽15的与所述的横槽相垂直的纵槽的底端。
[0071] 如图3所示,所述的第一测量工位2包括有:设置在传送带5的具有自动上料机构I 一侧的第一工作台21和设置在传送带5另一侧并与所述的第一工作台21相对应的第三机械手22,所述的第一工作台21上且位于与所述的传送带5相垂直的方向设置有由机械手导轨231、设置在机械手导轨231上的机械手推手232和驱动机械手推手232沿机械手导轨231移动的机械手驱动电机233构成的第四机械手23,在第一工作台21上且位于第四机械手23的前面设置有用于对由第三机械手22推到第一工作台21上的缸套类零件6进行定位的第一 V型定位块24,在第一工作台21上且位于第四机械手23的两侧相对称的各设置有一个固定柱25,第四机械手23两侧的固定柱25的顶端设置有用于对缸套类零件6进行测量的测量机构28,所述的测量机构包括有被支撑在固定柱25顶端的水平和垂直移动结构,与水平和垂直移动结构相连的主轴26,固定连接在主轴26底端的用于对缸套类零件6的内外表面进行测量的非接触式测头27。
[0072] 如图4所示,所述的水平和垂直移动结构28包括有设置在第四机械手23两侧的固定柱25顶端的X轴导轨281、固定在X轴导轨281上的测量导轨外罩280和设置在X轴导轨281上的滑架282,所述的X轴导轨281的一侧通过设置在两端的X轴滑轮283安装有X轴齿形带284,所述的X轴齿形带284与所述的滑架282固定连接,所述的X轴导轨281上还设置有驱动X轴齿形带284的X轴电机285,X轴电机285可以通过X轴齿形带284驱动滑架282沿着X轴导轨281自由滑动,所述的滑架282位于传送带5的一侧向外凸出的形成有能够贯穿主轴26并带动主轴26随滑架282移动的上导向套286,所述的主轴26上固定连接有Z轴齿形带288,所述的Z轴齿形带288通过分别固定在滑架282和测量导轨外罩280上的两个Z轴滑轮283以及固定在滑架282上的Z轴电机289转动。Z轴电机28可以通过Z轴齿形带288驱动主轴26沿Z向自由移动。
[0073] 所述的主轴26上设置有Z轴光栅291,所述的X轴导轨281上设置有X轴光栅292。
[0074] 所述的X轴导轨281的下端设置有与所述的上导向套286相对应的能够贯穿主轴26的下导向套287。
[0075] 如图5所示,所述的非接触式测头27包括有位于中部且在该非接触式测头27下移时能够插入到缸套类零件6内周的内吊杆271,与所述的内吊杆271相平行的均匀的分布在内吊杆271周边且在该非接触式测头27下移时位于缸套类零件6的外周的四个外吊杆272,其中,所述的四个外吊杆272的端部各设置一个用于对缸套类零件6的外周壁进行信号采集的传感器273,所述的内吊杆271端部设置有用于对缸套类零件6的内周壁进行信号采集的四个传感器273。
[0076] 如图6、图7所示,所述的第二测量工位3包括有:设置在传送带5的具有自动上料机构I 一侧的第二工作台31和设置在传送带5另一侧并与所述的第二工作台31相对应的第五机械手32,所述的第二工作台31上且位于与所述的传送带5相垂直的方向设置有机械手导轨36,所述的机械手导轨36远离传送带5的那端设置有机械手驱动电机37,机械手导轨36上设置有与机械手驱动电机37的输出轴相连接的第一丝杠38,所述的机械手导轨36上设置有能够通过所述的第一丝杠38沿机械手导轨36移动的滑块35,所述的机械手导轨36的上方设置有由机械手331和一端与机械手331相连的机械手臂332构成的第六机械手33,所述的机械手331与由第五机械手32推到第二工作台31上的缸套类零件6相对应,所述的机械手臂332的另一端固定连接在滑块35上,在第二工作台31上且位于第六机械手33的前面设置有用于对由第五机械手32推到第二工作台31上的缸套类零件6进行定位的第二 V型定位块34,所述的第二工作台31上还设置有与所述的机械手导轨36相平行的视觉架调整导轨39,视觉架调整导轨39远离传送带5的那端设置有视觉架调整电机310,视觉架调整导轨39上设置有与视觉架调整电机310的输出轴相连接的第二丝杠311,所述的视觉架调整导轨39上还垂直设置有能够通过所述的第二丝杠311沿视觉架调整导轨39移动的纵向视觉架312,所述纵向视觉架312的一端设置有视觉架电机(图中未示出),所述纵向视觉架312上并沿纵向视觉架312的长度方向设置有与所述的视觉架电机的输出轴相连的第三丝杠316,所述的纵向视觉架312上还设置有能够通过第三丝杠316沿纵向视觉架312上下移动的横向视觉架313,所述的横向视觉架313上分别设置有用于对缸套类零件6进行照明的背向照明光源314和用于采集缸套类零件6图像信息的CCD视觉传感器315。
