CN106959449B - 高速滚床重复定位精度检测方法 - Google Patents

高速滚床重复定位精度检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高速滚床重复定位精度检测方法，包括以下步骤：a.分别多次测量在滚床本体和滑撬的横向位置偏差和纵向位置偏差；b.利用测得的滚床本体和滑撬的横向位置偏差和纵向位置偏差分别得到滚床本体和滑撬的横向定位精度和纵向定位精度；c.将每次测得的所述滚床本体的横向定位精度与所述滑撬的横向定位精度相加得到高速滚床的横向定位精度；并将每次得到的所述滚床本体的纵向定位精度与所述滑撬的纵向定位精度相加得到高速滚床的纵向定位精度；d.将获得的多个高速滚床的横向定位精度之间差值的最大值作为高速滚床的横向重复定位精度,并将获得的多个高速滚床的纵向定位精度之间差值的最大值作为高速滚床的纵向重复定位精度；e.将计算出的所述横向重复定位精度和纵向重复定位精度分别对应与高速滚床的横向重复定位精度阀值和纵向重复定位精度阀值对比，判断高速滚床的工作状态是否正常。

Description

高速滚床重复定位精度检测方法
技术领域
本发明涉及白车身加工精度检测领域，具体是一种高速滚床重复定位精度检测方法。
背景技术
白车身焊接遵循着“定位-夹紧-加工”的工作模式，高速滚床输送白车身分总成到预定工位后，需将车身准确定位在相应的定位销后，才能进行后续加工。在投入生产工作之前，高速滚床的位置精度处于较为理想的状态。但随着工作次数的累加，工作时间的增长，机械设备难免磨损、老化，此时高速滚床的位置精度不可避免地下降，一旦高速滚床精度不够，白车身定位失效，将导致生产工件的尺寸出现偏差和错误，生产线暂停运行，影响正常生产节拍，带来时间、人力、物力的极大浪费。
因此，需要一种能够利用在线检测装置对高速滚床的重复定位精度进行检测的方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种利用在线检测装置对高速滚床的重复定位精度进行检测的方法。本发明的高速滚床重复定位精度检测方法，包括以下步骤：a在滚床本体上的多个位置多次检测高速滚床滚床本体的横向位置偏差和纵向位置偏差；在滑撬上的多个位置多次检测滑撬的横向位置偏差和纵向位置偏差；b.利用测得的滚床本体的纵向位置偏差和横向位置偏差分别得到滚床本体的纵向定位精度和横向定位精度，利用测得的滑撬的纵向位置偏差和横向位置偏差分别得到滑撬的纵向定位精度和横向定位精度；c.将每次得到的所述滚床本体的纵向定位精度与所述滑撬的纵向定位精度相加得到高速滚床的纵向定位精度；将每次测得的所述滚床本体的横向定位精度与所述滑撬的横向定位精度相加得到高速滚床的横向定位精度；d.将获得的多个高速滚床的纵向定位精度之间差值的最大值作为高速滚床的纵向重复定位精度,并将获得的多个高速滚床的横向定位精度之间差值的最大值作为高速滚床的横向重复定位精度；e.将计算出的所述纵向重复定位精度和横向重复定位精度分别对应与高速滚床的纵向重复定位精度阀值和横向重复定位精度阀值对比，判断高速滚床的工作状态是否正常；
进一步，所述步骤a包括：a1.在滚床本体的纵向两端分别对应布置一号测点和三号测点；在滚床本体的横向两侧分别布置二号测点和四号测点；a2.在滑撬的纵向两端分别对应布置五号测点和七号测点；在滑撬的横向两侧分别布置六号测点和八号测点；a3.固定于地面设置与所述一号测点、二号测点、三号测点和四号测点一一对应的一号测头、二号测头、三号测头和四号测头；固定于滚床本体设置于所述五号测点、六号测点、七号测点和八号测点一一对应的五号测头、六号测头、七号测头和八号测头；a4.利用各测头多次测得该测头和与之对应的测点之间的距离测量值；第i号测点第j次测量所得所述测量值与理论值的偏差Eij为：
其中，Ti为第i号测点的理论值，Rij为第i号测点第j次测量的测量值；Eij i＝1,3为所述滚床本体的纵向偏差，Eij i＝2,4为所述滚床本体的横向偏差，Eij i＝5,7为滑撬的纵向偏差；Eij i＝6,8为滑撬的横向偏差，k为测量次数。
