CN106643579A - 电梯t型导轨平面度自动检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电梯T型导轨平面度自动检测系统及方法。该系统包括计算机,运动控制板卡,伺服驱动器,两个伺服电机,二维激光传感器,数字I/O板卡,送料小车,电梯T型导轨,输送导轨。计算机通过数字I/O板卡向第二伺服电机发出控制信号,两台送料小车带动电梯T型导轨沿着输送导轨移动;数字I/O板卡读取送料小车的位移信号并发送至计算机,至检测位置时计算机向第二伺服电机发出停止信号;计算机向运动控制板卡输出脉冲量并转化为伺服驱动器的输入脉冲信号,控制第一伺服电机工作使二维激光传感器到达检测位置对电梯T型导轨进行检测,所得检测数据输入计算机进行处理得到电梯T型导轨的平面度。本发明精度高、稳定性好,满足了电梯导轨企业的检测需求。
Description
技术领域
本发明属于物件平面度的自动化检测技术领域,特别是一种电梯T型导轨平面度自动检测系统及方法。
背景技术
随着电梯及电梯导轨工业的迅速发展,对电梯导轨精度的要求越来越高,大多数导轨进行切削加工后侧面和顶面的平面度达不到要求,必须进行校直。
导轨的平面度检测和校直是紧密相关的,实际生产中,导轨的平面度检测一般被直线度检测所取代来进行校直,虽然由自动化系统进行检测,这种检测方法对校直过程来说指导不够,过程虽简单,但校直效果不好,效率低;导轨的校直采用手动校直,下压的量全凭经验式的总结。对于高精度导轨,这样的生产方式不仅效率低,而且精度也难以达到要求;同时检测的结果没有记录,不能查询,导轨企业也无法给客户提供每根导轨平面度的基本信息以确保产品的质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电梯T型导轨平面度自动检测系统及方法,实现对T型导轨平面度快速、可靠、自动地检测,并且将检测数据进行保存,实现信息化管理。
实现本发明目的的技术解决方案为:一种电梯T型导轨平面度自动检测系统,包括计算机、运动控制板卡、伺服驱动器、第一伺服电机、二维激光传感器、数字I/O板卡、送料小车、电梯T型导轨、输送导轨、第二伺服电机;其中两个送料小车安装在输送导轨上,该两个送料小车由第二伺服电机控制,电梯T型导轨的两端分别固定于该两个送料小车上,该两个送料小车的初始位置为输送导轨的始端,且该两个送料小车能够沿着输送导轨移动;第一伺服电机设置于输送导轨末端的一侧,伺服驱动器与第一伺服电机相连,二维激光传感器固定于第一伺服电机上,二维激光传感器随第一伺服电机一起沿着平行于输送导轨的方向移动;计算机通过运动控制板卡与伺服驱动器相连,计算机通过数字I/O板卡与第二伺服电机相连;二维激光传感器的数据输出端接入计算机;
所述数字I/O板卡通过第二伺服电机读取送料小车的位移信号并发送至计算机,计算机判断送料小车的位置信息,并通过数字I/O板卡向送料小车发出控制信号;计算机向运动控制板卡输出脉冲量,运动控制板卡将计算机输出的脉冲量转化为伺服驱动器的输入脉冲信号,伺服驱动器将输入脉冲信号转换为第一伺服电机的输入电压或电流信号来控制第一伺服电机的位置。
一种电梯T型导轨平面度自动检测方法,包括以下步骤:
步骤1,两台送料小车停在输送导轨的始端,待检测的电梯T型导轨固定于该两台送料小车上;
步骤2,计算机通过数字I/O板卡向第二伺服电机发出控制信号,第二伺服电机开始工作,两台送料小车带动待检测的电梯T型导轨沿着输送导轨移动;
步骤3,所述数字I/O板卡通过第二伺服电机读取送料小车的位移信号并发送至计算机,电梯T型导轨至检测位置时计算机向第二伺服电机发出停止信号;
步骤4,根据待检测的电梯T型导轨型号,计算机向运动控制板卡输出脉冲量,运动控制板卡将计算机输出的脉冲量转化为伺服驱动器的输入脉冲信号,伺服驱动器将输入脉冲信号转换为第一伺服电机的输入电压或电流信号来控制第一伺服电机的位置,使二维激光传感器到达检测位置对电梯T型导轨进行检测得到检测数据;
