CN103968760B

CN103968760B - 轮毂位置度检测方法及其装置

Info

Publication number: CN103968760B
Application number: CN201410215134.5A
Authority: CN
Inventors: 刘欣; 赵世帅; 刘洪伟; 郑捍东; 宋震方
Original assignee: BEIJING BAMTRI DAIRUI TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO LTD
Current assignee: BEIJING BAMTRI DAIRUI TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO LTD
Priority date: 2014-05-20
Filing date: 2014-05-20
Publication date: 2016-08-24
Anticipated expiration: 2034-05-20
Also published as: CN103968760A

Abstract

本发明公开了一种轮毂位置度检测方法，工业计算机通过主轴伺服控制器控制主轴伺服电机缓慢旋转主轴，在任一安装孔进入视觉感应器的检测区域中后，视觉感应器记录下该安装孔中心点三个位置的坐标值，工业计算机计算出轮毂中心的坐标值，进而测算出该安装孔中心点的实际半径，实际半径与理想半径的差则为该安装孔的位置度。所有安装孔的位置度中最大值则为该轮毂的位置度。本方法简单，能够对轮毂进行在线、自动检测，测量数据准确，运行高效。

Description

轮毂位置度检测方法及其装置

技术领域

本发明涉及到汽车制造领域，特别涉及到一种轮毂位置度检测方法及其装置。

背景技术

过去10年，我国汽车产业呈现爆发式增长，目前我国已跃居世界第二大汽车消费国和第三大汽车生产国。作为汽车部件的轮毂，是支撑轮胎的刚体，并与轮胎配合形成车轮。

作为一种要求比较高的安保件，轮毂与车辆的行驶性能有着重大的联系，在行驶过程中，轮毂除了承受正压力之外，还承受着因车辆启动，制动时扭矩的交互作用，以及行驶中转弯、冲击等来自各个方向的不规则受力。高速旋转的轮毂，对于车辆的安全性、平稳性、操作性等有着直接影响。

而目前，对汽车轮毂的检测自动化程度还较低，而且检测精度还有待提高。

如图1所示，轮毂位置度是指轮毂上的各个安装孔1相对于轮毂中心2的位置度。图中虚线小圆11为轮毂四个孔的理想位置，然而，并不是所有轮毂都很完美，于是有些轮毂的安装孔有可能出现在图中实线小圆12的位置。虚线小圆11和实线小圆12的两圆心的距离就是这个孔的位置度，轮毂所有安装孔中位置度最大的孔的位置度就是此轮毂的位置度。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种轮毂位置度检测方法，次要目的在于提供一种采用该方法检测的轮毂位置度检测装置。

为了实现上述目的，本发明一种轮毂位置度检测方法，具备步骤包括：

1）轮毂动平衡试验机主轴上设置有锁紧装置，将待测试轮毂安装在锁紧装置上，锁紧装置将所述待测试轮毂定位锁紧；

2）慢速旋转主轴，视觉传感器连续拍照，并判断轮毂的任意一安装孔是否进入检测区域（FOV）并到达预先设定的准备位置；

3）任意一安装孔到达所述准备位置后，停止主轴旋转，视觉传感器对待测试轮毂的该安装孔进行拍照，并记录该安装孔在视觉传感器检测区域坐标系中的第一位置及其大小；旋转主轴设定角度，记录该安装孔在视觉传感器检测区域坐标系中的第二位置及其大小；再次旋转主轴设定角度，记录该安装孔在视觉传感器检测区域坐标系中的第三位置及其大小；

4）根据步骤3）所测安装孔在第一位置、第二位置及第三位置的中心点坐标值计算出轮毂中心的坐标值；具体做法为三次测得的中心点中的任意两点连线，求此线段的中垂线，再取另两点连线求得另一中垂线，两条中垂线的交点的坐标值即是轮毂中心坐标值；