[0077] 所述的背向照明光源314和C⑶视觉传感器315同轴且均平行于X’轴,背向照明光源314使回转体工件的轮廓清晰成像在CCD视觉传感器315中,二者固定在横向视觉架313两端。第二 V型定位块34的回转轴线垂直于XOY平面;并可以通过调节背向照明光源314和CXD视觉传感器315在横向视觉架313上的位置使得第二 V型定位块34的回转中心处于CXD视觉传感器315焦平面上。
[0078] 如图1所示,所述的自动分选机构4包括有位于传送带5 —侧的用于推动从传送带5上移来的检测合格/不合格的缸套类零件6的第七机械手42,位于传送带5另一侧并与第七机械手42相对应设置有用于接收由第七机械手42推动的检测合格/不合格的缸套类零件6的第一接收部42,位于传送带5终端用于接收从传送带5上移来的检测不合格/合格的缸套类零件6的第二接收部。
[0079]自动分选机构4是上位机根据检测结果,进而通过控制机械手,将不合格工件推送到传送带5上,将合格工件通过另一传送机构送出。
[0080] 本发明的多参数现场自动测量与分选系统,在整个自动化测量过程中需注意的是:
[0081] 首先,由于缸套类零件属于高精密类零件,因此本发明的传输系统具有很好的稳定性、平稳性,以保证缸套类零件在传送过程中,不会由于强烈震动或者其它某些意外因素,导致零件的损伤或破坏。所以,在本发明中所述的第一工作台21、第二工作台31和固定柱25都采用大理石材料。
[0082] 其次,为了充分发挥系统的检测功能,使系统工作在较高的工作效率下,要求两个相邻的工件之间的距离要控制在两个测量工位距离d,以保证两个工位同时处于不间断的测量状态。测量过程中,两个工位同时处于测量状态,此时传送带处于等待停止运行状态,等待两个工位的测量全部完成后,传送带再次运动两个测量工位的距离d,使两个测量工位同时进入下一次测量。测量时间为两个工位测量时间的最大值。
[0083] 再次,高精度的装夹是高精度测量的有效保证,因此要求两个测量工位的装夹机构具有很高的精度,本发明采用V型块定位,具有良好的定位精度。
[0084] 再者,本发明的工作环境为工业现场,因此测量系统受环境因素的影响比较大。本发明对两个测量工位通过测试柜进行了环境屏蔽,减少工业现场剧烈变化的恶劣环境对系统的直接影响,并在此基础上进行了一定的环境补偿,使系统对环境的依赖性大大减小。
[0085] 最后,自动分选机构具有一定的灵活性,可以根据用户需求进行扩展,从而进行不同标准、不同规格的缸套类零件的自动归类。
[0086] 本发明的多参数现场自动测量与分选系统的具体实现过程包括以下步骤:[0087] I)在进行测量之前,缸套类零件首先通过自动上料机构分离开来,使两个相邻的缸套类零件之间的距离大致为两个测量工位之间的距离d。
[0088] 2)缸套类零件通过自动上料机构按照固定距离间隔通过第一测量工位,每当一个缸套类零件通过第一测量工位时,安装在第一个测量工位的光电传感器被触发,输出信号给总控制柜,指示有缸套类零件通过此工位。此时,总控制柜发出控制信号,使传送带停止运动,并控制相应的机械手动作,将工件移位到第一测量工位的测量位置,并通过第一 V型定位块使被测工件准确定位,为测量做准备。然后,总控制柜指示测量机开始第一测量工位的测量,上位机记录测量数据并标记测量工件的序号。
[0089] 3)待完成第一测量工位的测量后,总控制柜控制此第一测量工位的机械手将缸套类零件移位回到传送带上。此时,总控制柜检测第二测量工位的缸套类零件是否放回到传送带上,只有两个工位都测量完毕并且缸套类零件都也已经放回至传送带上,此时,总控制柜才控制传送带重新开始运动,传送带将继续移动两个测量工位的距离,两个工位同时进入下一次测量。当缸套类零件通过第二测量工位时,安装在第二测量工位的光电传感器被触发,输出信号给总控制柜,指示有缸套类零件通过此工位。此时,总控制柜发出控制信号,使传送带停止运动,并控制相应的机械手动作,将缸套类零件移位到第二测量工位的测量位置,并通过第二 V型定位块使被测缸套类零件准确定位,为测量做准备。然后,总控制柜指示测量机开始第二测量工位的测量,上位机记录测量数据并标记测量缸套类零件的序号。需要说明的是,两个测量工位总是同步进行测量的。