步骤5,二维激光传感器将电梯T型导轨的检测数据输入计算机,计算机对检测数据进行处理得到电梯T型导轨的平面度数据;
步骤6,如果电梯T型导轨的平面度数据合格,则将平面度数据保存并通过送料小车将电梯T型导轨输送至合格区;如果电梯T型导轨的平面度数据不合格,则通过送料小车将电梯T型导轨输送至不合格区;最后两台送料小车移动至输送导轨的始端进行下一个电梯T型导轨的平面度检测。
本发明与现有技术相比,其显著优点在于:(1)用平面度的检测替代直线度的检测,能够更好地指导后续的导轨矫直工作,更显著地提高导轨矫直效果;(2)系统能够检测导轨侧面和顶面的平面度,使检测的范围扩大了,显著提高了检测范围和效率;(3)采用自动化检测方式,实现对T型导轨平面度快速、可靠、自动地检测;(4)系统提供保存所有检测数据的数据库,可以更方便地查询所有编号导轨的数据。
附图说明
图1是本发明电梯T型导轨平面度自动检测系统的结构示意图。
图2是本发明电梯T型导轨平面度自动检测系统的逻辑组成框图。
图3是本发明电梯T型导轨平面度自动检测系统的软件模块图。
图4是本发明电梯T型导轨平面度自动检测方法的流程图。
图5是本发明中电梯T型导轨一端的顶面俯视图。
图6是本发明中电梯T型导轨的侧视图。
图7是本发明中电梯T型导轨阴榫、阳榫和孔面的俯视图。
图8是本发明电梯T型导轨平面度自动检测系统的检测坐标系示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步详细描述。
本发明利用二维激光传感器作为检测元件对电梯导轨侧面和顶面的平面度进行检测,计算机实时地获取二维激光传感器T型导轨侧面和顶面的检测数据,并将这些检测数据进行计算处理获取平面度的数据,根据获取的数据与导轨相应平面度的要求标准相比较,判断导轨平面度是否合格,然后将合格的数据进行保存,便于以后查询和导出数据,并将不合格的导轨标示以便于重新修正。这样,就解决了主要依靠直线度来指导校直的问题,还可以通过数据的处理结果进行自动化的判断和标准化比较,从而对导轨进行准确分拣。
结合图1~2,本发明电梯T型导轨平面度自动检测系统,包括计算机1、运动控制板卡2、伺服驱动器3、第一伺服电机4、二维激光传感器5、数字I/O板卡6、送料小车7、电梯T型导轨8、输送导轨9、第二伺服电机10;其中两个送料小车7安装在输送导轨9上,该两个送料小车7由第二伺服电机10控制,电梯T型导轨8的两端分别固定于该两个送料小车7上,该两个送料小车7的初始位置为输送导轨9的始端,且该两个送料小车7能够沿着输送导轨9移动;第一伺服电机4设置于输送导轨9末端的一侧,伺服驱动器3与第一伺服电机4相连,二维激光传感器5固定于第一伺服电机4上,二维激光传感器5随第一伺服电机4一起沿着平行于输送导轨9的方向移动;计算机1通过运动控制板卡2与伺服驱动器3相连,计算机1通过数字I/O板卡6与第二伺服电机10相连;二维激光传感器5的数据输出端接入计算机1;
所述数字I/O板卡6通过第二伺服电机10读取送料小车7的位移信号并发送至计算机1,计算机1判断送料小车7的位置信息,并通过数字I/O板卡6向送料小车7发出控制信号;计算机1向运动控制板卡2输出脉冲量,运动控制板卡2将计算机1输出的脉冲量转化为伺服驱动器3的输入脉冲信号,伺服驱动器3将输入脉冲信号转换为第一伺服电机4的输入电压或电流信号来控制第一伺服电机4的位置。
进一步地,所述两个送料小车7尺寸相同,且两个送料小车7上均设有对中气缸装置和夹紧气缸装置,用于固定电梯T型导轨8。
进一步地,所述二维激光传感器5的高度与送料小车7上电梯T型导轨8的被检测面高度相等。
进一步地,所述两个送料小车7均由第二伺服电机10控制,该第二伺服电机10的齿轮与输送导轨9上的齿条啮合,通过第二伺服电机10驱动送料小车7沿着输送导轨9移动。