5）计算出轮毂中心与所述安装孔在第一位置、第二位置及第三位置中任一位置的中心点的实际距离；实际距离与理论距离之差则为所述安装孔的位置度。

进一步，旋转所述主轴，测量出其他安装孔中心点的坐标值，并计算出轮毂中心与其他安装孔中心点的实际距离，并根据其他安装孔中心点的理论距离计算出其他安装孔的位置度；所有安装孔的位置度的最大值则为所述待测试轮毂的位置度。

进一步，所述步骤4）中，根据所述第二位置中心点坐标值计算出所述轮毂中心的坐标值。

一种轮毂位置度检测装置，其包括轮毂动平衡试验机、试验机主轴上设置有用于定位和锁紧待测试轮毂的锁紧装置；待测试轮毂的安装孔转动轨迹上方设置有用于对安装孔进行拍照的视觉感应器；用于记录并计算视觉感应器所测安装孔坐标值的工业计算机；与工业计算机连接并用于控制试验机主轴伺服电机的主轴伺服控制器。

进一步，所述工业计算机通过交换机与所述视觉感应器连接；工业计算机依次顺序通过交换机和以太网模块与所述主轴伺服控制器连接。

进一步，所述锁紧装置包括动力机构和锁紧机构；所述动力机构包括气压缸及分别为气压缸中的上气室和下气室提供气体的上气室供气通道和下气室供气通道，锁紧机构包括定位轴和若干锁紧块；所述定位轴的下端设置在所述气缸中，并将气缸分隔成相互隔离的上、下气室；定位轴的上部为圆台状结构，若干所述锁紧块设置在所述圆台外侧壁处，并沿其周向均布。

进一步，所述动力机构包括底座和设置在底座上的定位套，所述定位套包括上部定位部分和下部气缸部分，所述气压缸由底座和定位套的下部组成。

进一步，所述下气室供气通道为设置在底座中心，并沿其轴向贯穿底座的通孔，所述上气室供气通道包括：设置在底座内的若干小通孔和与之连通的设置在定位套内的通气孔。

进一步，所述定位轴包括活塞部分、轴体部分和圆台部分，所述部分和圆台部分分别设置在轴体部分的两端，轴体部分设置在定位套的定位部分内，并可在其中上下移动。活塞部分的外径与定位套下部圆筒内孔直径相配，并且可作为活塞在气压缸内上下运动，将气压缸分隔成为上、下两个气室。

进一步，所述锁紧装置还包括复位机构；所述复位机构包括弹簧卡盘、弹簧安装座、弹簧、过渡盘和支撑盘；所述弹簧卡盘固定在定位套顶部，所述弹簧安装座固定在弹簧卡盘上，所述弹簧一端设置在弹簧安装座内，另一端与锁紧块固定连接；所述过渡盘和支撑盘依次固定设置在弹簧卡盘上。

进一步，所述锁紧机构还包括设置在定位轴顶端的导向盖。

本发明轮毂位置度检测方法简单，能够对轮毂进行在线、自动检测，测量数据准确，运行高效。

附图说明

图1为轮毂位置度示意图；

图2为轮毂位置度检测方法流程图；

图3为轮毂位置度检测装置结构图;

图4为锁紧装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。

实施例1

如图2所示，本发明一种轮毂位置度检测方法，具备步骤包括：

3）任意一安装孔到达检测区域（FOV）准备位置后，停止主轴旋转，视觉传感器对待测试轮毂的该安装孔进行拍照，并记录该安装孔在视觉传感器检测区域坐标系中的第一位置及其大小；旋转主轴设定角度，记录该安装孔在视觉传感器检测区域坐标系中的第二位置及其大小；再次旋转主轴设定角度，记录该安装孔在视觉传感器检测区域坐标系中的第三位置及其大小；

5）计算出轮毂中心与所述安装孔在第一位置、第二位置及第三位置中任一位置的中心点的实际距离。

计算出轮毂的中心后，我们可以计算出轮毂中心到此孔中心的距离，将这个距离与事先输入的理想轮毂中心与孔中心的距离进行比较，再结合轮毂中心坐标，我们可以绘出上图所示的第二位置时理想孔的位置，并计算出此理想孔的中心坐标，由于第二位置处于传感器检测区域的中央，因此我们把检测位置定于此第二位置，得知孔中心理想坐标后。实际距离与理论距离之差则为所述安装孔的位置度。

