CN105115422B - 非接触车轮多功能检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种非接触车轮多功能检测系统，其包括控制系统、检测系统、数据处理系统、轴驱动装置以及转轴，特征在于：转轴垂直设置，顶端设置圆台，圆台上连接有测试台；测试台的顶端为与待测车轮安装面适配的平面，该平面上设有圆槽，圆槽中设有立柱，立柱上套设有沿立柱上下滑动的锥形台，锥形台、立柱和转轴同轴设置；锥形台的顶端直径小于待测车轮中心孔直径，底端直径大于待测车轮中心孔直径；锥形台和圆槽的槽底面之间设置弹簧；检测系统包括可水平移动和垂直移动的激光测距传感器。待测试车轮的定位安装和拆卸操作简单、快速。可方便地更换测试台，对不同规格的车轮进行测试。

Description

非接触车轮多功能检测系统

技术领域

本发明涉及一种测试设备，尤其是涉及一种在线测试车轮的非接触车轮多功能检测系统。

背景技术

对于车轮的测量，现有技术具有各种不同的测试方式、各种不同的测试设备，例如名为“一种车轮检测装置”（ 专利号CN201410577641.3）、“车轮轮辋跳动检测装置”（专利号CN201410660869.9）、“改进的轮毂检测装置”（专利号CN201310654210.8）、“钢圈轮辋跳动量检测过程及设备的构造”（专利号CN200810121548.6）、“确定轮辋几何尺寸及安装或拆卸轮胎的方法和设备”（专利号CN200710194611.4）、“一种通过非接触式检测来确定机动车辆车轮(轮辋轮胎组件)的几何尺寸的方法和设备”（专利号CN200810128017.X）等等公开技术，但包括上述公开技术在内的现有技术，大都是对车轮进行实验室式测量，获取研究数据，追求更高的测试精度，但存在测试速度慢、测试效率较低的缺陷，无法与生产线上的生产节拍同步，难以实现在线检测。另外，现代汽车的质量要求不断提高，需要对在线生产数据的进行追溯，现有生产线缺乏在线测试，难以满足更高的需要；而将产品运出生产线，送至测试区间测试，测试完毕后再送回生产线的方式，速度慢、效率低，难以满足高速高效生产的需要。

发明内容

本发明主要目的是提供一种测试速度快、可实现在线测试的非接触车轮多功能检测系统。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：非接触车轮多功能检测系统，包括控制系统、检测系统、数据处理系统、轴驱动装置以及转轴，其特征在于：转轴垂直设置，顶端设置圆台，圆台上连接有测试台；测试台的顶端为与待测车轮安装面适配的平面，该平面上设有圆槽，圆槽中设有立柱，立柱上套设有沿立柱上下滑动的锥形台，锥形台、立柱和转轴同轴设置；锥形台的顶端直径小于待测车轮中心孔直径，底端直径大于待测车轮中心孔直径；锥形台和圆槽的槽底面之间设置弹簧；检测系统包括可水平移动和垂直移动的激光测距传感器。锥形台为待测车轮提供导向和较高精度的同轴度，使避免其安装面受损伤；将待测车轮放入测试台的锥形台即可快速完成待测车轮的定位安装，反之取下即完成拆卸，操作简单、快速。而且，可方便地更换测试台，以对不同规格的车轮进行测试。

作为优选，激光测距传感器为两副，呈上下设置，连接有垂直导轨，并各自连接有丝杠传动的垂直驱动装置；激光测距传感器、垂直导轨及垂直驱动装置固定于基座，基座连接有水平导轨和丝杠传动的水平驱动装置。利用两副激光测距传感器，可同时完成更多车轮项目的测试，速度更快。驱动结构简单，轴向、径向移动快速、精度较高。

作为优选，转轴底端设有角度编码器。安装方便，且便于检测精度。

作为优选，锥形台底端的侧缘向下延伸成锥形壁、中部向下延伸成圆柱套，圆柱套与立柱构成滑动配合；锥形壁的内侧壁与圆柱套的外周面包绕成环形槽，环形槽的截面呈锥形；弹簧为塔形弹簧，小径端伸入该环形槽并定位于环形槽槽底。这种结构，锥形台整体重量较轻；弹簧所提供的弹力更稳定，使运行更平滑、无迟滞。