优选地,所述运动控制板卡2为美国国家仪器有限公司的NI-7350系列板卡,二维激光传感器5为日本基恩士公司的LJ-V7000系列超高速轮廓传感器,数字I/O板卡6为美国国家仪器有限公司的NI PCI-DIO-96数字I/O板卡。
结合图3~4,本发明电梯T型导轨平面度自动检测方法,包括以下步骤:
步骤1,两台送料小车7停在输送导轨9的始端,待检测的电梯T型导轨8固定于该两台送料小车7上。
步骤2,计算机1通过数字I/O板卡6向第二伺服电机10发出控制信号,第二伺服电机10开始工作,两台送料小车7带动待检测的电梯T型导轨8沿着输送导轨9移动。
步骤3,所述数字I/O板卡6通过第二伺服电机10读取送料小车7的位移信号并发送至计算机1,电梯T型导轨8至检测位置时计算机1向第二伺服电机10发出停止信号。
步骤4,根据待检测的电梯T型导轨8型号,计算机1向运动控制板卡2输出脉冲量,运动控制板卡2将计算机1输出的脉冲量转化为伺服驱动器3的输入脉冲信号,伺服驱动器3将输入脉冲信号转换为第一伺服电机4的输入电压或电流信号来控制第一伺服电机4的位置,使二维激光传感器5到达检测位置对电梯T型导轨8进行检测得到检测数据;
所述运动控制板卡2将计算机1输出的脉冲量转化为伺服驱动器3的输入脉冲信号,同时运动控制板卡2接收伺服驱动器3的反馈脉冲信号来调整计算机1输出的脉冲量,形成闭环控制系统,以实现对所述第一伺服电机4位置的控制。
步骤5,二维激光传感器5将电梯T型导轨8的检测数据输入计算机1,计算机1对检测数据进行处理得到电梯T型导轨8的平面度数据,具体过程如下:
(1)建立坐标系:以二维激光传感器5的宽度方向为x轴、深度方向为z轴,将第一伺服电机4带动二维激光传感器5移动的方向为y轴建立三维坐标系;
(2)获得二维激光传感器5的检测数据:二维激光传感器5将电梯T型导轨8的检测数据输入计算机1,检测数据即电梯T型导轨8当前被检测位置上各个点的x坐标和z坐标;同时,计算机1通过运动控制板卡2读取当前二维激光传感器5所在的位置,也即输送导轨9平面上当前被测位置的y坐标;
(3)计算机1对检测数据进行处理:在所述三维坐标系中,输送导轨9的顶面平行于坐标系中xoz平面,导向面平行于坐标系中xoy平面,根据二维激光传感器5对电梯T型导轨8的实际平面采集点,采用最小二乘法拟合出一个用于评定平面度的基准平面,根据实际平面采集点到基准平面的距离,得到电梯T型导轨8的平面度数据,具体过程如下:
在空间几何中,平面方程为:
AX+BY+CZ=1
其中,X、Y、Z为定义的坐标系,A、B、C为平面方程的系数;
当C≠0时,平面方程表示为:
Z=a1+a2X+a3Y
其中,
对电梯T型导轨8的实际平面采集点为P1,P2,P3,……,Pn,n为采集点的总数,其中任意一点Pi的坐标为(xi,yi,zi),i=1,2,…,n;
假设实际平面采集点的基准平面为Z=a1+a2X+a3Y,运用最小二乘法对该基准平面的系数a1,a2,a3进行估计;根据最小二乘法,实际检测值zi与评定的基准的回归值zi’的偏方差的平方和S最小:
即a1,a2,a3的值满足条件:
化简上式后,得
令
则Ba=A,a=B-1A;其中矩阵B和A通过实际平面采集点的数据得到,由此计算出系数a1,a2,a3的值,从而得到基准平面方程的系数A,B,C;
根据点到平面的距离公式,点Pi(xi,yi,zi)到平面AX+BY+CZ=1的距离di为:
由上式得到实际平面采集点P1,P2,P3,……,Pn到基准平面的距离,从而得到电梯T型导轨8的平面度数据。
步骤6,如果电梯T型导轨8的平面度数据合格,则将平面度数据保存并通过送料小车7将电梯T型导轨8输送至合格区;如果电梯T型导轨8的平面度数据不合格,则通过送料小车7将电梯T型导轨8输送至不合格区;最后两台送料小车7移动至输送导轨9的始端进行下一个电梯T型导轨8的平面度检测。
