CN103909161A - 一种钢铝复合接触轨跟踪定位装置及跟踪定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种钢铝复合接触轨跟踪定位装置及跟踪定位方法，钢铝复合接触轨由一工字型导轨基材和一U型导轨盖板铆接组成，其包括铆合结构体、铆合模具冲头、视觉传感器和主控制器。铆合结构体移动设置在钢铝复合接触轨上；铆合模具冲头连接在铆合结构体的两侧，将工字型导轨基材和U型导轨盖板在冲孔处相铆接；视觉传感器连接在铆合结构体的端部；主控制器，分别与视觉传感器、铆合结构体和铆合模具冲头电连接，主控制器根据视觉传感器识别到的压痕的位置调整铆合结构体的位置以使铆合模具冲头的轴线与冲孔的轴线重合。本发明的钢铝复合接触轨跟踪定位装置及跟踪定位方法，使钢铝复合接触轨精确铆合加工，作业速度快，产品合格率高。

Description

一种钢铝复合接触轨跟踪定位装置及跟踪定位方法

技术领域

本发明涉及一种跟踪定位装置及方法，特别是应用于钢铝复合接触轨的复合铆合生产领域的跟踪定位装置及跟踪定位方法。

背景技术

在机械加工制造行业，钢铝复合接触轨是一种新兴的轨道材料。九十年代广泛应用以来，世界上已建成钢铝复合接触轨运营线路1000多公里，遍布欧洲、美洲、亚洲。钢铝复合接触轨以传输电流大，重量轻，安装方便而得到广泛应用，近几年我国地铁或城铁也开始采用钢铝复合接触轨。钢铝复合接触轨由轻质的导电铝轨本体和非常耐磨的不锈钢接触面构成。轨身由高强度耐腐蚀铝合金挤压而成。接触面是连续的6mm厚的不锈钢带。不锈钢带同导电铝轨机械复合，以确保它们之间的金属结合，从而保证铝和不锈钢带间的较小的接触电阻。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用U型导轨盖板的压痕确认工字型导轨盖板的冲孔的位置，然后，通过驱动铆合结构体沿着钢铝复合接触轨移动，使铆合模具冲头的各个冲头的轴线与U型导轨盖板的各个冲孔的轴线相互重合，然后完成随后的铆合加工。本发明的钢铝复合接触轨跟踪定位装置，使钢铝复合接触轨精确铆合加工，作业速度快，产品合格率高。

本发明的另一目的是提供一种能够快速精确使钢铝复合接触轨铆合加工的钢铝复合接触轨跟踪定位方法。

为了实现上述目的，本发明的提供一种钢铝复合接触轨跟踪定位装置，所述钢铝复合接触轨由一工字型导轨基材和一U型导轨盖板铆接组成，其中，所述U型导轨盖板倒U字型连接在所述工字型导轨基材的顶部，所述U型导轨盖板包括多个压痕和与所述压痕一一对应的多个冲孔，其中，还包括：

铆合结构体，移动设置在所述钢铝复合接触轨上；

铆合模具冲头，连接在所述铆合结构体的两侧，将所述工字型导轨基材和所述U型导轨盖板在所述冲孔处相铆接；

视觉传感器，连接在所述铆合结构体的端部；以及

主控制器，分别与所述视觉传感器、所述铆合结构体和所述铆合模具冲头电连接，所述主控制器根据所述视觉传感器识别到的所述压痕的位置调整所述铆合结构体的位置以使所述铆合模具冲头的轴线与所述冲孔的轴线重合。

