CN104392302A - 汽车控制臂球头铆压监控与产品质量追溯系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种汽车控制臂球头铆压监控与产品质量追溯系统，包括信号采集与处理模块、工艺控制模块、钢印识别模块、人机界面模块和铆压操作方式模块，信号采集与处理模块负责信息获取与处理并将信息传递到工艺控制模块；工艺控制模块将收到的信息转化为工艺控制信息并传递到铆压操作方式模块、人机界面模块；钢印识别模块负责在铆压前对控制臂钢印码进行识别并将结果传递到人机界面模块；人机界面模块用于调整工艺参数；铆压操作方式模块负责对铆压执行元件进行控制，并通过人机界面模块实时显示系统动作状态，或在人机界面模块对系统的动作进行操作。本发明有效解决了系统稳定性、压装质量及生产节拍间矛盾，达到监测控制压装一体化的目的。

Description

汽车控制臂球头铆压监控与产品质量追溯系统

技术领域

本发明涉及一种监控技术领域的系统，具体地，涉及一种汽车控制臂球头铆压监控与产品质量追溯系统。

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、后衬套及球头与控制臂的连接，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。其中，目前对于球头多数是通过螺栓将其与控制臂连接，这种连接方式的强度、稳定性在一些情况下已不能满足要求，因此需要研发一种将球头铆接至控制臂上的自动化铆压设备。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利(申请号CN201420157127.X)公开了专利“一种用于柱塞钢珠自动测量铆压机的铆压机构”，包括安装座，在所述安装座上分别装置液压油泵及铆压机，所述铆压机的压杆贯穿所述安装座，所述压杆的端部装置连接套，所述连接套内装置铆压头，利用传感器感应柱塞是否到位，通过液压油泵的高压驱动铆压机压杆上下活动。此装置结构简单，不能对压装过程进行实时监控，不具备产品质量追溯功能。

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控制臂球头铆压监控与产品质量追溯系统，所述系统通过各个子模块间的相互配合，将控制臂球头铆压的过程监测与控制有机统一起来，实现了压装过程的状态监测与自动控制，并具备产品质量的追溯功能。

为实现以上目的，本发明提供一种汽车控制臂球头铆压监控与产品质量追溯系统，包括信号采集与处理模块、工艺控制模块、钢印识别模块、人机界面模块和铆压操作方式模块，其中：

所述的信号采集与处理模块负责信息的获取与处理，即利用传感器实时采集压装过程中的压装力和压头位移信号，并通过A/D转换得到数字信号，再经过数字滤波得到所需的信息，并将信息传递给工艺控制模块；

所述的工艺控制模块将信号采集与处理模块发送的信息转化为工艺控制信息，并将工艺控制信息传递到铆压操作方式模块来进行球头的铆压，同时传递到人机界面模块予以实时显示；

所述的钢印识别模块负责在铆压前对控制臂钢印码进行识别，并将识别结果传递到人机界面模块；

所述的人机界面模块提供了操作人员与系统交互的平台，操作人员根据生产条件和要求通过对人机界面模块的操作来调整工艺控制模块中的工艺参数，从而输出工艺控制信息，此外还用于存储压装过程信息；

所述的铆压操作方式模块负责对铆压过程动作进行控制，并在人机界面模块实时显示，或在人机界面模块对系统动作进行操作。

优选地，所述的信号采集与处理模块包括位移传感子模块和力传感子模块，其中：位移传感子模块负责检测球头铆压过程中压头的位移，力传感子模块负责铆压过程中的压装力，位移传感子模块和力传感子模块将上述物理量转换为电信号，然后由接口模块完成A/D转换，再经过处理软件数字滤波预处理得到为工艺控制模块利用的信息。

更优选地，所述的位移传感子模块和所述的力传感子模块之间没有相互的作用，仅将各自的信息传递到工艺控制模块。

优选地，所述的工艺控制模块包括铆压力控制子模块、行程控制子模块和速度控制子模块，其中：铆压力控制子模块负责控制铆压过程中压装力的大小，防止出现异常的压装力而损坏设备；行程控制子模块负责控制铆压过程中压头的行程，防止压头与设备发生碰撞从而损坏设备；速度控制子模块负责控制铆压过程中压头的进给速度。

更优选地，所述的铆压力控制子模块接收位移传感子模块和力传感子模块采集得到的压头位移和压装力信息，并根据压头不同位移时对应的压装力判断压装力是否异常。

更优选地，所述的行程控制子模块根据位移传感子模块传递来的压头位移信息对压头的位移进行控制，以及控制铆压完成时压头的位移以保证压装质量。

更优选地，所述的速度控制子模块根据位移传感子模块传递来的压头位移信息，控制压头在不同的位置以不同的速度进给，即空行程时压头以较快速度进给，开始铆压后以较慢速度进给以保护设备，从而提高铆压的效率。