从上述技术方案可以看出,本发明公开的一种T型导轨平面度自动检测系统,以计算机1为中心,由运动控制板卡2、伺服驱动器3、第一伺服电机4、第二伺服电机10组成系统的运动控制部分,当电梯T型导轨8到达检测位置后,物流机构接收到电梯T型导轨8到位信号,并将电梯T型导轨8到位信号通过数字I/O板卡6发送给计算机1;然后计算机1向运动控制板卡2发出二维激光传感器5到达指定位置所需的脉冲量,运动控制板卡2将脉冲量转化为脉冲信号给伺服驱动器3,伺服驱动器3根据所获取的脉冲信号控制第一伺服电机4运动,第一伺服电机4通过高精度丝杠带动二维激光传感器5到达指定位置;在第一伺服电机4拖动二维激光传感器5移动的过程中,计算机1读取二维激光传感器5采集的电梯T型导轨8各个点的检测数据以及当前二维激光传感器5的位置数据,同时将采集的检测数据和位置数据进行处理,转化为电梯T型导轨8某一段平面度的数据,并将处理得到的平面度数据与所设定的标准进行比较判断,若合格则将该数据保存,并给物流机构发出导轨合格信号,物流机构将输送导轨到合格区;不合格则给物流机构发出导轨不合格信号,物流机构将不合格导轨输送到不合格区以重新校直。
该系统在对电梯T型导轨8平面度进行检测时仅需进行简单的设置,就能实现系统的自动化运行,并且运行过程中无需人工干预和操作,由于使用了二维激光传感器、运动控制板卡、伺服驱动器和伺服电机等硬件设备,并采用了计算机技术、运动控制技术、激光传感器技术、数据库技术和计算机图形技术,该系统解决直线度检测对校直的指导不够,传统人工经验式校直方式效率低,不便于查询的缺点,实现检测的高效率、高可靠性和便于对检测结果进行信息化管理的优点。
实施例1
本实施例通过以下几个方面对电梯T型导轨平面度自动检测系统进行详细说明。
1、硬件组成
如图1~2为系统的组成,包括:包括计算机1、运动控制板卡2、伺服驱动器3、第一伺服电机4、二维激光传感器5、数字I/O板卡6、送料小车7、电梯T型导轨8、输送导轨9、第二伺服电机10。
其中,计算机1是整个系统的核心,用于协调各个部件之间的运行,处理数据,保存数据,显示检测结果,同时监控整个系统的运行状态。二维激光传感器5通过高精度丝杠与第一伺服电机4相连,第一伺服电机4带动二维激光传感器5平行于导轨平面运动,从而可以获取计算平面度的基本数据。运动控制板卡2、伺服驱动器3和第一伺服电机4用于对二维激光传感器5的位置进行精确地控制和读取。数字I/O板卡6用于读取送料小车7的输入信号和对送料小车7输出控制命令。
2、软件组成
在Windows 7平台下使用Visual Studio 2010完成了对系统软件的开发,实现了系统中人机交互,运动控制,数据获取,数据的处理和存储等各个软件模块的功能。结合图3,软件部分包括:交互(界面)、通信模块、数据处理模块、数据存储模块、辅助功能。交互(界面)包括系统运行状态监控、检测结果显示。通信模块包括数据获取、外部信号输入输出,是这个系统与外界通信的模块。数据处理模块,是整个系统的中枢模块,负责平面度计算和图形显示,是一个计算和显示模块。数据存储模块的作用是对检测的数据进行保存的模块。辅助功能是包括用户管理、数据图表导出、参数设置、数据查询、打印等功能。
3、方法步骤
实现对导轨平面度检测的过程,结合图4,包括如下步骤:
第1步,打开系统程序,登陆并根据当前检测电梯T型导轨8的型号设置参数。设置的参数包括该导轨的编号、型号导轨的尺寸和平面度等,用来判断测量结果和进行数据保存。
第2步,外部物流机构输送加工过后的电梯T型导轨8至检测位置后,物流机构通过电磁铁等其他外部件将导轨固定,以保证导轨处于二维激光传感器5的检测范围内,然后,物流机构通过数字I/O板卡6将电梯T型导轨8到位信号传输给计算机1。所述物流机构包括送料小车7、电梯T型导轨8、输送导轨9、第二伺服电机10。