上述的钢铝复合接触轨跟踪定位装置，其中，所述视觉传感器具有视野中心线，所述视野中心线与所述铆合模具冲头的中心线的距离是相邻二所述压痕间距的整数倍。

上述的钢铝复合接触轨跟踪定位装置，其中，所述整数为1至100中的任一整数。

上述的钢铝复合接触轨跟踪定位装置，其中，所述视觉传感器为两个，分别连接在所述铆合结构体的两端部。

上述的钢铝复合接触轨跟踪定位装置，其中，所述视觉传感器具有镜头轴线，所述镜头轴线垂直于或倾斜于所述U型导轨盖板的顶面，倾斜时倾斜角度范围为正负90度。

上述的钢铝复合接触轨跟踪定位装置，其中，所述主控制器与所述视觉传感器通过现场数据总线或模拟量数据传输线相连接。

上述的钢铝复合接触轨跟踪定位装置，其中，所述工字型导轨基材是铝制件，所述U型导轨盖板是钢制件。

上述的钢铝复合接触轨跟踪定位装置，其中，所述视觉传感器的底端与所述U型导轨盖板的顶面的距离为0.01米至2米。

上述的钢铝复合接触轨跟踪定位装置，其中，所述主控制器包括：

用于接收所述视觉传感器测量得到的所述视野中心线与所述压痕的中心线的距离值L2的信号接收单元；

用于存储距离值L2的存储单元；

用于根据距离值L2计算出所述铆合结构体和输送铆合模具冲头与所述冲孔的偏差值L3，然后，根据现在的所述铆合结构体和所述铆合模具冲头的现有位置值加上偏差值L3，从而计算出所述铆合结构体和所述铆合模具冲头下一步前进的目标值的信号计算单元；

用于输出偏差值L3或者所述铆合结构体和所述铆合模具冲头需移动目标值的信号输出单元；

用于控制一结构体驱动机构驱动所述铆合结构体和所述铆合模具冲头移动偏差值L3或移动至目标值的误差修正单元。

上述的钢铝复合接触轨跟踪定位装置，其中，所述铆合模具冲头安装在所述铆合结构体两侧的槽孔中。

本发明还提供一种钢铝复合接触轨跟踪定位方法，其中，包括如下步骤：

S100，将一U型导轨盖板倒U字型连接在一工字型导轨基材的顶部，一铆合模具冲头连接在铆合结构体上，铆合结构体移动设置在U型导轨盖板和工字型导轨基材形成的钢铝复合接触轨上，其中，U型导轨盖板具有多个压痕以及与压痕一一对应的多个冲孔，工字型导轨基材覆盖多个冲孔；

S200，将视觉传感器连接在铆合结构体上，视觉传感器识别U型导轨盖板的顶面的压痕的位置并传输给主控制器；

S300，主控制器根据视觉传感器识别的压痕的位置调整铆合结构体的位置使铆合模具冲头的轴线与冲孔的轴线重合；

S400，铆合模具冲头打出，将工字型导轨基材和U型导轨盖板相铆接。

上述的钢铝复合接触轨跟踪定位方法，其中，所述步骤S200还包括如下步骤：

将视觉传感器的视野中心线与铆合模具冲头的中心线的距离设置为相邻二压痕间距的整数倍。

上述的钢铝复合接触轨跟踪定位方法，其中，在所述步骤S300中，包括如下步骤：

S310，接收视觉传感器测量得到的视觉传感器的视野中心线与压痕的中心线的距离值L2；

S330，根据距离值L2计算出铆合结构体和输送铆合模具冲头与冲孔的偏差值L3，然后，根据现在的铆合结构体和铆合模具冲头的现有位置值加上偏差值L3，从而计算出铆合结构体和铆合模具冲头下一步前进的目标值；

S350，根据所述偏差值L3或者所述目标值调整所述铆合结构体和所述铆合模具冲头的位置以使铆合模具冲头的轴线与冲孔的轴线重合。

上述的钢铝复合接触轨跟踪定位方法，其中，在所述步骤S300中，于所述步骤S310与步骤S330之间具有如下步骤：

S320，存储距离值L2。

上述的钢铝复合接触轨跟踪定位方法，其中，在所述步骤S300中，于所述步骤S330与步骤S350之间具有如下步骤：

S340，输出偏差值L3或者目标值至一结构体驱动机构。

上述的钢铝复合接触轨跟踪定位方法，其中，所述步骤S200还包括如下步骤：

将两个视觉传感器分别设置在铆合结构体的两端，共同对压痕位置进行测量。

上述的钢铝复合接触轨跟踪定位方法，其中，所述步骤S320和所述步骤S330之间还包括步骤S325：

判断两个视觉传感器回传的压痕位置数据是否为零，如果其中一只视觉传感器回传的压痕位置数据为零，主控制器自动切换相关信号，采用另外一只视觉传感器的上传的非零值数据；如果两只视觉传感器的上传数据皆为零值，系统暂停加工，发出声光报警。

