CN104375500A - 汽车悬架控制臂自动装配线的状态监测与故障诊断系统 - Google Patents

汽车悬架控制臂自动装配线的状态监测与故障诊断系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种检测技术领域的汽车悬架控制臂自动装配线的状态监测与故障诊断系统，其中：线体状态监视与故障诊断模块负责监视线体的运行状态并对其进行诊断，前衬套压装故障诊断模块对前衬套压装进行诊断，后衬套压装故障诊断模块对后衬套压装进行诊断，球头铆压故障诊断模块对球头铆压进行诊断，下料线故障诊断模块对下料线进行故障诊断，且上述各个模块都将诊断结果发送到装配线状态监视模块；装配线状态监视模块接收各个模块发送来的诊断结果，对整个系统的状态进行监视。本发明具备状态故障自诊断和预警、报警功能，对系统工作的可靠、安全运行提供实时保障。

Description

汽车悬架控制臂自动装配线的状态监测与故障诊断系统
技术领域
本发明涉及一种监测技术领域的状态监测与故障诊断系统，具体地，涉及一种汽车悬架控制臂自动装配线的状态监测与故障诊断系统。
背景技术
汽车悬架控制臂作为汽车悬架系统的导向和传力部件，能通过球铰或者衬套把车轮和车身弹性地连接在一起，传递横向和纵向的载荷，控制车轮与车身的相对运动，对汽车的行驶和操纵稳定性有很大的影响。控制臂焊接总成的装配包括前衬套、后衬套、球头及铆钉的压装，装配质量直接影响其刚度、强度和使用寿命，是一个很重要的生产环节。目前对于控制臂的装配都是通过人工手动控制压机分步操作完成，为了实现控制臂高效、准确地装配，一种汽车悬架控制臂自动装配线被研发出来。
然而，控制臂装配现场环境复杂，可能会出现机械设备卡死、电气信号受到干扰等情况，操作人员也会因疲劳和环境影响而误操作。一旦发生故障而停工，会造成经济损失，甚至有可能威胁人员安全。因此，对汽车悬架控制臂装配线的状态监测与故障诊断是一项重要的技术。
经对现有技术的文献检索发现，中国专利(专利申请号CN201220440332.8)一种汽车装配线的工位状态检测系统，汽车装配线由多个工位组成，特征在于：所述工位状态检测系统包括主控计算机、开关信号采集器以及设置于每个工位上的急停按钮和待料按钮，急停按钮和待料按钮的输出端与开关信号采集器的输入端相连接，开关信号采集器的信号输出端与主控计算机相连接。此检测系统针对的是汽车装配线，原理简单，无法适应汽车悬架控制臂装配复杂的工况。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种汽车悬架控制臂自动装配线的状态监测与故障诊断系统，具备状态故障自诊断和预警、报警功能，对系统工作的可靠、安全运行提供实时保障，并对故障的发现和恢复提供快速响应，以求最大程度地减少设备故障发生的几率及其导致的损失。
为实现以上目的，本发明提供一种汽车悬架控制臂自动装配线的状态监测与故障诊断系统，包括：线体状态监视与故障诊断模块、前衬套压装故障诊断模块、后衬套压装故障诊断模块、球头铆压故障诊断模块、下料线故障诊断模块、装配线状态监视模块，其中：
线体状态监视与故障诊断模块，负责监视线体(装配线中负责传送控制臂的部分)的运行状态并对其进行诊断，将诊断结果发送到装配线状态监视模块；
前衬套压装故障诊断模块，对前衬套压装进行诊断，将诊断结果发送到装配线状态监视模块；
后衬套压装故障诊断模块，对后衬套压装进行诊断，将诊断结果发送到装配线状态监视模块；
球头铆压故障诊断模块，对球头铆压进行诊断，将诊断结果发送到装配线状态监视模块；
下料线故障诊断模块，对下料线进行故障诊断，将诊断结果发送到装配线状态监视模块；