第3步,根据当前检测电梯T型导轨8的型号,计算机给伺服驱动器3发出二维激光传感器5到达指定位置所需的脉冲量,使二维激光传感器5获取计算导轨平面度所需的全部检测数据。
第4步,在二维激光传感器5移动的过程中,计算机1通过Ethernet线缆获取二维激光传感器5的检测数据。该检测数据包括二维激光传感器5发射到被测物体上激光束上各点的横向坐标和纵向坐标,同时计算机1给运动控制板卡2发送指令,获取当前二维激光传感器5发射激光束在被测物体上的位置。将所获取的二维激光传感器5的检测数据和它的位置数据进行保存,方便下一步处理。
第5步,根据上一步所获取的数据建立三维坐标系,该坐标系由二维激光传感器5的检测数据的格式所确定,二维激光传感器5的检测数据中包含电梯T型导轨8平面上各个点的信息,可以得到所测整个平面在该坐标系下的三维模型。根据这些数据计算电梯T型导轨8平面度,并且判断电梯T型导轨8的平面度是否合格。
第6步,将测量的结果显示出来。如果电梯T型导轨8的平面度合格,则将数据保存起来,同时发送合格信号给物流机构;如果电梯T型导轨8不合格,则发送不合格信号给物流机构。
第7步,物流机构根据所得到的合格或不合格信号将导轨输送走。合格,则输送到合格区;不合格,则输送到不合格区。
结合图5~7,待检测的电梯T型导轨8的一些基本的数据如下:导轨长度5m,导轨底面外宽114cm,导轨底面内宽40cm,导轨高度130cm,导轨阳榫宽度1cm,导轨阴榫宽度1cm。
4、获得电梯T型导轨8平面度的方法
整个系统功能的实现是计算机1通过获取二维激光传感器5在电梯T型导轨8侧面和顶面的检测数据和位置数据,建立电梯T型导轨8侧面和顶面的三维坐标系,通过对所获取这些数据进行处理完成的。要获得电梯T型导轨8的检测数据,包括以下几个步骤。首先,根据二维激光传感器5的检测数据的格式建立坐标系;然后,由计算机1获取二维激光传感器5的检测数据和二维激光传感器5的位置数据;最后,计算机对获取的数据进行处理以获得检测结果。结合图8,具体步骤如下:
(1)建立坐标系。由二维激光传感器的工作原理和检测数据的格式决定建立三维坐标系的必要性。二维激光传感器5发射一条直线激光束照射到被测物体,通过接收激光在被测物体上的反射,获得被测物体上激光所照射直线上的位置深度和宽度信息。如图8,在二维激光传感器5的内部已将宽度和深度方向分别确定为三维坐标系的x方向和z方向。计算机1所获取电梯T型导轨8的检测数据格式就是被测物体激光束上各个点的x坐标和z坐标。所以,使第一伺服电机4通过高精度丝杠带动二维激光传感器5沿着垂直于激光束的方向运动,并将其运动方向规定为y方向。x,y,z分别为建立的三维坐标系的各个方向。
(2)获得数据。建立完三维坐标系,需要获取电梯T型导轨8平面在这个坐标系下的坐标。计算机1向二维激光传感器5发送指令,获得当前范围内被激光束检测部分的数据,即电梯T型导轨8当前被测位置上各个点的x坐标和z坐标,激光束上各点的x坐标和z坐标。同时,计算机1通过向运动控制板卡2发送指令读取当前二维激光传感器5所在的位置,也即电梯T型导轨8平面上当前被测位置的y坐标。从二维激光传感器5开始运动到运动结束,计算机1不断地获取电梯T型导轨8平面在该坐标系下的坐标数据就能计算电梯T型导轨8的平面度。
(3)对数据处理。上述坐标系当中,x轴、y轴和z轴之间相互垂直。理想情况下,电梯T型导轨8的顶面平行于坐标系中xoz平面,导向面平行于坐标系中xoy平面。
在平面度定义中,基准平面的选取十分重要,基准平面就是与两理想平面平行的平面,选取不同的基准平面会导致最终计算的平面度不同。最小二乘法的优点就是能够充分利用采样数据,拟合出一个用于评定平面度的基准平面,得到采集点到基准平面的距离,就可以得到所检测电梯T型导轨8平面的平面度。