上述的钢铝复合接触轨跟踪定位方法，其中，在所述步骤S350中，包括有如下步骤：

控制铆合结构体和铆合模具冲头在铆合加工过程中沿一个方向移动。

本发明的有益功效在于，本发明解决了现有技术中加工误差等因素对铆合定位精度的影响。通常钢铝复合接触轨的长度为16M，即16000mm，U型导轨盖板的压痕间距为18mm左右。16M长的钢铝复合接触轨共有压痕16000/18个（大约889个），U型导轨盖板的压痕及其冲孔在加工中会产生间距误差，假如单个间距误差为0.1mm和0.01mm，逐步累计到第889个压痕和冲孔时，则累计误差分别为88.9mm和8.89mm，可以看到，即使按照最小的加工误差计算，误差累计到最后一个压痕和冲孔时，铆合模具冲头的轴线和U型导轨盖板的压痕和冲孔轴线偏差了将近8.89mm，而冲头的直径也就8mm左右，如此大的累计误差，使铆合失去了原有的意义。因此及时通过U型导轨盖板的压痕校正铆合结构体和铆合模具冲头的位置，保证每次铆合过程中铆合模具冲头的各个冲头的轴线与U型导轨盖板的各个冲孔的轴线重合，使得U型导轨盖板压痕和冲孔的加工误差无法累计。

总之，本发明解决了现有技术中的U型导轨盖板的压痕和冲孔加工误差逐渐积累的问题，提高了钢铝复合接触轨的复合精度，能够减少U型导轨盖板4的压痕和冲孔加工误差的不利影响，同时技术先进，定位精度高。方便维护、操作简单、大幅度降低了人工强度，使得钢铝复合接触轨铆合工序自动化水平提高。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明的工作状态示意图；

图2为图1的E处放大图；

图3为本发明的铆合结构剖面示意图；

图4为本发明的铆合前剖面示意图；

图5为本发明的铆合后剖面示意图；

图6为本发明视觉传感器测量原理图（一）；

图7为本发明视觉传感器测量原理图（二）；

图8为本发明控制原理图（一）；

图9为本发明控制原理图（二）；

图10为本发明视觉传感器测量原理图（三）；

图11为本发明的主控制器的模块图；

图12为本发明的测量数据处理和传递的逻辑框图。

其中，附图标记

1     铆合结构体

2     铆合模具冲头

3     工字型导轨基材

4     U型导轨盖板

41    压痕

42    冲孔

5     视觉传感器

8     主控制器

81    信号接收单元

82    存储单元

83    信号计算单元

84    信号输出单元

85    误差修正单元

9     结构体驱动机构

L1    压痕间距

L2    压痕中心线与视觉传感器视野中心线的偏差值（理想状态下）

L3    压痕中心线与铆合模具冲头中线的偏差值

L5    非理想状态下最终计算值

L6    视觉传感器非理想状态下的视野中心线与理想状态下的视野中心线的偏差值

L7    压痕中心线与视觉传感器视野中心线的实际偏差值（非理想状态下）

A     摄像头视野

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。

本发明的钢铝复合接触轨跟踪定位装置，包括固定安装的加工工件，加工的工件安装在工作台上，用工作台的卡具予以固定，参阅图1和图2，加工工件为工字型导轨基材3和U型导轨盖板4，其中，工字型导轨基材3为铝质件，U型导轨盖板4为不锈钢质件；用于铆合的铆合结构体1和铆合模具冲头2，铆合结构体1和铆合模具冲头2通过伺服电机沿着被加工工件（工字型导轨基材3和U型导轨盖板4）移动，在特定位置(铆合模具冲头2的各个冲头的轴线与U型导轨盖板4的各个冲孔42的轴线重合)停止后，由液压油缸驱动对称布置的两只铆合模具冲头2对加工工件（工字型导轨基材3和U型导轨盖板4）进行铆合挤压，将工字型导轨基材3的部分铝材挤入U型导轨盖板4的预制的冲孔中，完成铆合工作。