装配线状态监视模块，接收上述模块发送来的诊断结果，对整个系统的状态进行监视。
优选地，所述的线体状态监视与故障诊断模块包括漏装误装诊断子模块、工件钢印识别异常诊断子模块和线体驱动故障诊断子模块，其中：漏装误装诊断子模块负责对装配线进行控制臂压装时是否漏装误装进行诊断，若存在漏装或误装则不允许线体运行；工件钢印识别异常诊断子模块负责在控制臂钢印码别出现异常即某些钢印码不能正确识别时，根据设定进行预警，由计算机设置来决定是否放行工件还是继续进行装配；线体驱动故障诊断子模块负责在线体驱动出现异常进行故障报警，并通过压力和位移传感器状态进一步确定故障类型。
优选地，所述的前衬套压装故障诊断模块包括前衬套压装防干涉子模块、前衬套压装动作互锁子模块和前衬套压装力异常诊断子模块，其中：前衬套压装防干涉子模块用于防止前衬套压装时产生机械上的干涉碰撞损坏设备；前衬套压装动作互锁子模块在控制程序中对前衬套压机的动作指令进行互锁，避免操作人员的误操作导致前衬套压机的损坏；前衬套压装力异常诊断子模块负责对前衬套压装过程中的压装力进行监测，并判断是否存在异常，若压装力异常则进行报警。
优选地，所述的后衬套压装故障诊断模块包括后衬套压装动作互锁子模块和后衬套压装力异常诊断子模块，其中：后衬套压装动作互锁子模块是在控制程序中对后衬套压机的动作指令进行互锁，避免操作人员的误操作导致后衬套压机的损坏；后衬套压装力异常诊断子模块负责对后衬套压装过程中的压装力进行监测，并判断是否存在异常，若压装力异常则进行报警。
优选地，所述的球头铆压故障诊断模块包括球头铆压启动自检子模块、力位异常诊断子模块和球头铆压防干涉子模块，其中：球头铆压启动自检子模块在进行球头铆压前检查铆压的各个条件是否满足，若不满足则不允许进行铆压；力位异常诊断子模块负责监测球头铆压过程中的力位信息，并判断是否存在异常，若有异常则进行报警；球头铆压的辅助动作较多，球头铆压防干涉子模块负责对铆压动作顺序进行安排，防止动作间的干涉。
优选地，所述的下料线故障诊断模块包括下料线启动自检子模块和下料防干涉子模块，其中：下料线采用成对工件同时下料的模式，下料线启动自检子模块负责检查成对的工件是否安装到位；下料防干涉子模块用于检测下料线末端是否存在工件，若有则禁止下料线移动，以防止产生干涉而损坏设备。
优选地，所述的装配线状态监视模块包括传感器信号显示子模块、动作条件显示子模块、压装结果显示子模块和报警信息显示子模块，其中：传感器信号显示子模块负责在人机界面上集中显示装配线上各个工位传递来的工作状态信号；动作条件显示子模块负责显示手动、整线自动和清线工作模式下的线体启动条件，当条件满足时，线体上指示灯闪烁表示可以启动；压装结果显示子模块负责在人机界面上集中显示装配线上每个装配工位的压装结果；报警信息显示子模块负责在人机界面上集中显示装配线上每个工位的报警信息，并提供报警复位功能。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明综合了传感器技术、智能控制技术、计算机技术和通讯技术，总体上实现了汽车悬架控制臂自动装配线的状态检测与故障诊断，极大地减小了故障的发生频率，保障了设备、控制臂产品和相关人员的安全，降低了维护工作量和维护成本，从而提升了生产企业的竞争力。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一优选实施例的系统结构框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本实施例提供一种汽车悬架控制臂自动装配线的状态监测与故障诊断系统，包括：线体状态监视与故障诊断模块、前衬套压装故障诊断模块、后衬套压装故障诊断模块、球头铆压故障诊断模块、下料线故障诊断模块、装配线状态监视模块。设备启动后，各个模块开始运行：线体状态监视与故障诊断模块负责监视线体的运行状态并对其进行诊断，前衬套压装故障诊断模块对前衬套压装进行诊断，后衬套压装故障诊断模块对后衬套压装进行诊断，球头铆压故障诊断模块对球头铆压进行诊断，下料线故障诊断模块对下料线进行故障诊断，且上述各个模块都将诊断结果发送到装配线状态监视模块；装配线状态监视模块接收各个模块发送来的诊断结果，对整个系统的状态进行监视。
