CN104036424A - 基于二维码的零件快速选配方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于二维码的零件快速选配方法及系统。所述选配方法包括测量计算、信息编入二维码、粘贴二维码、零件装配等步骤，所述选配系统包括测算单元、导入单元、导出单元和选配单元，测算单元测算出零件信息，通过导入单元和导出单元传递给选配单元进行选配。本发明的有益效果是：利用二维码技术，结合计算系统，能够保证规定的装配精度和技术要求，选择合适公差的待装配零件，同时降低零件机械加工的难度和费用。

Description

基于二维码的零件快速选配方法及系统

技术领域

本发明属于零件装配领域，尤其涉及一种基于二维码的零件快速选配方法及系统。

背景技术

二维码是用某种特定的几何图形按一定规律在平面分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的。二维码技术现已运用相对成熟，并且在汽车、运输、食品、医疗等方面运用很广泛。二维码具有一系列优点：1.高密度编码，信息容量大，可以存入大量的零件信息(加工信息、测量信息、计算得到的公差等信息)；2.编码范围广，可以存入文字、图片、声音等信息，可以把零件的工程图以及零件的模型等信息编码到二维码；3.容错能力强，具有纠错能力，零件表面可能会受到油污、损耗等，可以照样正确得到识读；4.译码可靠性高，误码率不超过千万分之一，零件的尺寸、公差等信息读取的时候不容易出错；还有成本低，易制作，持久耐用等优点。

目前加工零件的装配大多采用装配座零件与待装配零件直接装配的方式，一方面如果装配座零件与待装配零件的配合误差过大，容易造成装配座零件的损坏，另一方面如果装配座零件与待装配零件直接装配时用力多大，会造成装配座零件与待装配零件扣合过紧而卡死，另外，如果装配座零件误差过大或者企业由于机器损耗以及人为操作等一系列因素，也容易造成公差放大。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提出了一种基于二维码的零件快速选配方法及系统。

本发明的技术方案是：一种基于二维码的零件快速选配方法，包括以下步骤：

步骤1：对装配座零件和待装配零件进行尺寸测量并计算公差；

步骤2：将步骤1测算得到的零件信息编入二维码并打印出来，粘贴于对应零件表面；

步骤3：将装配座零件送入装配，经扫码器扫描步骤2中粘贴于零件表面的二维码，获取信息后送入选配单元并保存；

步骤4：将待装配零件送入装配，经扫码器扫描步骤2中粘贴于零件表面的二维码，获取信息后送入选配单元并保存；

步骤5：选配单元根据步骤3和步骤4得到的装配座零件和待装配零件信息，进行虚拟建模并计算装配精度，判断计算得到的装配精度是否满足实际需要的装配精度：若满足需要的装配精度，则将该待装配零件送入装配环节，重复步骤3；若不满足需要的装配精度，则放弃并回收该待装配零件，重复步骤4。

进一步地，计算装配精度的方法为：首先得到差平面上的接触点，确定配合平面A上的接触点和配合平面A’上的接触点，然后根据这三个接触点通过矩阵方程计算得到两个平面方程，根据得到的平面方程计算出平面A与A’配合的配合误差，同理可以计算得到平面B与B’配合的配合误差，然后计算轴孔C和C’以及轴孔D和D’的配合误差，最后对装配尺寸链进行计算，得到封闭环，即为装配精度。

进一步地，矩阵方程为：

$\begin{array}{c}\left|\begin{array}{ccc}x-x_1& y-y_1& z-{z_1}^A\\ x_2-x_1& y_2-y_1& {z_2}^A-{z_1}^A\\ x_3-x_1& y_3-y_1& {z_3}^A-{z_1}^A\end{array}\right|=0\\ \left|\begin{array}{ccc}x-x_1& y-y_1& z-{z_1}^{A^{,}}\\ x_2-x_1& y_2-y_1& {z_2}^{A^{,}}-{z_1}^{A^{,}}\\ x_3-x_1& y_3-y_1& {z_3}^{A^{,}}-{z_1}^{A^{,}}\end{array}\right|=0\end{array}$