更优选地，所述的速度控制子模块还负责控制手动操作时压头的进给速度。

优选地，所述的钢印识别模块包括CCD控制子模块和通信子模块，其中：CCD控制子模块负责控制CCD相机对控制臂进行拍照，识别控制臂上的钢印码信息并将钢印码信息传递到通信子模块；通信子模块负责接收CCD控制子模块发送来的控制臂钢印码信息，并将CCD控制子模块识别得到的信息传递到人机界面模块。

优选地，所述的人机界面模块包括监控子模块、参数设置子模块、诊断报警子模块和数据库子模块，其中：监控子模块负责对系统进行监视，实时显示系统的工作状态、传感器信号以及系统的工作条件；参数设置子模块用于设置系统的参数，即通过该模块操作和显示工艺控制模块中的工艺参数，包括力控制、位移控制以及速度控制的参数；诊断报警子模块用于系统状态的监控，故障的诊断与报警；数据库子模块用于记录并存储压装过程信息，包括铆压的力-位移曲线、控制臂的钢印码信息，为以后进行质量追溯提供依据。

优选地，所述的铆压操作方式模块包括手动操作子模块和自动操作子模块，其中：手动操作子模块中，系统不接受任何信息，完全由操作人员控制铆压动作，包括转台的进返、工件的升降和压头的进退；自动操作子模块中，若自动铆压条件满足，按下启动按钮后，系统控制铆压机自动完成铆压动作。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)利用多传感器技术，实现了球头铆压过程的状态信号监测、产品身份识别和自动控制，有效降低了工人的劳动强度，提高了生产效率；

(2)适应复杂的工作环境，具有多种操作方式，可靠性高；

(3)具有铆压过程质量数据追溯功能，将产品信息和质量信息集成在一起。

本发明有效解决了控制臂球头铆压过程中系统稳定性、压装质量及生产节拍之间的矛盾，达到了铆压过程状态监控与产品质量追溯的目的。

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为本发明一较优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控制臂球头铆压监控与产品质量追溯系统，包括信号采集与处理模块、工艺控制模块、钢印识别模块、人机界面模块和铆压操作方式模块，其中：

所述的信号采集与处理模块负责信息的获取与处理，利用传感器实时采集压装过程中的压装力和压头位移信号，并通过A/D转换得到数字信号，再经过数字滤波得到所需的信息，这些信息传递到工艺控制模块；

所述的工艺控制模块将信号采集与处理模块发送的信息转化为工艺控制信息，如压头进给速度、铆压力等，并将工艺控制信息传递到铆压操作方式模块来进行球头的铆压，同时传递到人机界面模块予以实时显示；

所述的钢印识别模块负责在铆压前对控制臂钢印码进行识别，并将识别结果传递到人机界面模块；

所述人机界面模块提供了操作人员与系统交互的平台，操作人员根据生产条件和要求通过对人机界面模块的操作来调整工艺控制模块中的工艺参数，从而输出工艺控制信息，此外还可以存储压装过程信息；

所述的铆压操作方式模块负责对铆压过程动作进行控制，并在人机界面模块实时显示，或在人机界面模块对系统动作进行操作。

本实施例中，所述的信号采集与处理模块包括位移传感子模块和力传感子模块，其中：位移传感子模块负责检测球头铆压过程中压头的位移，力传感子模块负责铆压过程中的压装力，位移传感子模块和力传感子模块将上述物理量转换为电信号，然后由接口模块完成A/D转换，再经过处理软件数字滤波预处理得到为工艺控制模块利用的信息。

本实施例中，所述的位移传感子模块和所述的力传感子模块之间没有相互的作用，仅将各自的信息传递到工艺控制模块。

本实施例中，所述的位移传感子模块选用电感式传感器，分辨率达0.01mm，接口模块选用可编程控制器的模拟量输入模块；所述的力传感子模块，选用德国HBM公司的KMR系列传感器，检测铆压过程中每个铆钉上的受力大小，接口模块是可编程控制器的模拟量输入模块。

本实施例中，所述的工艺控制模块将信号采集与处理模块发送的信息转化为工艺控制信息，进而控制球头铆压的工艺，其中涉及的工艺参数可以通过人机界面进行交互；所述工艺控制模块包括铆压力控制子模块、行程控制子模块和速度控制子模块，其中：