作为优选，转轴套设两个圆锥滚子轴承，两圆锥滚子轴承的外圈套设轴承座，轴承座固定连接测试台体。为待测试车轮的运转提供稳定的平台和平稳的驱动。

作为优选，测试台底部中心设置柱体，圆台设有与主体适配的对中孔。便于测试台与圆台的对正，并为测试台提供导向，使对正速度快、效率高。

作为优选，测试台底部设置有环槽，环槽底部向转轴轴心方向延伸形成内沟槽；圆台顶端面设置条形槽，条形槽侧壁设有U形孔，U形孔中设置调整杆，调整杆一端处于圆台外侧、另一端伸入条形槽中；条形槽中设置锁紧杆，锁紧杆中部设置转销，转销固定于条形槽侧壁；锁紧杆一端端部设置开口槽、另一端弯折成钩，开口槽卡入调整杆；当调整杆在U形孔中向下移动时，带动锁紧杆的钩部向上转动直至扣压在内沟槽的侧壁上；当调整杆在U形孔中向上移动时，带动锁紧杆的钩部向下转动脱离内沟槽。这种结构，快速连接测试台与圆台，可进一步提高测试台的安装和拆卸速度。

作为优选，调整杆为两个，对称地分置于转轴轴线两侧。使测试台受力更均匀，提高定位精度。

因此，本发明具有如下有益效果。

1、可快速完成待测试车轮的定位安装与拆卸，速度快，并配合检测系统的测试，达到与生产线节拍同步的检测速度，从而实现在线测试。

2、采用的测试台结构，定位准确，待测试车轮定位时下滑平稳，不易损伤待测试车轮的安装面。

3、测试台易于更换，以适应生产线上不同规格的车轮的生产；更换时测试台与转轴的同轴度不易受损。

4、采用激光测距传感器测试，实现非接触测试，避免破坏待测试车轮的测试表面；激光测距传感器测试为两副，呈上下设置于测试待测试车轮胎圈座的两侧缘位置，提高测试速度。

5、在生产线上测试的同时进行测试数据的统计、存储，便于实现在线产品的数据追溯。

附图说明

附图1是本发明的一种结构示意图。

附图2是测试台的一种结构示意图。

附图3是测试台与圆台的连接结构示意图。

附图4是锁紧杆钩端与内沟槽连接结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本发明非接触车轮多功能检测系统，如附图1、附图2所示，其包括控制系统、检测系统、数据处理系统、轴驱动装置1以及轴驱动装置1驱动的转轴2，转轴2套设两个圆锥滚子轴承，两圆锥滚子轴承的外圈套设轴承座，轴承座固定连接测试台体4。

转轴2呈垂直设置，顶端设置圆台8，圆台8上连接有测试台7；测试台7的顶端为与待测车轮6安装面适配的平面，该平面上设有圆槽13，圆槽13中设有立柱11，立柱11上套设有沿立柱11上下滑动的锥形台15，锥形台15、立柱11和转轴2同轴设置；锥形台15的顶端直径小于待测车轮中心孔直径，底端直径大于待测车轮中心孔直径；锥形台15和圆槽13的槽底面之间设置弹簧14。

在弹簧14的弹力作用下，锥形台15为待测车轮6提供导向，并使待测车轮6与转轴2同轴，并具有较高精度的同轴度；而且，锥形台15下滑平稳，使测试时待测车轮6的安装面可平稳地接触并贴合到测试台7的顶端面，避免待测车轮6安装面受损伤；测试时，待测车轮6的安装面与测试台7的顶端面之间的摩擦力，使待测车轮6与转轴2同步转动。

锥形台15底端的侧缘向下延伸成锥形壁16、中部向下延伸成圆柱套17，圆柱套17与立柱11构成滑动配合；锥形壁16的内侧壁与圆柱套17的外周面包绕成环形槽，环形槽的截面呈锥形；弹簧14为塔形弹簧，小径端伸入该环形槽并定位于环形槽槽底。锥形台整体重量较轻；截面呈锥形的环形槽，弹簧可与两侧的侧壁保持足够的距离，不接触、无刮擦，所提供的弹力更稳定，使运行更平滑、无迟滞；环形槽与塔形弹簧形成更紧凑的配合，可减小圆槽13的深度。圆柱套结构，延长了与转轴配合段的长度，使导向效果更好，同轴精度更高；锥形壁结构，则延长了与待测试车轮中心孔的配合段的长度。