如图2所示，U型导轨盖板4上在铆合之前加工有冲孔42和压痕41，冲孔42和压痕41有严格的尺寸位置关系，在铆合加工阶段，U型导轨盖板4的冲孔42被工字型导轨基材3所覆盖，因此冲孔42不可见。确认U型导轨盖板4冲孔42位置的唯一方法是通过U型导轨盖板4的压痕41，只有在确认U型导轨盖板4冲孔42具体位置的情况下，驱动铆合结构体1移动，使铆合模具冲头2的各个冲头的轴线与U型导轨盖板4的各个冲孔42的轴线重合，铆合模具冲头2在铆合过程中才能将工字型导轨基材3的部分铝材挤入U型导轨盖板4的冲孔42中，完成铆合工作。如果不能确认U型导轨盖板4的冲孔42位置，铆合模具冲头2的各个冲头的轴线与U型导轨盖板4的各个冲孔42的轴线不能完全重合或者部分重合，铆合模具冲头2则不能将工字型导轨基材3的部分铝材正确挤入U型导轨盖板4的冲孔42中，无法完成铆合工作。因此，对U型导轨盖板4的压痕41自动识别定位、驱动铆合结构体1移动，使得铆合模具冲头2的各个冲头的轴线与U型导轨盖板4的各个冲孔42的轴线重合，成为本发明的核心问题。本发明通过视觉传感器5和主控制器8解决这一问题。

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

参见图1及图2，视觉传感器5位于U型导轨盖板4的上方，测量U型导轨盖板4的压痕41位置。

图2显示了U型导轨盖板4的压痕41（矩形）和冲孔42（圆孔）的相互位置关系，压痕41和冲孔42的中心线是重合的，本发明仅以此为例，当然，压痕和冲孔有其他确定的尺寸关系，即以压痕的位置能够确定相对应的冲孔的位置亦可。压痕41的作用就是显示和标定冲孔42的位置，因为在U型导轨盖板4与工字型导轨基材3铆合过程中及其过程之后，U型导轨盖板4的冲孔42被工字型导轨基材3遮挡，一直处于不可见的状态（参见图2），U型导轨盖板4的压痕41成为标定U型导轨盖板4的冲孔42位置的唯一手段。

图3是铆合结构剖面示意图，包括：铆合结构体1、铆合模具冲头2、工字型导轨基材3、U型导轨盖板4。图4是局部放大图，显示了铆合前加工工件（工字型导轨基材3和U型导轨盖板4）和铆合模具冲头2的相互位置。图5也是局部放大图，显示了铆合后加工工件（工字型导轨基材3和U型导轨盖板4）的变形之后的状态，通过示意图可以看到工字型导轨基材3的外侧被压出与冲头直径相同的圆形压痕，同时工字型导轨基材3的一部分铝材被挤入U型导轨盖板4的冲孔42中，完成铆合工作。

图6是本发明的视觉传感器5的测量原理示意图1。通常U型导轨盖板4压痕41间距为L1=18mm左右(本文为以后计算方便以L1=18mm为准，但是并不代表其他尺寸可以超出本装置所代表原理范围)，铆合模具冲头2上以中心线C3为界，两侧分别布置8个左右的小冲头，小冲头的间距等于U型导轨盖板4的相邻两压痕41间距L1。视觉传感器5安装在铆合结构体1上，视觉传感器5具有摄像头视野A及视野中心线C1，视觉传感器5的视野中心线C1与铆合模具冲头2的中心线C3的距离为N×L1，即视觉传感器5的视野中心线C1与铆合模具冲头2的中心线C3的距离为U型导轨盖板4压痕41的间距L1的整数倍，通常N值取值范围10到30之间，最广泛可在1至100之间。本文为计算方便，N值取20，视觉传感器5的视野中心线C1与铆合模具冲头2的中心线C3距离为360mm。

如图6所示，视觉传感器5的视野中心线C1与铆合模具冲头2的中心线C3的距离为U型导轨盖板4压痕41间距L1的整数倍的情况下，只要视觉传感器5的视野内，U型导轨盖板4的压痕41的中心线C2与视觉传感器5的视野中心线C1重合，则铆合模具冲头2的中心线C3与U型导轨盖板4的冲孔42的中心线重合。U型导轨盖板4的压合间距在加工中会有加工误差，在0.01mm到0.1mm之间，以N（N取值20）个压痕41计算累计误差为：0.2mm到2mm。最大误差仅为2mm，与冲头直径8mm相比，这个误差是可以接受的，而且这个误差值不会累计，即在16M工件范围内，铆合模具冲头2与U型导轨盖板4压痕41的最大误差不会超过2mm。比较前文分析的没有采用本装置的极端情况下累计误差最大为88.9mm。