(1)铆压力控制子模块，位移传感子模块和力传感子模块采集得到的压头位移和压装力信息传递到铆压力控制子模块，铆压力控制子模块根据压头不同位移时对应的压装力判断压装力是否异常，如空行程时应检测不到压装力、压装完成时压装力应在某个范围等；若压装力异常，则进行报警；

(2)行程控制子模块，根据位移传感子模块传递来的压头位移信息对压头的位移进行控制，如最大行程不超过某个数值以防止压头与设备碰撞，以及控制铆压完成时压头的位移以保证压装质量等；

(3)速度控制子模块，根据位移传感子模块传递来的压头位移信息，控制压头在不同的位置以不同的速度进给，即空行程时压头以较快速度进给，开始铆压后以较慢速度进给以保护设备，从而提高铆压的效率。此子模块还负责控制手动操作时压头的进给速度。

本实施例中，所述的钢印识别模块负责在铆压前对控制臂钢印码进行识别，并将识别结果传递到人机界面模块；包括CCD控制子模块和通信子模块，其中：

(1)CCD控制子模块，位于铆压机钢印识别工位的传感器检测到有工件后，触发CCD相机对控制臂拍照，通过软件识别控制臂上的钢印码信息，并将识别结果发送到通信子模块；

(2)通信子模块，接收CCD控制子模块发送来的控制臂钢印码信息，并将信息通过以太网方式传递到人机界面模块。

本实施例中，所述的人机界面模块是操作人员与系统交互的平台，通过人机界面模块可全面地了解系统的信息状态，实现对系统运行的全程监控；包括监控子模块、参数设置子模块、诊断报警子模块及数据库子模块，其中：

(1)监控子模块，可实时监视传感器的信号状态，了解生产过程，包括工件是否升降到位、转台是否进退到位、压头是否升降到位、压头位移、自动压装的条件等；

(2)参数设置子模块，通过该模块可对工艺控制模块中的工艺参数进行设置和查看，包括工进速度、快进位置、工进位置的设定和查看；

(3)诊断报警子模块，对系统状态进行监控，发生故障后可显示出故障位置和相应的处理方法；

(4)数据库子模块，记录并存储球头压装过程信息，包括压装过程的力-位移曲线、控制臂钢印码信息等，为以后进行质量追溯提供依据。

本实施例中，所述的铆压操作方式模块，通过逻辑控制的方式对液压缸、气缸等执行元件的动作进行控制；包括手动操作子模块和自动操作子模块，其中：

手动操作子模块中，系统不接受任何信息，完全由操作人员控制铆压动作，包括转台的进返、工件的升降和压头的进退；

自动操作子模块中，若自动条件满足，按下启动按钮后，系统控制铆压机自动完成前述铆压动作。

本实施例所述系统的工作过程如下：

系统启动后，各个模块开始工作。铆压开始前，选择自动操作方式，即在铆压操作方式模块中调用自动操作子模块。将控制臂装入钢印识别工位，钢印识别模块中的CCD控制子模块检测到有工件后，触发CCD相机对控制臂拍照，通过软件识别控制臂上的钢印码信息，并将识别结果发送到通信子模块；通信子模块将钢印码信息通过以太网方式传递到人机界面模块。

然后将控制臂装入待压装工位，人机界面模块中的监控子模块检测自动压装的条件是否满足，若满足，按下启动按钮后，铆压操作方式模块中的自动操作子模块控制铆压机开始进行压装。压装过程中，信号采集与处理模块中的位移传感子模块和力传感子模块采集压装过程的力、位移信息，并将信息传递到工艺控制模块。工艺控制模块将信号采集与处理模块发送的信息转化为工艺控制信息，通过铆压力控制子模块、行程控制子模块和速度控制子模块分别控制压装过程中的铆压力、压头行程和速度，若出现异常，人机界面模块中的诊断报警子模块将进行报警。

压装结束后，钢印识别模块识别得到的钢印码信息与信号采集与处理模块采集到的力、位移信息都存储在人机界面模块中的数据库子模块中，为以后质量追溯提供依据。

本实施例提供一种汽车控制臂球头铆压监控与产品质量追溯系统，通过各个子系统间的相互配合，将控制臂球头铆压的过程监测与控制有机统一起来，实现了控制臂球头准确、可靠、高效地铆压，并且具备质量追溯功能。本发明有效解决了控制臂球头铆压过程中系统稳定性、压装质量及生产节拍之间的矛盾，达到了监测控制压装一体化的目的。

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 (10)

1.一种汽车控制臂球头铆压监控与产品质量追溯系统，其特征在于，包括信号采集与处理模块、工艺控制模块、钢印识别模块、人机界面模块和铆压操作方式模块，其中：

所述的信号采集与处理模块负责信息的获取与处理，即利用传感器实时采集压装过程中的压装力和压头位移信号，并通过A/D转换得到数字信号，再经过数字滤波得到所需的信息，并将信息传递给工艺控制模块；