综上所述,本发明解决了主要依靠人工和检测数据保存管理的技术问题,通过计算机实时地获取激光传感器所检测的数据计算出平面度与相应的要求标准相比较,自动地进行检测,并且自动给出相应的判断结果,这就解决了主要依靠人工和直线度校直的技术问题。同时,系统将将合格的数据进行保存,便于以后查询和导出数据,并将不合格的导轨标示以便于重新修正,这就解决了数据保存管理的技术问题。此外,本发明将自动化检测技术融入了此类检测的生产实际中,实现了检测过程中的自动化,并且还填补了一些检测之后数据保存与管理的空白。
Claims (9)
1.一种电梯T型导轨平面度自动检测系统,其特征在于,包括计算机(1)、运动控制板卡(2)、伺服驱动器(3)、第一伺服电机(4)、二维激光传感器(5)、数字I/O板卡(6)、送料小车(7)、电梯T型导轨(8)、输送导轨(9)、第二伺服电机(10);其中两个送料小车(7)安装在输送导轨(9)上,该两个送料小车(7)由第二伺服电机(10)控制,电梯T型导轨(8)的两端分别固定于该两个送料小车(7)上,该两个送料小车(7)的初始位置为输送导轨(9)的始端,且该两个送料小车(7)能够沿着输送导轨(9)移动;第一伺服电机(4)设置于输送导轨(9)末端的一侧,伺服驱动器(3)与第一伺服电机(4)相连,二维激光传感器(5)固定于第一伺服电机(4)上,二维激光传感器(5)随第一伺服电机(4)一起沿着平行于输送导轨(9)的方向移动;计算机(1)通过运动控制板卡(2)与伺服驱动器(3)相连,计算机(1)通过数字I/O板卡(6)与第二伺服电机(10)相连;二维激光传感器(5)的数据输出端接入计算机(1);
所述数字I/O板卡(6)通过第二伺服电机(10)读取送料小车(7)的位移信号并发送至计算机(1),计算机(1)判断送料小车(7)的位置信息,并通过数字I/O板卡(6)向送料小车(7)发出控制信号;计算机(1)向运动控制板卡(2)输出脉冲量,运动控制板卡(2)将计算机(1)输出的脉冲量转化为伺服驱动器(3)的输入脉冲信号,伺服驱动器(3)将输入脉冲信号转换为第一伺服电机(4)的输入电压或电流信号来控制第一伺服电机(4)的位置。
2.根据权利要求1所述的电梯T型导轨平面度自动检测系统,其特征在于,所述两个送料小车(7)尺寸相同,且两个送料小车(7)上均设有对中气缸装置和夹紧气缸装置,用于固定电梯T型导轨(8)。
3.根据权利要求1所述的电梯T型导轨平面度自动检测系统,其特征在于,所述二维激光传感器(5)的高度与送料小车(7)上电梯T型导轨(8)的被检测面高度相等。
4.根据权利要求1所述的电梯T型导轨平面度自动检测系统,其特征在于,所述运动控制板卡(2)为美国国家仪器有限公司的NI-7350系列板卡,二维激光传感器(5)为日本基恩士公司的LJ-V7000系列超高速轮廓传感器,数字I/O板卡(6)为美国国家仪器有限公司的NI PCI-DIO-96数字I/O板卡。
5.根据权利要求1或2所述的电梯T型导轨平面度自动检测系统,其特征在于,所述两个送料小车(7)均由第二伺服电机(10)控制,该第二伺服电机(10)的齿轮与输送导轨(9)上的齿条啮合,通过第二伺服电机(10)驱动送料小车(7)沿着输送导轨(9)移动。
6.一种基于权利要求1所述电梯T型导轨平面度自动检测系统的电梯T型导轨平面度自动检测方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,两台送料小车(7)停在输送导轨(9)的始端,待检测的电梯T型导轨(8)固定于该两台送料小车(7)上;
步骤2,计算机(1)通过数字I/O板卡(6)向第二伺服电机(10)发出控制信号,第二伺服电机(10)开始工作,两台送料小车(7)带动待检测的电梯T型导轨(8)沿着输送导轨(9)移动;
步骤3,所述数字I/O板卡(6)通过第二伺服电机(10)读取送料小车(7)的位移信号并发送至计算机(1),电梯T型导轨(8)至检测位置时计算机(1)向第二伺服电机(10)发出停止信号;
