CN104655040A - 一种脱粒滚筒焊接圆度在线检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种脱粒滚筒焊接圆度在线检测装置及方法，包含：检测平台，在该检测平台上设置待检测脱粒滚筒；定位装置，设置于该检测平台上，且位于该待检测脱粒滚筒的两端；驱动装置，连接该定位装置以驱动该待检测脱粒滚筒旋转；传感器，可平行于该待检测脱粒滚筒中轴移动的设置于该待检测脱粒滚筒的圆柱侧面；及工控机，连接该传感器，接收并处理该传感器采集的数据，获取该待检测脱粒滚筒的圆度检测数据。

Description

一种脱粒滚筒焊接圆度在线检测装置及方法

技术领域

本发明属于农业机械制造技术领域，特别是涉及一种脱粒滚筒焊接圆度在线检测装置与方法。

背景技术

收获机械是最为复杂的农业装备，也是农业全程机械化生产中最关键的设备之一。目前国内收获机械保有量约70万台，有5-10%面临更新换代问题，年市场需求量在6万台左右。目前国内规模化的联合收割机生产厂家数十家，基本处于半自动化和手工焊接生产状态，产品质量不稳定，可靠性低。农业装备科研投入相对很少，价格低，质量差，造成恶性循环。尤其是大型收获机械的加工制造与国外同类产品差距很大，难以参与国内外市场竞争，制约了农业机械的良性发展。收获机械不同于一般的工业产品，作业环境恶劣、季节性强，对制造质量和可靠性要求高。收获机械70-80%为焊接结构件，工艺复杂，加工水平、自动化水平低；先进制造技术应用较少，而已有的工业自动化生产技术又难以照搬，致使收获机械生产在低水平徘徊。目前大型收获机械的生产线依然沿用中小型农机生产模式，关键部件多由人工焊接和装配，容易产生焊缝不均匀、一致性差、机架变形量大、装配不标准、整机生产效率低、质量不稳定等问题，很难满足大型农机产能发展的要求。

其中脱粒滚滚筒是联合收获机械最核心的部件。其焊接圆度的精确度对于联合收获机械有着至关重要的影响。因此，能够精确的检测脱粒滚滚筒的焊接圆度成为提高联合收获机整体质量不可忽视的因素之一。

发明内容

为达到上述目的，本发明提供一种脱粒滚筒焊接圆度在线检测装置，包含：检测平台，在该检测平台上设置待检测脱粒滚筒；定位装置，设置于该检测平台上，且位于该待检测脱粒滚筒的两端；驱动装置，连接该定位装置以驱动该待检测脱粒滚筒旋转；传感器，可平行于该待检测脱粒滚筒中轴移动的设置于该待检测脱粒滚筒的圆柱侧面；及工控机，连接该传感器，接收并处理该传感器采集的数据，获取该待检测脱粒滚筒的圆度检测数据。

上述的脱粒滚筒焊接圆度在线检测装置，其中该驱动装置进一步包括电机和主轴箱，该主轴箱主轴的两端分别连接该电机的驱动轴和该定位装置。

上述的脱粒滚筒焊接圆度在线检测装置，其中该定位装置进一步包含：三爪卡盘，设置于该待检测脱粒滚筒的一端，该三爪卡盘的一端连接该主轴箱主轴，另一端连接该待检测脱粒滚筒中轴；尾座，设置在该待检测脱粒滚筒的另一端，在该尾座上设置一活顶尖，该活顶尖抵接该待检测脱粒滚筒中轴的另一端。

上述的脱粒滚筒焊接圆度在线检测装置，其中该定位装置进一步包含：气动卡盘，设置于该待检测脱粒滚筒的一端，该气动卡盘的一端连接该主轴箱主轴，另一端连接一回转顶尖，该回转顶尖连接该待检测脱粒滚筒中轴；尾座，设置在该待检测脱粒滚筒的另一端，在该尾座上设置一活顶尖，该活顶尖抵接该待检测脱粒滚筒中轴的另一端。