图7是本发明的视觉传感器5的测量原理示意图（二），铆合结构体1和铆合模具冲头2作为一个整体由结构体驱动机构9驱动（如图8和图9所示），结构体驱动机构9例如可为伺服电机，在下一个铆合工作位置之前停下来，如图所示，这时视觉传感器5视野的中心线与U型导轨盖板4压痕41的中心线还有一段距离L2值，这个L2值在测量之前是不确定的，同时铆合模具冲头2的中心线C3与U型导轨盖板4的压痕41和冲孔42的中心线C2也有一段距离L3值，从图中所示及其前文分析，L2值等于L3值。视觉传感器5测量视野中U型导轨盖板4的压痕41的中心线C2与视觉传感器5的视野中心线C1的距离值，即L2值后，通过上传L2值，由主控制器8经过处理，结构体驱动机构9驱动铆合结构体1和铆合模具冲头2一同继续移动L2值，即L3值，移动之后，L3值为零，即铆合模具冲头2的各个冲头的轴线与U型导轨盖板4的各个冲孔42的轴线重合，情况与图6相同。然后，铆合模具冲头2在冲头驱动机构驱动下，对加工工件（工字型导轨基材3和U型导轨盖板4）铆合，工字型导轨基材3的部分铝材正确挤入U型导轨盖板4的冲孔42中，完成铆合工作。其中，冲头驱动机构例如可为液压油缸。至此，实现了通过识别U型导轨盖板4的压痕41对隐蔽的U型导轨盖板4冲孔42进行精确定位的目的。

需要说明的是，实际的安装位置不可能完全达到理想值，会与理论安装值有微小的误差，这个静差值可以通过主控制器8予以补偿，因此视觉传感器5的视野中心线C1与铆合模具冲头2的中心线C3的距离不是U型导轨盖板4的压痕41间距L1的整数倍，也不会影响本装置原理发挥作用，与本装置的基本原理也不会产生矛盾。如图10所示，非理想状态下的安装的视觉传感器5的视野中心线C1’与理想状态视觉传感器5的视野中心线C1会有一个较小的L6偏差，即实际的视觉传感器5的视野中心线C1’与铆合模具冲头2的中心线C3的实际安装距离为（N×L1-L6），L6是静值且可以实际测量。视觉传感器5对压痕41的测量时获取的压痕41的中心线C2与视觉传感器5的视野中心线C1的值为L7，通过主控制器8的计算可以得出L5=L7-L6，从图中可知，L2=L5，从而得到结论，即使视觉传感器5安装位置不能达到理想状态，仍然可以获得L2值。

本发明中，视觉传感器5具有镜头轴线，镜头轴线垂直或倾斜于U型导轨盖板4的顶面，倾斜时倾斜角度范围为正负90度。即视觉传感器5的镜头轴线处于一个与导轨盖板4的顶面垂直的半圆面内均可达到检测U型导轨盖板4上压痕41的目的。

图8是本发明的控制原理图（一）。视觉传感器5用于测量U型导轨盖板4的压痕41；用于数据处理的主控制器8，主控制器8与视觉传感器5通过数据总线连接；用于驱动铆合结构体1和铆合模具冲头2沿加工工件移动的结构体驱动机构9，由主控制器8控制。

视觉传感器5测量视野中心线C1与U型导轨盖板4的压痕41的中心线C2的距离值，即L2值后，通过上传L2值，由主控制器8经过处理，通过结构体驱动机构9驱动铆合结构体1和铆合模具冲头2一同继续移动L2值，即L3值，移动之后，L3值为零，即铆合模具冲头2的各个冲头的轴线与U型导轨盖板4的各个冲孔42的轴线重合，情况与图6相同。然后，铆合模具冲头2在液压油缸驱动下，对加工工件（工字型导轨基材3和U型导轨盖板4）铆合，工字型导轨基材3的部分铝材正确挤入U型导轨盖板4的冲孔42中，完成铆合工作。