所述的工艺控制模块将信号采集与处理模块发送的信息转化为工艺控制信息，并将工艺控制信息传递到铆压操作方式模块来进行球头的铆压，同时传递到人机界面模块予以实时显示；

所述的钢印识别模块负责在铆压前对控制臂钢印码进行识别，并将识别结果传递到人机界面模块；

所述的人机界面模块提供了操作人员与系统交互的平台，操作人员根据生产条件和要求通过对人机界面模块的操作来调整工艺控制模块中的工艺参数，从而输出工艺控制信息，此外还用于存储压装过程信息；

所述的铆压操作方式模块负责对铆压过程动作进行控制，并在人机界面模块实时显示，或在人机界面模块对系统动作进行操作。

2.根据权利要求1所述的一种汽车控制臂球头铆压监控与产品质量追溯系统，其特征在于，所述的信号采集与处理模块包括位移传感子模块和力传感子模块，其中：位移传感子模块负责检测球头铆压过程中压头的位移，力传感子模块负责铆压过程中的压装力，位移传感子模块和力传感子模块将上述物理量转换为电信号，然后由接口模块完成A/D转换，再经过处理软件数字滤波预处理得到为工艺控制模块利用的信息。

3.根据权利要求2所述的一种汽车控制臂球头铆压监控与产品质量追溯系统，其特征在于，所述的位移传感子模块和所述的力传感子模块之间没有相互的作用，仅将各自的信息传递到工艺控制模块。

4.根据权利要求1所述的一种汽车控制臂球头铆压监控与产品质量追溯系统，其特征在于，所述的工艺控制模块包括铆压力控制子模块、行程控制子模块和速度控制子模块，其中：铆压力控制子模块负责控制铆压过程中压装力的大小，防止出现异常的压装力而损坏设备；行程控制子模块负责控制铆压过程中压头的行程，防止压头与设备发生碰撞从而损坏设备；速度控制子模块负责控制铆压过程中压头的进给速度。

5.根据权利要求4所述的一种汽车控制臂球头铆压监控与产品质量追溯系统，其特征在于，所述的铆压力控制子模块接收位移传感子模块和力传感子模块采集得到的压头位移和压装力信息，并根据压头不同位移时对应的压装力判断压装力是否异常。

6.根据权利要求4所述的一种汽车控制臂球头铆压监控与产品质量追溯系统，其特征在于，所述的行程控制子模块根据位移传感子模块传递来的压头位移信息对压头的位移进行控制，以及控制铆压完成时压头的位移以保证压装质量。

7.根据权利要求4所述的一种汽车控制臂球头铆压监控与产品质量追溯系统，其特征在于，所述的速度控制子模块根据位移传感子模块传递来的压头位移信息，控制压头在不同的位置以不同的速度进给，即空行程时压头以快速度进给，开始铆压后以慢速度进给以保护设备，从而提高铆压的效率；所述的速度控制子模块还负责控制手动操作时压头的进给速度。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种汽车控制臂球头铆压监控与产品质量追溯系统，其特征在于，所述的钢印识别模块包括CCD控制子模块和通信子模块，其中：CCD控制子模块负责控制CCD相机对控制臂进行拍照，识别控制臂上的钢印码信息并将钢印码信息传递到通信子模块；通信子模块负责接收CCD控制子模块发送来的控制臂钢印码信息，并将CCD控制子模块识别得到的信息传递到人机界面模块。

9.根据权利要求1-7任一项所述的一种汽车控制臂球头铆压监控与产品质量追溯系统，其特征在于，所述的人机界面模块包括监控子模块、参数设置子模块、诊断报警子模块和数据库子模块，其中：监控子模块负责对系统进行监视，实时显示系统的工作状态、传感器信号以及系统的工作条件；参数设置子模块用于设置系统的参数，即通过该模块操作和显示工艺控制模块中的工艺参数；诊断报警子模块用于系统状态的监控，故障的诊断与报警；数据库子模块用于记录并存储压装过程信息，为以后进行质量追溯提供依据。

10.根据权利要求1-7任一项所述的一种汽车控制臂球头铆压监控与产品质量追溯系统，其特征在于，所述的铆压操作方式模块包括手动操作子模块和自动操作子模块，其中：手动操作子模块中，系统不接受任何信息，完全由操作人员控制铆压动作，包括转台的进返、工件的升降和压头的进退；自动操作子模块中，若自动条件满足，按下启动按钮后，系统控制铆压机自动完成铆压动作。