如图1所示，本实施例中所述的线体状态监视与故障诊断模块，对线体的运行状态进行监视及故障判别与分析，并将错误信息传递到装配线状态监视模块中予以显示；具体包括：漏装误装诊断子模块、工件钢印识别异常诊断子模块和线体驱动故障诊断子模块，其中：
a)所述的漏装误装诊断子模块，装配线进行控制臂压装时由人工将控制臂装入夹具，并放置好后衬套，可能会出现漏装或误装，漏装误装诊断子模块负责对此进行诊断，若存在漏装或误装则不允许线体运行；漏装误装诊断子模块通过两个位置传感器(接近开关)判断当前工装是左工装还是右工装；通过位置传感器判断存在左工件还是右工件，进而结合工装判断是否漏装；通过位置传感器(光电传感器)判断后衬套是否装上；工件在夹具上倒装时，表面位置会发生变化，因此该模块通过传感器检测工件表面位置变化来判断工件是否倒装；
b)所述的工件钢印识别异常诊断子模块，控制臂装配过程中需要识别并记录钢印码，当钢印识别出现异常即某些钢印码不能正确识别时，此模块将根据设定进行预警，由计算机设置来决定是否放行工件，继续进行装配；计算机可设置为识别异常不放行或放行；
c)所述的线体驱动故障诊断子模块，线体工作过程中，若线体驱动在规定时间内移动不到位，此模块将进行故障报警，并通过压力和位移传感器状态进一步确定故障类型；线体驱动是否到位通过线体驱动气缸上的位置传感器来判断。
如图1所示，本实施例中所述的前衬套压装故障诊断模块，对前衬套压机的运行状态进行监视及故障判别与分析，并将错误信息传递到装配线状态监视模块中予以显示；具体包括：前衬套压装防干涉子模块、前衬套压装动作互锁子模块和前衬套压装力异常诊断子模块，其中：
a)所述的前衬套压装防干涉子模块，前衬套压装单步动作时，通过压缸的位移传感器和位置传感器、工件的位置传感器来检查压杆和工件的当前相对位置，防止动作过程中产生压杆和工件的干涉；
b)所述的前衬套压装动作互锁子模块，前衬套压装动作和线体动作通过信号通信协调配合，只有当线体到位且前衬套压装准备完毕后压装动作才能进行；另外，在前衬套动作过程中，允许其他工位包括上料工位、钢印扫描工位、后衬套压装工位和铆压工位工作，但禁止线体运动；
c)所述的前衬套压装力异常诊断子模块，通过力传感器来监测前衬套压装过程中力的变化，将压装过程分为快速进给段、工作进给段、整形段、回退段，分别进行位置和力的监测，当在给定位置范围内的力变化范围超出设定阈值时模块进行异常报警。
如图1所示，本实施例中所述的后衬套压装故障诊断模块，对后衬套压机的运行状态进行监视及故障判别与分析，并将错误信息传递到装配线状态监视模块中予以显示；具体包括：后衬套压装动作互锁子模块和后衬套压装力异常诊断子模块，其中：
a)所述的后衬套压装动作互锁子模块，后衬套压装动作和线体动作通过信号通信协调配合，只有当线体到位且后衬套压装准备完毕后压装动作才能进行；另外，在后衬套动作过程中，允许其他工位包括上料工位、钢印扫描工位、前衬套压装工位和铆压工位工作，但禁止线体运动；
b)所述的后衬套压装力异常诊断子模块，通过力传感器来监测后衬套压装过程中力的变化，将压装过程分为快速进给段、工作进给段、慢速回退段和快速回退段，分别进行位置和力的监测，当在给定位置范围内的力变化范围超出设定阈值时模块进行异常报警。