[0090] 4)缸套类零件完成两个工位的测量后,上位机就得到了缸套类零件的关键性参数,然后缸套类零件进入自动分选机构。自动分选机构和第二测量工位沿传送带的距离也为d,当缸套类零件正在进行测量时,自动分选机构同时工作,对缸套类零件进行筛选。自动分选机构可以根据用户的需要进行灵活的扩展。自动分选机构根据用户的设置,将测量完毕的缸套类零件按照用户的标准进行分类,分类的完成是通过多个工位的协同控制。
[0091] 在本发明中,所述的第一机械手11、第二机械手12结构相同、第三机械手22、第四机械手23、第五机械手32和第六机械手33结构都是相同的,只是前端的用于推动缸套类零件的机械手推手不同。
[0092] 由于本发明的多参数现场自动测量与分选系统,是针对内燃机缸套类的一种通用检测方法,并且系统具有一定的灵活性和可扩展性。下面,针对具有内外径尺寸和倒角信息的一类零件进行测量,并且假定自动分选系统只需分离出不合格的零件,给出具体实施过程。
[0093] a)首先是上电前准备阶段。由于坐标测量机采用的是气浮导轨,因此,首先开启气源,直至气压达到所设定数值。检测以下各传感器是否处于正常工作状态,包括CCD视觉传感器是否能正常采集图像,CCD视觉传感器的照明光源是否处于正常工作状态,激光自混合测头是否工作正常等。
[0094] b)打开计算机和控制系统,系统进入测量准备阶段,测量准备阶段包括上料准备和测量准备。上料准备主要是将批量待测零件放到自动上料机构的入口处(可以和自动化生产线相结合,也可以人工放置);测量准备主要是回零准备:第一测量工位机构的回零,包括X向电机驱动滑架和Z向电机驱动主轴的回零,以及这两个轴所带动的非接触式测头回零;还包括Y’向电机和Z’向电机这两个轴的回零,这两个轴带动C⑶视觉传感器回零。[0095] c)开启测量软件系统,载入测量仪各运动轴的误差补偿表,启动软件功能面板并手动选取待测量的工件型号及测量方案,测量方案是对该型号工件全部待测项目进行检测的方案,包括待检项目序号、名称、位置信息、标准尺寸与公差范围。
[0096] d)测量阶段,点击测量按钮,整个系统开始运行。自动自动上料机构通过振动台13的微震动,使零件从振动台13上慢慢的滑下至机械手11的位置,机械手11在控制系统的作用下,按照一定时间间隔将每两个相邻的零件推送到传送带5上,使两个相邻的零件距离间隔为两个测量工位的距离。
[0097] e)每当一个缸套类零件通过第一测量工位时,安装在第一测量工位处的光电传感器被触发,通知控制系统有零件到达第一测量工位。控制系统首先使传送带停止运动,接着命令第三机械手将工件移位到第一测量工位的测量位置,待第一 V型定位块24对零件进行定位完成后,测量机开始进行零件内外径的测量。基于激光自混合技术的非接触式测头27沿Z轴向下运动,完成内外径的测量,并将测量零件编号。接着,在控制系统的控制下,第四机械手23动作,将缸套类零件退回到传送带5上。
[0098] f)接着,控制系统发出指令,传送带再次运动两个测量工位的距离,即将在第一测量工位的零件传送到第二测量工位,将第二测量工位处的零件传送到自动分选机构。当零件到达第二测量工位时,位于第二测量工位处的光电传感器被触发,通知控制系统有零件达到第二测量工位。控制系统首先使传送带停止运动,接着命令第五机械手将工件移位到第二测量工位的测量位置,待第二 V型定位块34对零件进行定位完成后,测量机开始进行零件倒角的测量。然后,Y’向电机与Z’向电机驱动纵向视觉架和横向视觉架,从而带动CCD视觉传感器按照测量方案中的设定运动至视觉测量的起始定位点,CCD拍摄图像并上传给上位机,完成零件倒角的测量,并将测量零件编号。接着,在控制系统的控制下,机械手动作,将零件退回到传送带5上。
[0099] g)得到计算结果后,程序将结果以图形和数据的形式输出到用户界面,根据事先存储在数据库中该测量项目的标准尺寸和公差范围判断该项目的测量结果是否合格,合格性结果将输出到界面。