测试台7底部中心设置柱体12，圆台8设有与柱体12适配的对中孔5。便于测试台7与圆台的对正，且使对正速度快。

测试台7放在圆台后，需要固定，固定方式可采用多种方式，例如螺栓固定方式，螺栓固定方式成本较低，但在安装和更换测试台时，均需要对螺栓或螺母进行松开和旋合操作，生产效率也较低、劳动强度较大。作为一个较佳的选择方案，如附图3、附图4所示，测试台7底部设置有环槽24，环槽24底部向转轴2轴心方向延伸形成内沟槽25；圆台8顶端面设置条形槽22，条形槽22侧壁设有U形孔20，U形孔20中设置调整杆21，调整杆21一端处于圆台7外侧、另一端伸入条形槽22中；条形槽22中设置锁紧杆23，锁紧杆23中部设置转销28，转销28固定于条形槽22侧壁；锁紧杆23一端端部设置开口槽、另一端弯折成钩，开口槽卡入调整杆21；当调整杆21在U形孔20中向下移动时，带动锁紧杆23的钩部向上转动直至扣压在内沟槽25的侧壁上；当调整杆21在U形孔20中向上移动时，带动锁紧杆23的钩部向下转动脱离内沟槽25。这种结构，可快速地更换和安装测试台7，进一步提高生产效率，减少操作时间，且劳动强度较低，连接稳固、松开方便。

调整杆21为两个，对称地分置于转轴2轴线两侧。锁紧杆23的钩部对称地扣压内沟槽25的侧壁，使测试台7受力更均匀，更稳定地固定在圆台8上，避免测试精度受损。

对于制造企业而言，一条生产线往往能够生产制造多种规格的车轮，为了满足生产的需要，车轮测试设备也相应地需要能够测试不同规格的车轮。但对于传统的车轮测试设备，在测试不同规格的车轮时，需要更换不同的车轮测试设备，或者需要大幅更换车轮测试设备上的测试机构；以上两种方式均难以满足多种不同规格车轮的在线测试，前者成本高，后者操作繁琐、需要较长的操作时间，且繁琐复杂的操作易于导致安装精度下降、测试精度下降。

对于本发明，在同一生产线上测试不同规格的车轮时，只需要更换测试台7即可。更换测试台时，将调整杆21上移，带动锁紧杆23的钩部向下转动脱离内沟槽25，其后抬起测试台7直至柱体12脱出对中孔5，完成取下测试台的操作；其后将待换上的测试台底部的柱体12对准圆台的对中孔5，放下测试台，直至测试台底面贴合于圆台，将调整杆21下移，带动锁紧杆23的钩部转动直至扣压在内沟槽25的侧壁上，完成测试台7的更换操作。

检测系统包括可水平移动和垂直移动的激光测距传感器9。激光测距传感器9为两副，呈上下设置，连接有垂直导轨，并各自连接有丝杠传动的垂直驱动装置；激光测距传感器9、垂直导轨及垂直驱动装置固定于基座，基座连接有水平导轨和丝杠传动的水平驱动装置10。转轴2底端设有角度编码器3。轴驱动装置1与转轴2固定于不同的基座上，分置安装具有隔振效果，振动小利于提高测试的准确性；转轴2与轴驱动装置1之间的传动机构为齿轮传动或皮带传动。

检测操作时，将待测车轮6的安装面朝下、中心孔对准锥形台15，下放待测车轮6至其中心孔并与锥形壁16贴靠，其后待测车轮6在自重下与锥形台15一起下滑，直至待测车轮6安装面与测试台7顶端面贴合，完成待测车轮6的安装操作，然后开始测试工作。测试完毕，将待测车轮6抬起，直至脱离锥形台15，即完成待测车轮6的拆卸。这种操作方式，待测车轮6的安装与拆卸均快速，生产效率较高，满足在生产线上的在线检测需要。

通过检测系统、数据处理系统和控制系统，可实现如下检测项目。

1）可实现车轮直径的自动检测。

2）可实现车轮宽度的自动检测。

3）可实现车轮偏距的自动检测。

4）可实现车轮辐底平度的自动检测。

5）可实现车轮拆装边径向摆差的自动检测。

6）可实现车轮拆装边轴向摆差的自动检测。

7）可实现车轮非拆装边径向摆差的自动检测。

8）可实现车轮非拆装边轴向摆差的自动检测。

9）可实现车轮径，轴向摆差最高（或最低）自动识别及定位大大提高了该检测系统的适用性。

检测的基本原理如下。

上述第1）～3）项的测量原理：采用激光测距元件（含激光测距传感器9，下同）可以测量出车轮直径、轮缘、轮辐安装平面至激光测距元件的距离，在用标准直径的标定轮车轮进行标定，数据采集后在经过计算机数据处理，数据将自动显示车轮直径，车轮宽度，车轮偏距等车轮几何尺寸。