图9是本发明的控制原理图（二）。用于数据处理的主控制器8与视觉传感器5通过模拟数据传输线的方式连接。视觉传感器5上传的数据通过模拟量传递给主控制器8。其他工作方式与图8的现场总线传输方式相同。

图11是本发明的主控制器的模块图，图12是本发明的测量数据处理和传递的逻辑框图。用于修正铆合结构体1和铆合模具冲头2的定位偏差的主控制器8，分别与视觉传感器5连接，主控制器8可通过现场数据总线（参见图8）或模拟量（参见图9）连接视觉传感器5。本实施例中，主控制器8包括：

（1）用于接收视觉传感器5测量得到的视野中心线C1与U型导轨盖板4的压痕41的中心线C2的距离值L2的信号接收单元81；

（2）用于存储视觉传感器5的视野中心线C1与U型导轨盖板4的压痕41的中心线C2的距离值L2的存储单元82；

（3）用于根据距离值L2计算出铆合结构体1和铆合模具冲头2与U型导轨盖板4的冲孔42的偏差值L3，然后，根据现在的铆合结构体1和铆合模具冲头2的现有位置值加上偏差值L3，从而计算出铆合结构体1和铆合模具冲头2下一步前进的目标值的信号计算单元83；

具体地，如图7所示，铆合结构体1和铆合模具冲头2中心线距离压痕41中心线还有一段距离，即偏差值L3，这时，铆合结构体1和铆合模具冲头2的位置就是现有位置值X0，当获取到L3值后，主控制器8驱动结构体驱动机构9带动铆合结构体1和铆合模具冲头2一同运动，使得铆合模具冲头2的中心线与压痕41中心线重合，这个重合位置就是目标值X1，X1=X0+L3，即铆合结构体1和铆合模具冲头2的现有位置值X0加上L3值得到铆合结构体1和铆合模具冲头2下一步前进的目标值X1，将目标值X1传输给结构体驱动机构9，结构体驱动机构9带动铆合结构体1和铆合模具冲头2移动到目标值X1，使得铆合结构体1和铆合模具冲头2中心线与压痕41中心线重合，为铆合工序做好了准备，实现了铆合结构体1和铆合模具冲头2对压痕41的位置跟踪。从理论上讲L2值和L3值相等，但是在现场总线或者模拟量的传输及其处理过程中，数值的具体形式和格式都在各阶段发生变化，例如最初的L2值为像素值，后期的L3值则以毫米（或者其他单位，如微米等）为单位，因此在从视觉传感器5获得的L2值，到最后用于驱动伺服电机运动的铆合模具冲头2与U型导轨盖板4冲孔42偏差值L3，主控制器8中要对这些数值进行转换和运算处理，即计算处理；

（4）用于输出偏差值L3或者铆合结构体1和铆合模具冲头2需移动目标值的信号输出单元84；

（5）用于控制结构体驱动机构9驱动铆合结构体1和铆合模具冲头2移动偏差值L3或驱动铆合结构体1和铆合模具冲头2移动至目标值的误差修正单元85。

其中，信号接收单元81、存储单元82、信号计算单元83、信号输出单元84与误差修正单元85依次电连接。

本发明主要用于实现对钢铝复合接触轨的铆合加工过程中铆合结构体1和铆合模具冲头2对U型导轨盖板4冲孔42位置的跟踪定位，保证U型导轨盖板4的压痕41间距和冲孔42间距有一定误差的情况下，铆合结构体1和铆合模具冲头2能够对U型导轨盖板4冲孔42定位跟踪，具有跟踪定位精确、无磨损、提高钢铝复合接触轨复合生产自动化水平、提高生产效率。

为了正确使用本发明，对其一实施例的使用方法详细说明如下：

1）首先铆合结构体1与铆合模具冲头2组装成一体；

2）视觉传感器5安装在铆合结构体1；

3）视觉传感器5与主控制器现场数据总线连接或者通过模拟量传输信号；

4）较佳地，共有2只视觉传感器5，除了加工工件的两端局部区域以外，在2只视觉传感器5同时覆盖的重叠区域内，共同对U型导轨盖板4的压痕41位置进行测量，如果某只视觉传感器5回传的压痕41位置数据为零，就意味着这只视觉传感器5没有搜索到加工工件上的压痕41，上传的零值数据也就没有任何意义。系统通过对上传数据异常的种种判断，自动切换相关信号，即对零值的视觉传感器5上传数据不予采用，采用另外一只视觉传感器5的上传的非零值数据，从而提高测量过程的可靠性和稳定性；如果两只视觉传感器5的上传数据皆为零值，系统就会暂停加工，发出声光报警，提示操作人员人工处理，保证系统加工不会失控及生产出不合格的产品；