[0100] h)当零件退回到传送带上后,传送带在控制系统的作用下再次运动两个测量工位之间的距离。当零件到达分选机构时,位于分选机构处的光电传感器被触发,发出信号给控制系统,控制系统询问上位机该编号零件的信息(合格或不合格),将零件进行分选处理。
[0101] 以上所阐述的测量过程只是针对某种只具有内外径尺寸和倒角信息的缸套类零件的检测步骤,对于测量其它不同尺寸、不同表面特征的缸套,需要检测的尺寸不同、特征不同,测量路径与检测的步骤可能需要进行相应的调整。

Claims (10)

1.一种多参数现场自动测量与分选系统,包括有用于传送各待测缸套类零件(6)的传送带(5),其特征在于,在传送带(5)的一侧并沿传送带(5)的长度方向依次设置有:用于将各待测缸套类零件(6)自动输送到传送带(5)上的自动上料机构(I)、用于对待测缸套类零件(6)的几何尺寸和形位误差进行高精度测量的第一测量工位(2)、用于获取缸套类零件(6)的轮廓信息的第二测量工位(3)以及用于根据前面的测量结果将不同标准的缸套类零件(6)自动的进行分类甄选的自动分选机构(4)。
2.根据权利要求1所述的多参数现场自动测量与分选系统,其特征在于,在传送带(5)上各缸套类零件(2)之间的距离为设定的距离d,所述的距离d为确保第一测量工位(2)和第二测量工位(3)同时进入下一次测量工作。
3.根据权利要求1所述的多参数现场自动测量与分选系统,其特征在于,所述的自动上料机构(I)包括有第一机械手(11)、第二机械手(12)、振动台(13)和振动器(14),所述的振动器(14)连接在振动台(13 )的底部,所述的第一机械手(11)、第二机械手(12)和振动台(13)之间通过传送槽(15)相连接的设置在传送带(5)的一侧,并且,所述的第一机械手(11)与传送带(5)相平行的设置,所述的第二机械手(12)和振动台(13)与传送带(5)相垂直的设置。
4.根据权利要求3所述的多参数现场自动测量与分选系统,其特征在于,所述的传送槽(15)为T型结构,所述的第一机械手(11)和第二机械手(12)分别对应设置在T型结构传送槽(15)的横槽的两端,所述的该横槽与所述的传送带(5)相平行,并且,其中的第二机械手(12)是通过一个与所述的传送带(5)相垂直的直槽(16)与所述的传送槽(15)相连,所述的振动台(13)的出口对应设置在T型结构传送槽(15)的与所述的横槽相垂直的纵槽的底端。
5.根据权利要求1所述的多参数现场自动测量与分选系统,其特征在于,所述的第一测量工位(2)包括有:设置在传送带(5)的具有自动上料机构(I) 一侧的第一工作台(21)和设置在传送带(5)另一侧并与所述的第一工作台(21)相对应的第三机械手(22),所述的第一工作台(21)上且位于与所述的传送带(5)相垂直的方向设置有由机械手导轨(231)、设置在机械手导轨(231)上的机械手推手(232)和驱动机械手推手(232)沿机械手导轨(231)移动的机械手驱动电机(233)构成的第四机械手(23),在第一工作台(21)上且位于第四机械手(23 )的前面设置有用于对由第三机械手(22 )推到第一工作台(21)上的缸套类零件(6)进行定位的第一 V型定位块(24),在第一工作台(21)上且位于第四机械手(23)的两侧相对称的各设置有一个固定柱(25),第四机械手(23)两侧的固定柱(25)的顶端设置有用于对缸套类零件(6)进行测量的测量机构(28),所述的测量机构包括有被支撑在固定柱(25)顶端的水平和垂直移动结构,与水平和垂直移动结构相连的主轴(26),固定连接在主轴(26)底端的用于对缸套类零件(6)的内外表面进行测量的非接触式测头(27)。
6.根据权利要求5所述的多参数现场自动测量与分选系统,其特征在于,所述的水平和垂直移动结构(28)包括有设置在第四机械手(23)两侧的固定柱(25)顶端的X轴导轨(281 )、固定在X轴导轨(281)上的测量导轨外罩(280 )和设置在X轴导轨(281)上的滑架(282),所述的X轴导轨(281)的一侧通过设置在两端的X轴滑轮(283)安装有X轴齿形带(284),所述的X轴齿形带(284)与所述的滑架(282)固定连接,所述的X轴导轨(281)上还设置有驱动X轴齿形带(284)的X轴电机(285),所述的滑架(282)位于传送带(5)的一侧向外凸出的形成有能够贯穿主轴(26)并带动主轴(26)随滑架(282)移动的上导向套(286),所述的主轴(26)上固定连接有Z轴齿形带(288),所述的Z轴齿形带(288)通过分别固定在滑架(282)和测量导轨外罩(280)上的两个Z轴滑轮(283)以及固定在滑架(282)上的Z轴电机(289)转动。