进一步，所述步骤b中：第j次测量滚床本体的纵向定位精度ebxj为：
第j次测量的滚床本体的横向定位精度ebyj为:
第j次测量的滑撬的纵向定位精度ehxj为:
第j次测量的滑撬的横向定位精度ehyj:
进一步，步骤c中，所述高速滚床的纵向定位精度exj为:
exj＝ebxj+ehxj
所述高速滚床横向定位精度eyj为:
eyj＝ebyj+ehyj
进一步，高速滚床的所述纵向重复定位精度Exj为：
高速滚床的所述横向重复定位精度Eyj为：
进一步，所述一号测点、二号测点、三号测点和四号测点分布在滚床本体的两个对角处；
进一步，所述五号测点和七号测点通过安装块固定在滑撬上，五号测点和七号测点布置在安装块具有朝向下方的斜面上；所述五号测头和七号测头的轴线垂直于所述斜面；
进一步，所述测头为激光距离传感器。
本发明的有益效果是：高速滚床随着工作次数的累加，工作时间的增长，机械设备难免磨损、老化，此时高速滚床的位置精度不可避免地下降，一旦高速滚床精度不够，白车身定位失效，将导致生产工件的尺寸出现偏差和错误，生产线暂停运行，影响正常生产节拍，带来时间、人力、物力的极大浪费，本发明的高速滚床重复定位精度检测方法，能够实现对高度滚床的重复定位精度进行实时检测，并将测得的结果以图形和数据的形式显示在计算机上，系统可以通过重复定位精度测量值与重复定位精度阀值的比较结果，判断是否报警停线，保证白车身的精准定位，提高生产效率和产品质量。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明中高速滚床坐标系示意图；
图2为本发明的测点的布置示意图；
图3为本发明中的五号测点和七号测点的布置示意图；
图4为本实施例中第一支架的结构示意图；
图5为本实施例中第二支架的结构示意图；
图6为本实施例中第三支架的结构示意图。
标记说明：1-滑撬；2-滚床本体；3-五号测点；4-一号测点；5-二号测点；6-六号测点；7-八号测点；8-七号测点；9-三号测点；10-四号测点；11-七号测头；12-基座；13-立板；14-安装位；15-倒置Ω结构的基座；16-安装面；17-安装孔；18-基板。
具体实施方式
本实施例中，首先对影响焊装车间高速滚床重复定位精度的因素进行了详细分析：白车身由滑撬1支撑，滑撬1由滚床本体2支撑，滚床本体2直接固定在车间地板上，高速滚床左右两侧的定位销也直接固定在地板上，这个结构组成中任一环节的偏差都将影响车身定位孔与定位销的配合质量。可以看出，影响白车身准确定位的因素较为复杂，因素之间耦合性强。为了研究的顺利进行，现做出以下假设：(1)假设高速滚床左右两侧定位销均处于理论位置；(2)假设固接于地面的竖直方向导轮导轨的直线度、垂直度均处于理想状态；(3)假设车身定位孔等处于理论位置。
在满足以上前提条件后，以空间自然坐标系为基准，研究高速滚床重复定位精度的因素时，只需要考虑滚床本体2的X，Y，Z三个方向的重复定位精度，以及滑撬1X，Y，Z方向的重复定位精度，如图1所示，X方向为流水线行进方向,也就是高速滚床的纵向，Y方向为高速滚床的横向，Z为竖直方向。对于滚床本体2及滑撬1而言，只需保证白车身能够准确竖直落于相应定位销处，实现撬体和车身分离/接触即可，至于其能否精确定位于Z方向上某一高度，对白车身的整体定位精度影响不大。所以只要保证滚床本体2及滑撬1各自X，Y方向上的位置精度，就能实现车身与高速滚床左右两侧定位销的精确对准，从而实现白车身的准确定位。因此，只需研究滚床本体2及滑撬1在各自X，Y方向上的重复定位精度。
据此，本实施例设计了一套高速滚床重复定位精度在线检测系统，该系统包括激光距离传感器、数据采集卡、计算机及支撑机构等辅助部件。激光距离传感器测量被测点到传感器测头的距离并将信号传递给数据采集卡；数据采集卡收集、转换传感器信号并上传至计算机；计算机分析、处理相应数据后，得到高速滚床的重复定位精度，并将所得重复定位精度测量值与重复定位精度阀值进行比较，根据比较结果，执行“继续生产”、“暂停”或“报警”操作，供技术人员参考。
(1)检测点位置选择