上述的脱粒滚筒焊接圆度在线检测装置，其中还包括传感器驱动单元，该传感器连接该传感器驱动单元。

上述的脱粒滚筒焊接圆度在线检测装置，其中该传感器驱动单元进一步包括：滑块、传感器安装台、丝杠、固定杆及电机，该传感器固定在该滑块上，该滑块可移动的穿设于该丝杠及该固定杆上，该丝杠及该固定杆平行于该待检测脱粒滚筒的中轴设置于该检测平台的侧面，该电机连接并驱动该丝杠转动，从而带动滑块沿着该丝杠及该固定杆移动。

上述的脱粒滚筒焊接圆度在线检测装置，其中该传感器为激光测距传感器。

上述的脱粒滚筒焊接圆度在线检测装置，其中还包括一显示该脱粒滚筒的圆度检测结果的显示单元，连接该工控机。

为达到上述目的，本发明还提供一种用于上述任一项所述的脱粒滚筒焊接圆度在线检测装置的检测方法，包括：测量步骤：通过一传感器测量并采集该待检测脱粒滚筒的外围尺寸数据，并将该数据传送至一工控机；分析检测步骤：该工控机分析处理该外围尺寸数据，获取该待检测脱粒滚筒的圆度检测数据。

上述的脱粒滚筒焊接圆度在线检测方法，其中在测量步骤进一步包括：采样点设置步骤，在该待检测脱粒滚筒的圆柱外围预先设置多个数据采集点，该传感器在该多个数据采集点测量并采集该待检测脱粒滚筒的外围尺寸数据。

上述的脱粒滚筒焊接圆度在线检测方法，其中进一步包括建模步骤，该工控机根据该圆度检测数据生成该待检测脱粒滚筒的外围尺寸包络线并建立三维模型。

上述的脱粒滚筒焊接圆度在线检测方法，其中进一步包括显示提醒步骤，该工控机将该圆度检测数据输入至一显示器，并通过该显示器显示该三维模型。

上述的脱粒滚筒焊接圆度在线检测方法，其中在该显示提醒步骤还包括一在该三维模型用不同颜色标识非圆边界的步骤。

与现有技术相比，本发明能够精确的测量待检测脱粒滚筒的焊接圆度，并将其三维模型显示出来以提醒工作人员识别，大大提高了测脱粒滚筒出厂合格率，从而提高了联合收获机的质量。

附图说明

图1：为本发明一实施例中脱粒滚筒焊接圆度在线检测装置的示意图；

图2：为本发明一实施例中脱粒滚筒焊接圆度在线检测方法的流程图。

其中，附图标记：

具体实施方式

图1为本发明一实施例中脱粒滚筒焊接圆度在线检测装置示意图。如图1所示，脱粒滚筒焊接圆度在线检测装置包含：检测平台1、定位装置2、驱动装置4以、传感器5以及工控机7。将待检测脱粒滚筒3及该定位装置设置在该检测平台1上，该定位装置位于该待检测脱粒滚筒3的两端。该驱动装置4连接该定位装置2，该传感器5可平行于该待检测脱粒滚筒中轴301移动的设置于该待检测脱粒滚筒3的圆柱侧面，该工控机7连接该传感器5。其中该传感器5可为激光测距传感器。然而本发明并不仅限于此，本领域技术人员可以根据实际需要更换传感器类型。

当该驱动装置4驱动该待检测脱粒滚筒中轴301旋转以带动该待检测脱粒滚筒旋转时，该传感器5沿着平行于该待检测脱粒滚筒中轴301的方向移动，同时该传感器5采集该待检测脱粒滚筒3的外围尺寸数据，并将该数据传送给工控机7以便于该工控机7对该数据进行处理以获取脱粒滚筒圆度的检测结果。

进一步的，该脱粒滚筒焊接圆度在线检测装置还可包含一显示单元（图中未绘示），该显示单元连接该工控机，其接收并显示该工控机传送的脱粒滚筒3的圆度检测结果。

进一步的，该驱动装置4进一步包含电机401以及主轴箱402。该电机连接该主轴箱402主轴403的一端403a。该主轴箱402的主轴403另一端403b连接该定位装置。该电机401带动该主轴箱402的主轴403旋转，从而带动该定位装置随着该主轴箱402的主轴403转动，从而带动该待检测脱粒滚筒3旋转。然而该驱动装置4并不以此为限。本领域技术人员可以根据实际需要而改变。例如为了适应该电机401与该主轴箱402之间不同的位置关系，该电机401与该主轴箱402之间还可以使用皮带连接。