我们可以开始着手计算轮毂的位置度了，将轮毂的四个孔依次旋转至检测位置通过传感器检测求的各孔的中心坐标，再与理想孔的中心进行比较，保留偏离理想孔最大的孔的偏移距离，此距离就是我们所求的轮毂位置度。

最后，由于我们之前的计算都是由象素为单位进行的，所以我们要将象素转化为实际单位(mm)。

实施例2

如图3所示，一种轮毂位置度检测装置，其包括轮毂动平衡试验机、试验机主轴上设置有用于定位和锁紧待测试轮毂的锁紧装置；待测试轮毂的安装孔转动轨迹上方设置有用于对安装孔进行拍照的视觉感应器；用于记录并计算视觉感应器所测安装孔坐标值的工业计算机；与工业计算机连接并用于控制试验机主轴伺服电机的主轴伺服控制器。

工业计算机通过交换机与视觉感应器连接；工业计算机依次顺序通过交换机和以太网模块与主轴伺服控制器连接。

如图4所示，锁紧装置包括：动力机构、锁紧机构、复位机构；其中，动力机构包括底座1和定位套2；锁紧机构包括：锁紧块8、定位轴9、导向盖14和推动块20；复位机构包括弹簧卡盘3、弹簧安装座4、弹簧5、过渡盘6、支撑盘7。其中动力机构用于为锁紧机构提供动力，锁紧机构用于锁紧待测试的轮毂，复位机构在轮毂测试后帮助锁紧机构复位。

动力机构采用气体作为动力源，其主要组成部分为气压缸及其两个供气通道。其中，气压缸204由底座1和定位套2的下部共同围成，气压缸204被定位轴上9上的活塞部分903分隔成上气室和下气室，两个供气通道分别为上、下缸体供气。

在底座1的中心位置，设置有沿其轴向贯穿底座1的通孔101，为下气室供气通道，该通孔的轴优选的与底座的轴重合。在底座1还设置有若干沿底座侧壁走向设置的小通孔102，为上气室供气通道的一部分。小通孔102包括垂直段和水平段，两段相互连通，其垂直段位于底座1圆柱段的侧壁103内，并均布设置在与通孔101同心，并且半径大于通孔101的圆周上。其水平段的设置在底座1的上肩部内。

定位套2通过螺栓可拆卸的固定在底座1上方，定位套2包括定位部分和气缸部分，其中定位部分用于导向轴9的定位，气缸部分用于与底座1组成气压缸204。定位部分和气缸部分分别为两个圆筒状结构，其上部圆筒，通常定位部分的内孔直径小于下部圆筒，即气缸部分内孔直径，上部圆筒在其两端还设置有两个凸出于圆筒外壁的定位套上肩201和定位套下肩203，定位套上肩201用于安装复位机构。定位套下肩203用于与下部圆筒相连。下部圆筒内孔与底座上肩部104构成气压缸204。在下部圆筒侧壁内还设置有分别与底座1的若干小通孔102一一对应，并与其相连通的通气孔202；通气孔202和小通孔102共同组成上气室供气通道。堵头16的作用是堵住定位座2上加工工艺孔，以免气压缸204中的气体外泄。

锁紧机构包括定位轴9、设置在其上部周围的推动块20和锁紧块8和设置在定位轴9顶端的导向盖14。定位轴9包括活塞部分903、轴体部分和圆台部分901，活塞部分和圆台部分分别设置在轴体部分的两端，轴体部分直径与定位套2的上部圆筒的内孔直径相配，设置在定位套2的上部圆筒内，并可在其中上下移动。活塞部分903的外径与定位套下部圆筒内孔直径相配，并且可作为活塞在气压缸204内上下运动，将气压缸204分隔成为上、下两个气室，上气室和下气室相互隔离。圆台部分901由定位套2的上端伸出。在定位轴9向上运动时，当活塞部分903装配在气压缸204内，并位于其下极限位置时，轴体部分902的上端优选的与定位座2的上表面平齐。