进一步地、计算平面配合的配合误差的方法为：

假设得到的平面方程为：

P₁:z＝A₁x+B₁y+C₁

P₂:z＝A₂x+B₂y+C₂

则两平面的法向量为：

n₁＝[A₁,B₁,1]

n₂＝[A₂,B₂,1]

则平面P₁与x轴与y轴的夹角分别为：

Φ_x1＝arccos((n₁×e₁)/(|n₁|·|e₁|))

Φ_y1＝arccos((n₁×e₂)/(|n₁|·|e₂|))

其中，e₁和e₂分别为x轴和y轴的单位向量。

同理，平面P₂与x轴与y轴的夹角分别为：

Φ_x2＝arccos((n₂×e₁)/(|n₂|·|e₁|))

Φ_y2＝arccos((n₂×e₂)/(|n₂|·|e₂|))

若(x_c，y_c)为平面的中心点，则配合误差的z轴方向平移分量为:

d_z’＝A₁x_c+B₁y_c+C₁

从而可得平面A和A’配合的配合误差u_MA＝[0,0,d_z’,Φ_x1-Φ_x2，Φ_y1-Φ_y2，0]。

一种基于二维码的零件快速选配系统，包括测算单元、导入单元、导出单元、选配单元；

所述测算单元用于对已加工好的零件进行尺寸测量并计算公差；

所述导入单元用于将零件的信息编入二维码并打印出来，粘贴于零件表面；

所述导出单元用于将装配座零件和待装配零件表面的二维码扫描后，获取其信息并导出；

所述选配单元用于接收和保存所述导出单元获取的信息，将装配座零件和待装配零件进行虚拟装配，计算并比较装配精度后完成选配。

进一步地，选配单元包括计算机和预设软件。

本发明的有益效果是：本发明利用二维码技术，结合计算系统，能够保证规定的装配精度和技术要求，选择合适公差的待装配零件，同时降低零件机械加工的难度和费用。

附图说明

图1为：本发明的主流程图。

图2为：选配单元的工作流程图。

图3为：装配座零件结构图。

图4为：待装配零件结构图。

图5为：装配尺寸链示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的阐述。

本发明基于二维码的零件快速选配系统，包括测算单元、导入单元、导出单元、选配单元；所述测算单元用于对已加工好的零件进行尺寸测量并计算公差；所述导入单元用于将零件的信息编入二维码并打印出来，粘贴于零件表面；所述导出单元用于将装配座零件和待装配零件表面的二维码扫描后，获取其信息并导出；所述选配单元用于接收和保存所述导出单元获取的信息，将装配座零件和待装配零件进行虚拟装配，计算并比较装配精度后完成选配。这里的，选配单元包括计算机和预设软件。

如图1和图2所示，本发明基于二维码的零件快速选配方法，包括以下步骤：

步骤1：测量计算。对装配座零件和待装配零件进行尺寸测量(长度、角度、平面度、表面粗糙度、几何形状和相互位置误差等)并计算公差(尺寸公差、形状公差、位置公差)、零件精度分级等。如图3所示装配座零件和图4所示待装配零件，配合处为两对矩形平面(A和A’,B和B’)和两对轴孔(C和C’，D和D’)，装配精度为两对轴孔的配合精度和两对平面的配合精度。配合平面的形状误差将对两对轴孔的配合精度产生影响。本发明可以避免因为装配座零件误差过大或者企业由于机器损耗以及人为操作等一系列因素而造成的公差放大。

步骤2：信息导入。将步骤1测算得到的零件信息编入二维码并打印出来，粘贴于对应零件表面。

2.1信息编入二维码。将零件的信息(模型、工程图、几何尺寸、装配特征等)都编入二维码。二维码高密度编码，信息容量大，可以存入大量的零件信息；编码范围广，可以存入文字、图片、声音等信息，可以把零件的工程图以及零件的模型等信息编码到二维码。