5）视觉传感器5与铆合模具冲头2中心线的距离为U型导轨盖板4压痕41间距的整数倍（是最佳条件之一，但是不是必须条件）；

6）视觉传感器5的调试和设置；

7）铆合结构体1和铆合模具冲头2在铆合加工过程中移动方向必须始终保持一致，不允许反向移动，否则伺服电机等驱动系统的齿隙/间隙会造成返程误差，引起不必要的误差；

本发明解决了以往U型导轨盖板4的压痕41和冲孔42加工误差较大时，钢铝复合接触轨的复合加工难以进行的问题，该发明能够保证铆合结构体1和铆合模具冲头2对U型导轨盖板4的压痕41和冲孔42的高精度定位的要求，而且定位稳定准确、误差不累计、操作简单、生产效率高、方便维护。该方法提升自动化水平，提高工作效率，使用和维护方便，更适合于在钢铝复合接触轨加工行业中使用。

本发明的视觉传感器是近年来逐渐广泛使用的传感器，门类繁多，功能多样，有一体式的，有分体式的，有独立运行的，有需要外挂计算机才能工作的，有测量位移的，有对颜色进行判断的，有识别数字和字母的。本案例中所使用的视觉传感器是这类传感器中功能居中的一种，同时，需要进行位移测量的压痕41是一种形状较为简单的一种，因此，用视觉传感器测量压痕41没有技术上的问题，而且可以选用的视觉传感器的种类和品牌较多。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (18)

1.一种钢铝复合接触轨跟踪定位装置，所述钢铝复合接触轨由一工字型导轨基材和一U型导轨盖板铆接组成，其中，所述U型导轨盖板倒U字型连接在所述工字型导轨基材的顶部，所述U型导轨盖板包括多个压痕和与所述压痕一一对应的多个冲孔，其特征在于，还包括：

铆合结构体，移动设置在所述钢铝复合接触轨上；

铆合模具冲头，连接在所述铆合结构体的两侧，将所述工字型导轨基材和所述U型导轨盖板在所述冲孔处相铆接；

视觉传感器，连接在所述铆合结构体的端部；以及

主控制器，分别与所述视觉传感器、所述铆合结构体和所述铆合模具冲头电连接，所述主控制器根据所述视觉传感器识别到的所述压痕的位置调整所述铆合结构体的位置以使所述铆合模具冲头的轴线与所述冲孔的轴线重合。

2.根据权利要求1所述的钢铝复合接触轨跟踪定位装置，其特征在于，所述视觉传感器具有视野中心线，所述视野中心线与所述铆合模具冲头的中心线的距离是相邻二所述压痕间距的整数倍。

3.根据权利要求2所述的钢铝复合接触轨跟踪定位装置，其特征在于，所述整数为1至100中的任一整数。

4.根据权利要求1所述的钢铝复合接触轨跟踪定位装置，其特征在于，所述视觉传感器为两个，分别连接在所述铆合结构体的两端部。

5.根据权利要求1所述的钢铝复合接触轨跟踪定位装置，其特征在于，所述视觉传感器具有镜头轴线，所述镜头轴线垂直于或倾斜于所述U型导轨盖板的顶面，倾斜时倾斜角度范围为正负90度。