步骤4,根据待检测的电梯T型导轨(8)型号,计算机(1)向运动控制板卡(2)输出脉冲量,运动控制板卡(2)将计算机(1)输出的脉冲量转化为伺服驱动器(3)的输入脉冲信号,伺服驱动器(3)将输入脉冲信号转换为第一伺服电机(4)的输入电压或电流信号来控制第一伺服电机(4)的位置,使二维激光传感器(5)到达检测位置对电梯T型导轨(8)进行检测得到检测数据;
步骤5,二维激光传感器(5)将电梯T型导轨(8)的检测数据输入计算机(1),计算机(1)对检测数据进行处理得到电梯T型导轨(8)的平面度数据;
步骤6,如果电梯T型导轨(8)的平面度数据合格,则将平面度数据保存并通过送料小车(7)将电梯T型导轨(8)输送至合格区;如果电梯T型导轨(8)的平面度数据不合格,则通过送料小车(7)将电梯T型导轨(8)输送至不合格区;最后两台送料小车(7)移动至输送导轨(9)的始端进行下一个电梯T型导轨(8)的平面度检测。
7.根据权利要求6所述的电梯T型导轨平面度自动检测方法,其特征在于,步骤4所述运动控制板卡(2)将计算机(1)输出的脉冲量转化为伺服驱动器(3)的输入脉冲信号,同时运动控制板卡(2)接收伺服驱动器(3)的反馈脉冲信号来调整计算机(1)输出的脉冲量,形成闭环控制系统,以实现对所述第一伺服电机(4)位置的控制。
8.根据权利要求6所述的电梯T型导轨平面度自动检测方法,其特征在于,步骤5所述计算机(1)对检测数据进行处理得到电梯T型导轨(8)的平面度数据,具体过程如下:
第1步,建立坐标系:以二维激光传感器(5)的宽度方向为x轴、深度方向为z轴,将第一伺服电机(4)带动二维激光传感器(5)移动的方向为y轴建立三维坐标系;
第2步,获得二维激光传感器(5)的检测数据:二维激光传感器(5)将电梯T型导轨(8)的检测数据输入计算机(1),检测数据即电梯T型导轨(8)当前被检测位置上各个点的x坐标和z坐标;同时,计算机(1)通过运动控制板卡(2)读取当前二维激光传感器(5)所在的位置,也即输送导轨(9)平面上当前被测位置的y坐标;
第3步,计算机(1)对检测数据进行处理:在所述三维坐标系中,输送导轨(9)的顶面平行于坐标系中xoz平面,导向面平行于坐标系中xoy平面,根据二维激光传感器(5)对电梯T型导轨(8)的实际平面采集点,采用最小二乘法拟合出一个用于评定平面度的基准平面,根据实际平面采集点到基准平面的距离,得到电梯T型导轨(8)的平面度数据。
9.根据权利要求8所述的电梯T型导轨平面度自动检测方法,其特征在于,第3步所述根据二维激光传感器(5)对电梯T型导轨(8)的实际平面采集点,采用最小二乘法拟合出一个用于评定平面度的基准平面,根据实际平面采集点到基准平面的距离,得到电梯T型导轨(8)的平面度数据,具体过程如下:
在空间几何中,平面方程为:
AX+BY+CZ=1
其中,X、Y、Z为定义的坐标系,A、B、C为平面方程的系数;
当C≠0时,平面方程表示为:
Z=a1+a2X+a3Y
其中,
对电梯T型导轨(8)的实际平面采集点为P1,P2,P3,……,Pn,n为采集点的总数,其中任意一点Pi的坐标为(xi,yi,zi),i=1,2,…,n;
假设实际平面采集点的基准平面为Z=a1+a2X+a3Y,运用最小二乘法对该基准平面的系数a1,a2,a3进行估计;根据最小二乘法,实际检测值zi与评定的基准的回归值zi’的偏方差的平方和S最小:
即a1,a2,a3的值满足条件:
化简上式后,得
令
则Ba=A,a=B-1A;其中矩阵B和A通过实际平面采集点的数据得到,由此计算出系数a1,a2,a3的值,从而得到基准平面方程的系数A,B,C;
根据点到平面的距离公式,点Pi(xi,yi,zi)到平面AX+BY+CZ=1的距离di为:
由上式得到实际平面采集点P1,P2,P3,……,Pn到基准平面的距离,从而得到电梯T型导轨(8)的平面度数据。
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