2.2粘贴二维码。将编入上述信息的二维码打印出来，粘贴于零件的表面。二维码容错能力强，具有纠错能力，零件表面即使受到油污、损耗等，也照样可以正确得到识读。

步骤3：装配座零件信息导出。将装配座零件送入选配，经扫码器扫描步骤2中粘贴于零件表面的二维码，获取信息后送入预设软件并保存。

步骤4：待装配零件信息导出。将待装配零件送入选配，经扫码器扫描步骤2中粘贴于零件表面的二维码，获取信息后送入预设软件并保存。

二维码译码可靠性高，误码率不超过千万分之一，零件的尺寸、公差等信息读取的时候不容易出错；另外成本低，易制作，持久耐用。

步骤5：虚拟选配。选配单元包括计算机和预设软件，选配单元得到各零件的信息后，根据装配座零件和待装配零件的信息自动进行虚拟建模，并计算装配精度，然后将计算得到的装配精度与实际需要的装配精度的比较，完成选配。

步骤5-1：虚拟建模。预设软件根据步骤3和步骤4得到的装配座零件和待装配零件信息建立模型，将建立的模型进行直接装配，这样不会出现装配座零件与待装配零件的配合误差过大，造成装配座零件的损坏和装配座零件与待装配零件直接装配时用力多大，造成装配座零件与待装配零件扣合过紧而卡死的情况。

步骤5-2：计算装配精度。计算机配合预设软件根据得到的信息计算装配精度。这样不会出现装配座零件误差过大或者企业由于机器损耗以及人为操作等一系列因素而造成公差放大的情况。

先计算平面配合的误差。给出差平面的定义：根据两个存在形状误差且存在配合关系的表面实际测量值之差得到的虚拟平面。以平面A和A’配合为例，根据差平面上的接触点(x₁,y₁,z₁),(x₂,y₂,z₂)和(x₃,y₃,z₃),确定配合平面A上的接触点(x₁,y₁,z₁ ^A),(x₂,y₂,z₂ ^A)和(x₃,y₃,z₃ ^A),配合平面A’上的接触点(x₁,y₁,z₁ ^A’),(x₂,y₂,z₂ ^A’)和(x₃,y₃,z₃ ^A’)。通过它们可以得到如下平面方程：

$\left|\begin{array}{ccc}x-x_1& y-y_1& z-{z_1}^A\\ x_2-x_1& y_2-y_1& {z_2}^A-{z_1}^A\\ x_3-x_1& y_3-y_1& {z_3}^A-{z_1}^A\end{array}\right|=0$

$\left|\begin{array}{ccc}x-x_1& y-y_1& z-{z_1}^{A^{,}}\\ x_2-x_1& y_2-y_1& {z_2}^{A^{,}}-{z_1}^{A^{,}}\\ x_3-x_1& y_3-y_1& {z_3}^{A^{,}}-{z_1}^{A^{,}}\end{array}\right|=0$

假设得到的平面方程为：

P₁:z＝A₁x+B₁y+C₁

P₂:z＝A₂x+B₂y+C₂

则两平面的法向量为：

n₁＝[A₁,B₁,1]

n₂＝[A₂,B₂,1]

则平面P₁与x轴与y轴的夹角分别为：

Φ_x1＝arccos((n₁×e₁)/(|n₁|·|e₁|))

Φ_y1＝arccos((n₁×e₂)/(|n₁|·|e₂|))

其中，e₁和e₂分别为x轴和y轴的单位向量。

同理，平面P₂与x轴与y轴的夹角分别为：

Φ_x2＝arccos((n₂×e₁)/(|n₂|·|e₁|))

Φ_y2＝arccos((n₂×e₂)/(|n₂|·|e₂|))

若(x_c，y_c)为平面的中心点，则配合误差的z轴方向平移分量为:

d_z’＝A₁x_c+B₁y_c+C₁

从而可得平面A和A’配合的配合误差u_MA＝[0,0,d_z’,Φ_x1-Φ_x2，Φ_y1-Φ_y2，0]。

同理可以得到平面B和B’配合的配合误差u_MB。

再计算轴孔配合的配合误差。以轴C和孔C’的配合为例，轴C和孔C’基本尺寸为40mm，实际测量尺寸分别为40.015mm和39.977mm。

轴的公差取值为15um，孔的公差取值为23um。由于此例的零件装配后不能活动，因此采用过盈配合。轴C和孔C’的配合公差为38um。减小配合公差能提高轴孔配合的配合精度，使配合后的过盈的范围减小，所以配合公差能反应轴孔配合的配合精度。