如图1所示，本实施例中所述的球头铆压故障诊断模块，对球头铆压的状态进行监视及故障判别与分析，并将错误信息传递到装配线状态监视模块中予以显示；具体包括：球头铆压启动自检子模块、力位异常诊断子模块和球头铆压防干涉子模块，其中：
a)所述的球头铆压启动自检子模块，在球头铆压前，通过位置传感器自检工件、球头和铆钉是否到位，工作台是否在正确的压装位置，通过握手信号交互检查压装控制器和数据采集系统通讯是否正常，通过压力传感器检查液压系统工作是否正常；所有条件满足才允许进行铆压；
b)所述的力位异常诊断子模块，在不同位置区域，对应着力的不同取值范围，通过对多个位置区域进行设置，判断力是否落在相应的取值范围内，不是则给出力位异常的诊断结果；
c)所述的球头铆压防干涉子模块，球头铆压的辅助动作较多，此模块负责对动作顺序进行合理安排，防止动作间的干涉。
如图1所示，本实施例中所述的下料线故障诊断模块，对下料线的状态进行监视及故障判别与分析，并将错误信息传递到装配线状态监视模块中予以显示；具体包括：下料线启动自检子模块和下料防干涉子模块，其中：
a)所述的下料线启动自检子模块，下料线采用成对工件同时下料的模式，下料线启动自检子模块通过两个光电传感器检测控制臂的球头来判断成对的工件是否安装到位，工件安装到位才允许下料线运动；
b)所述的下料防干涉子模块，当下料线末端有工件时，应禁止下料线移动以防止工件和下料线产生干涉而损坏设备，该子模块通过光电传感器判断下料线末端是否存在工件进而决定是否允许下料线移动。
如图1所示，本实施例中所述的装配线状态监测模块，与各个模块进行通讯，接收各个模块发送来的诊断结果，对整个系统的状态进行监视；具体包括：传感器信号显示子模块、动作条件显示子模块、压装结果显示子模块和报警信息显示子模块，其中：
a)所述的传感器信号显示子模块，集中显示装配线上每个工位的工作状态信号，具体通过网络通信手段获得由传感器反应的各个工位的状态信号，并在人机界面上分别显示；
b)所述的动作条件显示子模块，负责在人机界面上显示手动、整线自动和清线工作模式下的线体启动条件，当条件满足时，线体上指示灯闪烁表示可以启动；
c)所述的压装结果显示子模块，通过通讯手段获得各个工位的压装结果，并在人机界面上集中显示；
d)所述的报警信息显示子模块，通过通讯手段获得装配线上每个工位的报警信息，在人机界面上集中显示，并提供报警复位功能。
本发明系统具备状态故障自诊断和预警、报警功能，对系统工作的可靠、安全运行提供实时保障，并对故障的发现和恢复提供快速响应，极大地减小了故障的发生频率，保障了设备、控制臂产品和相关人员的安全，降低了维护工作量和维护成本。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种汽车悬架控制臂自动装配线的状态监测与故障诊断系统，其特征在于，包括：线体状态监视与故障诊断模块、前衬套压装故障诊断模块、后衬套压装故障诊断模块、球头铆压故障诊断模块、下料线故障诊断模块、装配线状态监视模块，其中：
线体状态监视与故障诊断模块，负责监视线体的运行状态并对线体进行诊断，将诊断结果发送到装配线状态监视模块；
前衬套压装故障诊断模块，对前衬套压装进行诊断，将诊断结果发送到装配线状态监视模块；
后衬套压装故障诊断模块，对后衬套压装进行诊断，将诊断结果发送到装配线状态监视模块；
球头铆压故障诊断模块，对球头铆压进行诊断，将诊断结果发送到装配线状态监视模块；
下料线故障诊断模块，对下料线进行故障诊断，将诊断结果发送到装配线状态监视模块；
装配线状态监视模块，接收上述模块发送来的诊断结果，对整个系统的状态进行监视。