7.根据权利要求6所述的多参数现场自动测量与分选系统,其特征在于,所述的X轴导轨(281)的下端设置有与所述的上导向套(286)相对应的能够贯穿主轴(26)的下导向套(287)。
8.根据权利要求5所述的多参数现场自动测量与分选系统,其特征在于,所述的非接触式测头(27)包括有位于中部且在该非接触式测头(27)下移时能够插入到缸套类零件(6)内周的内吊杆(271 ),与所述的内吊杆(271)相平行的均匀的分布在内吊杆(271)周边且在该非接触式测头(27)下移时位于缸套类零件(6)的外周的四个外吊杆(272),其中,所述的四个外吊杆(272)的端部各设置一个用于对缸套类零件(6)的外周壁进行信号采集的传感器(273),所述的内吊杆(271)端部设置有用于对缸套类零件(6)的内周壁进行信号采集的四个传感器(273)。
9.根据权利要求1所述的多参数现场自动测量与分选系统,其特征在于,所述的第二测量工位(3)包括有:设置在传送带(5)的具有自动上料机构(I) 一侧的第二工作台(31)和设置在传送带(5)另一侧并与所述的第二工作台(31)相对应的第五机械手(32),所述的第二工作台(31)上且位于与所述的传送带(5)相垂直的方向设置有机械手导轨(36),所述的机械手导轨(36)远离传送带(5)的那端设置有机械手驱动电机(37),机械手导轨(36)上设置有与机械手驱动电机(37)的输出轴相连接的第一丝杠(38),所述的机械手导轨(36)上设置有能够通过所述的第一丝杠(38)沿机械手导轨(36)移动的滑块(35),所述的机械手导轨(36)的上方设置有由机械手推手(331)和一端与机械手推手(331)相连的机械手臂(332)构成的第六机械手(33),所述的机械手推手(331)与由第五机械手(32)推到第二工作台(31)上的缸套类零件(6)相对应,所述的机械手臂(332)的另一端固定连接在滑块(35)上,在第二工作台(31)上且位于第六机械手(33)的前面设置有用于对由第五机械手(32)推到第二工作台(31)上的缸套类零件(6)进行定位的第二 V型定位块(34),所述的第二工作台(31)上还设置有与所述的机械手导轨(36)相平行的视觉架调整导轨(39),视觉架调整导轨(39)远离传送带(5)的那端设置有视觉架调整电机(310),视觉架调整导轨(39)上设置有与视觉架调整电机(310)的输出轴相连接的第二丝杠(311),所述的视觉架调整导轨(39)上还垂直设置有能够通过所述的第二丝杠(311)沿视觉架调整导轨(39)移动的纵向视觉架(312),所述纵向视觉架(312)的一端设置有视觉架电机,所述纵向视觉架(312)上并沿纵向视觉架(312)的长度方向设置有与所述的视觉架电机的输出轴相连的第三丝杠(316),所述的纵向视觉架(312)上还设置有能够通过第三丝杠(316)沿纵向视觉架(312)上下移动的横向视觉架(313),所述的横向视觉架(313)上分别设置有用于对缸套类零件(6)进行照明的背向照明光源(314)和用于采集缸套类零件(6)图像信息的CCD视觉传感器(315),所述的背向照明光源(314)和C⑶视觉传感器(315)同轴且均平行于X轴。
10.根据权利要求1所述的多参数现场自动测量与分选系统,其特征在于,所述的自动分选机构(4)包括有位于传送带(5) —侧的用于推动从传送带(5)上移来的检测合格/不合格的缸套类零件(6)的第七机械手(42),位于传送带(5)另一侧并与第七机械手(42)相对应设 置有用于接收由第七机械手(42)推动的检测合格/不合格的缸套类零件(6)的第一接收部(41),位于传送带(5)终端用于接收从传送带(5)上移来的检测不合格/合格的缸套类零件(6)的第二接收部。
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