在圆台部分901的外侧沿周向均布有8个推动块20，8个推动块20的外侧均固定设置有锁紧块8，推动块20与锁紧块8也可为一体结构。推动块20的内表面为与圆台侧壁相贴合的弧面，其外壁下部沿圆周均布有8个盲孔，这些盲孔作为复位机构中弹簧5在推动块20上的安装孔。导向盖14设置在导向轴9的最顶端，用来引导轮毂的初定位。定位轴的圆台结构的锥面可将气缸顶推定位轴9的轴向力转化成径向力；用于推动沿周向均布在其周围的八块锁紧块8；并将锁紧块8胀紧。

复位机构用于辅助锁紧机构有其锁紧状态恢复到松弛状态，该机构包括弹簧卡盘3、弹簧安装座4、弹簧5、过渡盘6、支撑盘7。弹簧卡盘3为在其轴向方向具有一定厚度，径向截面为圆环型，其外径略小于圆筒上肩外径，并在其侧壁上沿周向均布有8个用于安装弹簧安装座4的安装通孔。弹簧安装座4可拆卸的固定设置在弹簧卡盘3的安装通孔中。8个弹簧5的一端分别设置在推动块20下端设置的8个安装孔中，另一端分别插入设置在到弹簧卡盘3中的弹簧安装座4中，并通过弹簧安装座4压紧定位。

使用时，将锁紧装置固定设置在轮毂动平衡试验机的主轴上，固定后锁紧装置可随主轴的旋转。将待测试的轮毂设置在支撑盘7上，轮毂的安装面与支撑盘7的上表面接触。并通过导向盖14初步定位。然后，通过通孔101，即下气室供气通道向气压缸204的下气室内充气，定位轴9在气体的顶推作用下向上移动，定位轴9上端的圆台部分903向上运动，设置在其外侧的顶推块20和锁紧块8在圆台部分903的顶推下沿径向向外移动，将待测试的轮毂胀紧。胀紧后的轮毂可随主轴的转动，进行动平衡测试。测试完毕后，停止向下气室供气，转为向其周围的小通孔102，即上气室供气通道供气，气体经过小通孔102和通气孔202进入到气压缸204的上缸体中，在上气室中气体的作用下定位轴9向下运动，定位轴的圆台部分903与推动块20 脱离开，推动块20和锁紧块8在弹簧5的作用下复位，轮毂被松开。

待测试轮毂被锁紧后，工业计算机通过主轴伺服控制器控制主轴伺服电机缓慢旋转主轴，在任一安装孔进入视觉感应器的检测区域中后，视觉感应器记录下该安装孔中心点三个位置的坐标值，工业计算机计算出轮毂中心的坐标值，进而测算出该安装孔中心点的实际半径，实际半径与理想半径的差则为该安装孔的位置度。所有安装孔的位置度中最大值则为该轮毂的位置度。

以上结合附图仅描述了本申请的几个优选实施例，但本申请不限于此，凡是本领域普通技术人员在不脱离本申请的精神下，做出的任何改进和/或变形，均属于本申请的保护范围。

Claims

1.一种轮毂位置度检测方法，其特征在于，具备步骤包括：

2）慢速旋转主轴，视觉传感器连续拍照，并判断轮毂的任意一安装孔是否进入检测区域并到达预先设定的准备位置；

2.如权利要求1所述轮毂位置度检测方法，其特征在于，旋转所述主轴，测量出其他安装孔中心点的坐标值，并计算出轮毂中心与其他安装孔中心点的实际距离，并根据其他安装孔中心点的理论距离计算出其他安装孔的位置度；所有安装孔的位置度的最大值则为所述待测试轮毂的位置度。

3.如权利要求1所述轮毂位置度检测方法，其特征在于，所述步骤4）中，根据所述第二位置中心点坐标值计算出所述轮毂中心的坐标值。