2.根据权利要求1所述的一种汽车悬架控制臂自动装配线的状态监测与故障诊断系统，其特征在于，所述的线体状态监视与故障诊断模块包括漏装误装诊断子模块、工件钢印识别异常诊断子模块和线体驱动故障诊断子模块，其中：漏装误装诊断子模块负责对装配线进行控制臂压装时是否漏装误装进行诊断，若存在漏装或误装则不允许线体运行；工件钢印识别异常诊断子模块负责在控制臂钢印码别出现异常即某些钢印码不能正确识别时，根据设定进行预警，由计算机设置来决定是否放行工件还是继续进行装配；线体驱动故障诊断子模块负责在线体驱动出现异常进行故障报警，并通过压力和位移传感器状态进一步确定故障类型。
3.根据权利要求1所述的一种汽车悬架控制臂自动装配线的状态监测与故障诊断系统，其特征在于，所述的前衬套压装故障诊断模块包括前衬套压装防干涉子模块、前衬套压装动作互锁子模块和前衬套压装力异常诊断子模块，其中：前衬套压装防干涉子模块用于防止前衬套压装时产生机械上的干涉碰撞损坏设备；前衬套压装动作互锁子模块在控制程序中对前衬套压机的动作指令进行互锁，避免操作人员的误操作导致前衬套压机的损坏；前衬套压装力异常诊断子模块负责对前衬套压装过程中的压装力进行监测，并判断是否存在异常，若压装力异常则进行报警。
4.根据权利要求1所述的一种汽车悬架控制臂自动装配线的状态监测与故障诊断系统，其特征在于，所述的后衬套压装故障诊断模块包括后衬套压装动作互锁子模块和后衬套压装力异常诊断子模块，其中：后衬套压装动作互锁子模块是在控制程序中对后衬套压机的动作指令进行互锁，避免操作人员的误操作导致后衬套压机的损坏；后衬套压装力异常诊断子模块负责对后衬套压装过程中的压装力进行监测，并判断是否存在异常，若压装力异常则进行报警。
5.根据权利要求1所述的一种汽车悬架控制臂自动装配线的状态监测与故障诊断系统，其特征在于，所述的球头铆压故障诊断模块包括球头铆压启动自检子模块、力位异常诊断子模块和球头铆压防干涉子模块，其中：球头铆压启动自检子模块在进行球头铆压前检查铆压的各个条件是否满足，若不满足则不允许进行铆压；力位异常诊断子模块负责监测球头铆压过程中的力位信息，并判断是否存在异常，若有异常则进行报警；球头铆压的辅助动作较多，球头铆压防干涉子模块负责对铆压动作顺序进行安排，防止动作间的干涉。
6.根据权利要求1所述的一种汽车悬架控制臂自动装配线的状态监测与故障诊断系统，其特征在于，所述的下料线故障诊断模块包括下料线启动自检子模块和下料防干涉子模块，其中：下料线采用成对工件同时下料的模式，下料线启动自检子模块负责检查成对的工件是否安装到位；下料防干涉子模块用于检测下料线末端是否存在工件，若有则禁止下料线移动，以防止产生干涉而损坏设备。
7.根据权利要求1所述的一种汽车悬架控制臂自动装配线的状态监测与故障诊断系统，其特征在于，所述的装配线状态监视模块包括传感器信号显示子模块、动作条件显示子模块、压装结果显示子模块和报警信息显示子模块，其中：传感器信号显示子模块负责在人机界面上集中显示装配线上各个工位传递来的工作状态信号；动作条件显示子模块负责显示手动、整线自动和清线工作模式下的线体启动条件，当条件满足时，线体上指示灯闪烁表示可以启动；压装结果显示子模块负责在人机界面上集中显示装配线上每个装配工位的压装结果；报警信息显示子模块负责在人机界面上集中显示装配线上每个工位的报警信息，并提供报警复位功能。
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杜长春: "浅析轿车悬架系统装配工艺特点及控制方法", 《汽车工艺与材料》 *
蒋翠翠, 等: "汽车悬架控制臂", 《现代零部件》 *

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