进一步的，该定位装置2进一步包含：三爪卡盘201及尾座202。该三爪卡盘201设置在该待检测脱粒滚筒3的一端，连接该主轴箱主轴403的一端403b和该待检测脱粒滚筒3中轴301的一端301a。该尾座302设置在该待检测脱粒滚筒3的另一端。在该尾座202上，设置一活顶尖203用以抵接该待检测脱粒滚筒3的中轴301的另一端301b。该待检测脱粒滚筒3通过该三爪卡盘201以及该活顶尖203固定。当该主轴箱402的主轴带动该三爪卡盘201转动时，该三爪卡盘带动该待检测脱粒滚筒3的中轴301转动，从而带动该待检测脱粒滚筒3转动。然而该驱动装置4并不以此为限。本领域技术人员可根据实际情况的需要自由组合及变换。例如可以用气动卡盘（图中未绘示）代替该三爪卡盘201。

进一步的，该脱粒滚筒焊接圆度在线检测装置还进一步包含传感器驱动单元6，该传感器5连接该传感器驱动单元6。该传感器驱动单元进一步包括：滑块601、丝杠602、固定杆603、电机604及传感器安装台605。该传感器5固定在该滑块601上，该滑块601可移动的穿设于该丝杠602及该固定杆603上，该丝杠602及该固定杆603平行于该待检测脱粒滚筒3的中轴301设置于该检测平台1的侧面，该电机604连接并驱动该丝杠602转动，从而带动该滑块601沿着该丝杠602及该固定杆603移动。

本发明还提供一种脱粒滚筒焊接圆度在线检测的方法。如图2所示，为本发明一实施例中脱粒滚筒焊接圆度在线检测方法的流程图。该方法包括：测量步骤S101及分析检测步骤S201。

在该测量步骤S101中，在该待检测脱粒滚筒的圆柱外围，即在传感器5移动的轨迹上预先设置多个数据采集点。通过驱动装置4驱动待检测脱粒滚筒，使滚筒以角速度α匀速转动，电机604带动丝杠602转动，从而带动滑块以及固定在滑块上的传感器5从该待检测脱粒滚筒3的一端向另一端滑动。在滑动过程中，该传感器5在该多个数据采集点静止在轨道上，并向该待检测脱粒滚筒4发出检测信号以测量并采集该待检测脱粒滚筒的外围尺寸数据。其中该待检测脱粒滚筒3转动360°以上，完成一次采集，然后该传感器5移动到下一个检测点进行检测，直到所有检测点检测完成，记录所有数据并将该数据传送给工控机7。

在分析检测步骤S201中，该工控机7分析处理该外围尺寸数据，获取该待检测脱粒滚筒的圆度检测数据。

进一步的，该脱粒滚筒焊接圆度在线检测的方法进一步包括建模步骤S301和显示提醒步骤S401。

在该建模步骤S301中，该工控机7根据该圆度检测数据生成该待检测脱粒滚筒的外围尺寸包络线并建立三维模型。

在该显示提醒步骤S401中，该工控机7将该圆度检测数据输入至一显示器，并通过该显示器显示该三维模型并且用不同颜色标识非圆边界。

其中具体分析方法为：传感器距离该待检测脱粒滚筒3中心轴线的距离为常数d，在第i个采集点上，第j个采样数据是s_ij（i=1,2,…,n;j=1,2,…,m），S为传感器到该待检测脱粒滚筒3外表面的垂直距离，在则第i个采集点上，该待检测脱粒滚筒3的侧表面上第j个位置点离滚筒轴心的距离：r_ij=d-s_ij，

于是得到滚筒圆柱度误差：Δr=r_ij-r₀，其中r₀为该待检测脱粒滚筒3的侧表面到其中心轴距离的初始值或者预设值。

根据检测到的距离数据，在工控机上显示其三维模型，并对超过允许误差的Δr，在工控机上的用不同颜色标识，提示工人进行校正。

本发明提供的脱粒滚筒焊接圆度在线检测装置及方法，为解决待检测脱粒滚筒焊接过程圆度变形检测难的问题提供了有效途径。

本发明上述的实施例仅做说明之用，并非用以限定本发明。任何本领域技术人员均可根据实际需求，对本发明做均等变形和等同替换。因此本申请的保护范围应以权利要求书为准。

Claims (13)