平面A和A’以及B和B’之间的配合误差必然会影响轴孔C和C’以及D和D’之间的装配精度，为了保证装配精度，需要对装配尺寸链进行计算。以平面A为装配装配座，以轴孔C和C’配合的过盈量A₀为封闭环，装配尺寸链的封闭环A₀就是装配所要保证的装配精度。装配尺寸链如图5。

步骤5-3：零件选配。计算机将计算得到的装配精度与实际需要的装配精度的比较，判断虚拟装配的精度是否满足实际需要的装配精度：若满足需要的装配精度，则将该待装配零件送入装配环节，重复步骤3；若不满足需要的装配精度，则放弃并回收该待装配零件，重复步骤4。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.基于二维码的零件快速选配方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：对装配座零件和待装配零件进行尺寸测量并计算公差；

步骤2：将步骤1测算得到的零件信息编入二维码并打印出来，粘贴于对应零件表面；

步骤3：将装配座零件送入选配，经扫码器扫描步骤2中粘贴于零件表面的二维码，获取信息后送入选配单元并保存；

步骤4：将待装配零件送入选配，经扫码器扫描步骤2中粘贴于零件表面的二维码，获取信息后送入选配单元并保存；

步骤5：选配单元根据步骤3和步骤4得到的装配座零件和待装配零件信息，进行虚拟建模并计算装配精度，判断计算得到的装配精度是否满足实际需要的装配精度：若满足需要的装配精度，则将该待装配零件送入装配环节，重复步骤3；若不满足需要的装配精度，则放弃并回收该待装配零件，重复步骤4。

2.根据权利要求1所述的基于二维码的零件快速选配方法，其特征在于，所述步骤5中，计算装配精度的方法为：首先得到差平面上的接触点，确定配合平面A上的接触点和配合平面A’上的接触点，然后根据这三个接触点通过矩阵方程计算得到两个平面方程，根据得到的平面方程计算出平面A与A’配合的配合误差，同理可以计算得到平面B与B’配合的配合误差，然后计算轴孔C和C’以及轴孔D和D’的配合误差，最后对装配尺寸链进行计算，得到封闭环，即为装配精度。

3.根据权利要求2所述的基于二维码的零件快速选配方法，其特征在于，所述矩阵方程为：

。

4.根据权利要求2所述的基于二维码的零件快速选配方法，其特征在于，所述计算平面配合的配合误差的方法为：

假设得到的平面方程为：

P₁:z＝A₁x+B₁y+C₁

P₂:z＝A₂x+B₂y+C₂

则两平面的法向量为：

n₁＝[A₁,B₁,1]

n₂＝[A₂,B₂,1]

则平面P₁与x轴与y轴的夹角分别为：

Φ_x1＝arccos((n₁×e₁)/(|n₁|·|e₁|))

Φ_y1＝arccos((n₁×e₂)/(|n₁|·|e₂|))

其中，e₁和e₂分别为x轴和y轴的单位向量。

同理，平面P₂与x轴与y轴的夹角分别为：

Φ_x2＝arccos((n₂×e₁)/(|n₂|·|e₁|))

Φ_y2＝arccos((n₂×e₂)/(|n₂|·|e₂|))

若(x_c，y_c)为平面的中心点，则配合误差的z轴方向平移分量为:

d_z’＝A₁x_c+B₁y_c+C₁

从而可得平面A和A’配合的配合误差u_MA＝[0,0,d_z’,Φ_x1-Φ_x2，Φ_y1-Φ_y2，0]。

5.基于二维码的零件快速选配系统，其特征在于，包括测算单元、导入单元、导出单元、选配单元；

所述测算单元用于对已加工好的零件进行尺寸测量并计算公差；

所述导入单元用于将零件的信息编入二维码并打印出来，粘贴于零件表面；

所述导出单元用于将装配座零件和待装配零件表面的二维码扫描后，获取其信息并导出；

所述选配单元用于接收和保存所述导出单元获取的信息，将装配座零件和待装配零件进行虚拟装配，计算并比较装配精度后完成选配。

6.根据权利要求5所述的基于二维码的零件快速选配系统，其特征在于，所述选配单元包括计算机和预设软件。