6.根据权利要求1所述的钢铝复合接触轨跟踪定位装置，其特征在于，所述主控制器与所述视觉传感器通过现场数据总线或模拟量数据传输线相连接。

7.根据权利要求1所述的钢铝复合接触轨跟踪定位装置，其特征在于，所述工字型导轨基材是铝制件，所述U型导轨盖板是钢制件。

8.根据权利要求1所述的钢铝复合接触轨跟踪定位装置，其特征在于，所述视觉传感器的底端与所述U型导轨盖板的顶面的距离为0.01米至2米。

9.根据权利要求2所述的钢铝复合接触轨跟踪定位装置，其特征在于，所述主控制器包括：

用于接收所述视觉传感器测量得到的所述视野中心线与所述压痕的中心线的距离值L2的信号接收单元；

用于存储距离值L2的存储单元；

用于根据距离值L2计算出所述铆合结构体和输送铆合模具冲头与所述冲孔的偏差值L3，然后，根据现在的所述铆合结构体和所述铆合模具冲头的现有位置值加上偏差值L3，从而计算出所述铆合结构体和所述铆合模具冲头下一步前进的目标值的信号计算单元；

用于输出偏差值L3或者所述铆合结构体和所述铆合模具冲头需移动目标值的信号输出单元；

用于控制一结构体驱动机构驱动所述铆合结构体和所述铆合模具冲头移动偏差值L3或移动至目标值的误差修正单元。

10.根据权利要求1至9任一项所述的钢铝复合接触轨跟踪定位装置，其特征在于，所述铆合模具冲头安装在所述铆合结构体两侧的槽孔中。

11.一种钢铝复合接触轨跟踪定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

S100，将一U型导轨盖板倒U字型连接在一工字型导轨基材的顶部，一铆合模具冲头连接在铆合结构体上，铆合结构体移动设置在U型导轨盖板和工字型导轨基材形成的钢铝复合接触轨上，其中，U型导轨盖板具有多个压痕以及与压痕一一对应的多个冲孔；

S200，将视觉传感器连接在铆合结构体上，视觉传感器识别U型导轨盖板的顶面的压痕的位置并传输给主控制器；

S300，主控制器根据视觉传感器识别的压痕的位置调整铆合结构体的位置使铆合模具冲头的轴线与冲孔的轴线重合；

S400，铆合模具冲头打出，将工字型导轨基材和U型导轨盖板相铆接。

12.根据权利要求11所述的钢铝复合接触轨跟踪定位方法，其特征在于，所述步骤S200还包括如下步骤：

将视觉传感器的视野中心线与铆合模具冲头的中心线的距离设置为相邻二压痕间距的整数倍。

13.根据权利要求11或12所述的钢铝复合接触轨跟踪定位方法，其特征在于，在所述步骤S300中，包括如下步骤：

S310，接收视觉传感器测量得到的视觉传感器的视野中心线与压痕的中心线的距离值L2；

S330，根据距离值L2计算出铆合结构体和输送铆合模具冲头与冲孔的偏差值L3，然后，根据现在的铆合结构体和铆合模具冲头的现有位置值加上偏差值L3，从而计算出铆合结构体和铆合模具冲头下一步前进的目标值；

S350，根据所述偏差值L3或者所述目标值调整所述铆合结构体和所述铆合模具冲头的位置以使铆合模具冲头的轴线与冲孔的轴线重合。

14.根据权利要求13所述的钢铝复合接触轨跟踪定位方法，其特征在于，在所述步骤S300中，于所述步骤S310与步骤S330之间具有如下步骤：

S320，存储距离值L2。

15.根据权利要求13所述的钢铝复合接触轨跟踪定位方法，其特征在于，在所述步骤S300中，于所述步骤S330与步骤S350之间具有如下步骤：

S340，输出偏差值L3或者目标值至一结构体驱动机构。

16.根据权利要求14所述的钢铝复合接触轨跟踪定位方法，其特征在于，所述步骤S200还包括如下步骤：

将两个视觉传感器分别设置在铆合结构体的两端，共同对压痕位置进行测量。

17.根据权利要求16所述的钢铝复合接触轨跟踪定位方法，其特征在于，所述步骤S320和所述步骤S330之间还包括步骤S325：

判断两个视觉传感器回传的压痕位置数据是否为零，如果其中一只视觉传感器回传的压痕位置数据为零，主控制器自动切换相关信号，采用另外一只视觉传感器的上传的非零值数据；如果两只视觉传感器的上传数据皆为零值，系统暂停加工，发出声光报警。

18.根据权利要求13所述的钢铝复合接触轨跟踪定位方法，其特征在于，在所述步骤S350中，包括有如下步骤：

控制铆合结构体和铆合模具冲头在铆合加工过程中沿一个方向移动。