1.一种脱粒滚筒焊接圆度在线检测装置，其特征在于，包含：

检测平台，在该检测平台上设置待检测脱粒滚筒；

定位装置，设置于该检测平台上，且位于该待检测脱粒滚筒的两端；

驱动装置，连接该定位装置以驱动该待检测脱粒滚筒旋转；

传感器，可平行于该待检测脱粒滚筒中轴移动的设置于该待检测脱粒滚筒的圆柱侧面；及

工控机，连接该传感器，接收并处理该传感器采集的数据，获取该待检测脱粒滚筒的圆度检测数据。

2.如权利要求1所述的脱粒滚筒焊接圆度在线检测装置，其特征在于，该驱动装置进一步包括电机和主轴箱，该主轴箱主轴的两端分别连接该电机的驱动轴和该定位装置。

3.如权利要求2所述的脱粒滚筒焊接圆度在线检测装置，其特征在于，该定位装置进一步包含：

三爪卡盘，设置于该待检测脱粒滚筒的一端，该三爪卡盘的一端连接该主轴箱主轴，另一端连接该待检测脱粒滚筒中轴；

尾座，设置在该待检测脱粒滚筒的另一端，在该尾座上设置一活顶尖，该活顶尖抵接该待检测脱粒滚筒中轴的另一端。

4.如权利要求2所述的脱粒滚筒焊接圆度在线检测装置，其特征在于，该定位装置进一步包含：

气动卡盘，设置于该待检测脱粒滚筒的一端，该气动卡盘的一端连接该主轴箱主轴，另一端连接一回转顶尖，该回转顶尖连接该待检测脱粒滚筒中轴；

尾座，设置在该待检测脱粒滚筒的另一端，在该尾座上设置一活顶尖，该活顶尖抵接该待检测脱粒滚筒中轴的另一端。

5.如权利要求1所述的脱粒滚筒焊接圆度在线检测装置，其特征在于，还包括传感器驱动单元，该传感器连接该传感器驱动单元。

6.如权利要求5所述的脱粒滚筒焊接圆度在线检测装置，其特征在于，该传感器驱动单元进一步包括：滑块、传感器安装台、丝杠、固定杆及电机，该传感器固定在该滑块上，该滑块可移动的穿设于该丝杠及该固定杆上，该丝杠及该固定杆平行于该待检测脱粒滚筒的中轴设置于该检测平台的侧面，该电机连接并驱动该丝杠转动，从而带动滑块沿着该丝杠及该固定杆移动。

7.如权利要求1所述的脱粒滚筒焊接圆度在线检测装置，其特征在于，该传感器为激光测距传感器。

8.如权利要求1所述的脱粒滚筒焊接圆度在线检测装置，其特征在于，还包括一显示该脱粒滚筒的圆度检测结果的显示单元，连接该工控机。

9.一种用于权利要求1-8中任一项所述的脱粒滚筒焊接圆度在线检测装置的检测方法，其特征在于，包括：

测量步骤：通过一传感器测量并采集该待检测脱粒滚筒的外围尺寸数据，并将该数据传送至一工控机；

分析检测步骤：该工控机分析处理该外围尺寸数据，获取该待检测脱粒滚筒的圆度检测数据。

10.如权利要求9所述的脱粒滚筒焊接圆度在线检测方法，其特征在于，在测量步骤进一步包括：

采样点设置步骤，在该待检测脱粒滚筒的圆柱外围预先设置多个数据采集点，该传感器在该多个数据采集点测量并采集该待检测脱粒滚筒的外围尺寸数据。

11.如权利要求9所述的脱粒滚筒焊接圆度在线检测方法，其特征在于，进一步包括建模步骤，该工控机根据该圆度检测数据生成该待检测脱粒滚筒的外围尺寸包络线并建立三维模型。

12.如权利要求11所述的脱粒滚筒焊接圆度在线检测方法，其特征在于，进一步包括显示提醒步骤，该工控机将该圆度检测数据输入至一显示器，并通过该显示器显示该三维模型。

13.如权利要求12所述的待检测脱粒滚筒焊接圆度在线检测方法，其特征在于，在该显示提醒步骤还包括一在该三维模型用不同颜色标识非圆边界的步骤。