选择测点位置时应当注意以下原则：第一，注意测点处应有足够安装空间，用于安装传感器测头；第二，应当考虑到滑撬1在X向(即纵向)的水平运动以及滚床本体2在Y向(即横向)垂直升降，保证测点不与上述运动发生干涉，保证传感器可靠；第三，所选测点应当具有有效性及可靠性，能够准确反映高速滚床精度情况；第四，为了保证检测质量，应在相应测点位置加装基准块，用于传感器测头的感应、测量。基于以上原则，选取四组8个测量点，其位置分布如图2所示。对于滚床本体2而言，滚床本体2X方向的精度测量由分布在机床本体两端面的一号测点4、三号测点9完成，滚床本体2Y方向的精度测量由分布在滚床本体2两侧的二号测点5、四号测点10完成，共两组4个测点，两组测点分别位于滚床本体2沿流水线方向的左前和右后的对角位置，与之对应的一至四号测头均通过第一支架进行安装，第一支架的结构如图4所示，包括固定于地面的基座12，垂直固定于基座的立板13，立板上设有测头安装位14，一至四号测头安装于安装位14上，使得测头的轴线与滚床本体2的端面或侧面垂直，对于滑撬1而言，滑撬1X方向的精度测量由分别在滑撬1纵向两端面的五号测点3和七号测点8完成，因滑撬1在X方向有水平运动，故传感器测头不能位于滑撬1任何部分的正前方，避免滑撬1在运动中与测头发生碰撞。为解决此问题，如图3所示，在滑撬1T形块上加装一个倾斜角为θ的金属块，测头位于金属块朝向前方下侧的斜面上，而与五号测点3和七号测点8对应的五号测头和七号测头11通过第二支架安装在滚床本体2上，第二支架包括倒置Ω结构的基座15，基座用于与滚床本体2固定，基座中部设有倾斜的安装面16，该安装面16与金属块的斜面相互平行，五号测头或七号测头11安装在安装面16上，测头的轴线保证与金属块的斜面相互垂直，五号测头和七号测头11测得的测量值通过一次正弦变换，即可得到滑撬1X向精度；滑撬1Y方向的精度测量由六号测点6和八号测点7完成，六号测头和八号测头通过第三支架安装在滚床本体2上，第三支架包括固定于滚床本体2顶部支撑面的基板18和与基板相互垂直的两个加强板，基板平行于滑撬1的侧面，六号测头和八号测头安装在基板中部的安装孔17内。
因为滚床本体2和滑撬1各自X向和Y向的精度，分别由四组(每组2个)测点来测量，且每组2个测点分别位于前后或左右两侧，为使每组2个测点的测量值与理论值的偏差值的符号与滚床本体2在X正向、X负向、Y正向和Y负向的偏移的统一，定义第i号测点第j次测量所得测量值与理论值的偏差Eij如下：
其中，Ti为第i号测点的理论值，Rij为第i号测点第j次测量的测量值，k为测量次数。
同时，根据偏差Eij的符号可判断滚床本体2和滑撬1的实际位置与理论位置之间的偏移方向，具体如下：
A.一号、三号测点9偏差Eij为正值时，滚床沿X轴正方向偏移；
B.二号、四号测点10偏差Eij为负值时，滚床沿X轴负方向偏移；
C.五号、七号测点8偏差Eij为正值时，滚床沿Y轴正方向偏移；
D.六号、八号测点7偏差Eij为负值时，滚床沿Y轴负方向偏移。
第j次测量滚床本体2X向定位精度:
第j次测量滚床本体2Y向定位精度:
第j次测量滑撬1X向定位精度:
第j次测量滑撬1Y向定位精度:
则：高速滚床X向定位精度:
exj＝ebxj+ehxj
高速滚床Y向定位精度:
eyj＝ebyj+ehyj
根据重复定位精度的定义，高速滚床X向重复定位精度为近7次测量X向定位精度之间差值的最大值，即：
高速滚床Y向重复定位精度为近7次测量中Y向定位精度之间差值的最大值，其结果为：
如下为本实施例中的高速滚床重复定位精度的实际检测过程：
(1)一号测点4至八号测点7的部分测量数据如表1所示：
表1一号测点至八号测点的部分测量数据
各测点理论值Ti分别为：T1＝50mm，T2＝50mm，T3＝50mm，T4＝50mm，T5＝100mm，T6＝20mm，T7＝100mm，T8＝20mm；5、7号测点倾斜角为：θ＝45°；高速滚床重复定位精度阀值为0.5mm。根据上文记载的方法，高速滚床重复定位精度
(2)根据上文记载的方法计算第i号测点第j次测量所得测量值与理论值的偏差Eij(单位：mm)如表2所示：