上述第4）项的测量原理：采用一组（3～8个）激光测距元件，首先用标准平板对一组（3～8个）激光测距元件进行标定，在对车轮辐底平面进行测量，最大与最小的差值就是测量值，数据采集后在经过计算机数据处理，数据将自动显示车轮辐底平面度。

上述第5～8）项的测量原理：采用四个激光测距元件分别对准车轮拆装边径向，拆装边轴向，非拆装边径向，非拆装边轴向，机器可自动旋转一周，激光测距元件测得的最大与最小的差值就是测量值。数据采集后在经过计算机数据处理，数据将自动显示车轮四项摆差。

上述第9）项的测量原理：安装有角度编码器，数据采集后在经过计算机数据处理，车轮可停留在任意设定位置。

另外，还可实现车轮自动实现所有检测数据的处理，不合格项目自动显示报警，自动实现数据的统计分析，自动实现数据传输及存储。

本发明所示的检测系统结构简单，设计合理，综合采用了现代工业计算机技术，传感技术，自动识别系统，数据统计及传输技术，造价低廉，是国外检测系统的1/15～1/20，是目前国内急需开发的检测系统。

Claims (6)

1.一种非接触车轮多功能检测系统，包括控制系统、数据处理系统、轴驱动装置（1）、转轴（2）以及可水平移动和垂直移动的激光测距传感器（9），其特征在于：转轴（2）垂直设置，顶端设置圆台（8），圆台（8）上连接有测试台（7）；测试台（7）的顶端为与待测车轮（6）安装面适配的平面，该平面上设有圆槽（13），圆槽（13）中设有立柱（11），立柱（11）上套设有沿立柱（11）上下滑动的锥形台（15），锥形台（15）、立柱（11）和转轴（2）同轴；锥形台（15）和圆槽（13）的槽底面之间设置弹簧（14）；测试台（7）底部中心设置柱体（12），圆台（8）设有与柱体（12）适配的对中孔（5）；测试台（7）底部设置有环槽（24），环槽（24）底部向转轴（2）轴心方向延伸形成内沟槽（25）；圆台（8）顶端面设置条形槽（22），条形槽（22）侧壁设有U形孔（20），U形孔（20）中设置调整杆（21），调整杆（21）一端处于圆台外侧、另一端伸入条形槽（22）中；条形槽（22）中设置锁紧杆（23），锁紧杆（23）中部设置转销（28），转销（28）固定于条形槽（22）侧壁；锁紧杆（23）一端端部设置开口槽、另一端弯折成钩，开口槽卡入调整杆（21）；当调整杆（21）在U形孔（20）中向下移动时，带动锁紧杆（23）的钩部向上转动直至扣压在内沟槽（25）的侧壁上；当调整杆（21）在U形孔（20）中向上移动时，带动锁紧杆（23）的钩部向下转动脱离内沟槽（25）。

2.根据权利要求1所述的非接触车轮多功能检测系统，其特征在于：激光测距传感器（9）为两副，呈上下设置，连接有垂直导轨，并各自连接有垂直驱动装置；激光测距传感器（9）、垂直导轨及垂直驱动装置固定于基座，基座连接有水平导轨和水平驱动装置（10）。

3.根据权利要求1所述的非接触车轮多功能检测系统，其特征在于：转轴（2）底端设有角度编码器（3）。

4.根据权利要求1所述的非接触车轮多功能检测系统，其特征在于：锥形台（15）底端的侧缘向下延伸成锥形壁（16）、中部向下延伸成圆柱套（17），圆柱套（17）与立柱（11）构成滑动配合；锥形壁（16）的内侧壁与圆柱套（17）的外周面包绕成环形槽，环形槽的截面呈锥形；弹簧（14）为塔形弹簧，小径端伸入该环形槽并定位于环形槽槽底。

5.根据权利要求1所述的非接触车轮多功能检测系统，其特征在于：转轴（2）套设两个圆锥滚子轴承，两圆锥滚子轴承的外圈套设轴承座，轴承座固定连接测试台体（4）。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的非接触车轮多功能检测系统，其特征在于：调整杆（21）为两个，对称地分置于转轴（2）轴线两侧。