表2第i号测点第j次测量所得测量值与理论值的偏差
(3)滚床本体和滑撬在X、Y向定位精度如表3所示：
表3滚床本体和滑撬在X、Y向定位精度
(4)根据上文记载的方法，结合表3，计算出高速滚床X向重复定位精度为0.19mm，高速滚床Y向重复定位精度为0.22mm，均小于0.5mm(重复定位精度阈值)，故高速滚床重复定位精度满足需求。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种高速滚床重复定位精度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.在滚床本体上的多个位置多次检测滚床本体的横向位置偏差和纵向位置偏差；在滑撬上的多个位置多次检测滑撬的横向位置偏差和纵向位置偏差；
b.利用测得的滚床本体的横向位置偏差和纵向位置偏差分别得到滚床本体的横向定位精度和纵向定位精度，利用测得的滑撬的横向位置偏差和纵向位置偏差分别得到滑撬的横向定位精度和纵向定位精度；
c.将每次得到的所述滚床本体的横向定位精度与所述滑撬的横向定位精度相加得到高速滚床的横向定位精度；将每次测得的所述滚床本体的纵向定位精度与所述滑撬的纵向定位精度相加得到高速滚床的纵向定位精度；
d.将获得的多个所述高速滚床的横向定位精度之间差值的最大值作为高速滚床的横向重复定位精度,并将获得的多个高速滚床的纵向定位精度之间差值的最大值作为高速滚床的纵向重复定位精度；
e.将计算出的所述横向重复定位精度和纵向重复定位精度分别对应与高速滚床的横向重复定位精度阀值和纵向重复定位精度阀值对比，判断高速滚床的工作状态是否正常。
2.根据权利要求1所述的高速滚床重复定位精度检测方法，其特征在于：所述步骤a包括：
a1.在滚床本体的纵向两端分别对应布置一号测点和三号测点；在滚床本体的横向两侧分别布置二号测点和四号测点；
a2.在滑撬的纵向两端分别对应布置五号测点和七号测点；在滑撬的横向两侧分别布置六号测点和八号测点；
a3.固定于地面设置与所述一号测点、二号测点、三号测点和四号测点一一对应的一号测头、二号测头、三号测头和四号测头；固定于滚床本体设置与所述五号测点、六号测点、七号测点和八号测点一一对应的五号测头、六号测头、七号测头和八号测头；
a4.利用各测头多次测得该测头和与之对应的测点之间的距离测量值；第i号测点第j次测量所得所述测量值与理论值的偏差Eij为：
其中，Ti为第i号测点的理论值，Rij为第i号测点第j次测量的测量值；
Eij， i＝1,3， 为所述滚床本体的纵向偏差，Eij， i＝2,4， 为所述滚床本体的横向偏差，Eij， i＝5,7， 为滑撬的纵向偏差；Eij， i＝6,8， 为滑撬的横向偏差，k为测量次数。
3.根据权利要求2所述的高速滚床重复定位精度检测方法，其特征在于：所述步骤b中：第j次测量的滚床本体的纵向定位精度ebxj为：
第j次测量的滚床本体的横向定位精度ebyj为:
第j次测量的滑撬的纵向定位精度ehxj为:
第j次测量的滑撬的横向定位精度ehyj:
4.根据权利要求3所述的高速滚床重复定位精度检测方法，其特征在于：步骤c中，所述高速滚床的纵向定位精度exj为:
exj＝ebxj+ehxj
所述高速滚床横向定位精度eyj为:
eyj＝ebyj+ehyj。
5.根据权利要求3所述的高速滚床重复定位精度检测方法，其特征在于：高速滚床的所述纵向重复定位精度Exj为：
高速滚床的所述横向重复定位精度Eyj为：
6.根据权利要求2所述的高速滚床重复定位精度检测方法，其特征在于：所述一号测点、二号测点、三号测点和四号测点分布在滚床本体的两个对角处。
7.根据权利要求2所述的高速滚床重复定位精度检测方法，其特征在于：所述五号测点和七号测点通过安装块固定在滑撬上，五号测点和七号测点布置在安装块具有朝向下方的斜面上；所述五号测头和七号测头的轴线垂直于所述斜面。
8.根据权利要求2所述的高速滚床重复定位精度检测方法，其特征在于：所述测头均为激光距离传感器。
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