CN108413902B - 一种用于检测汽车轮毂安装孔尺寸和位置的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于检测汽车轮毂安装孔尺寸和位置的装置,包括框架、XYZ方向传动装置、轮毂孔尺寸和位置检测系统及轮毂气动夹紧装置;采用触针检测系统和CCD视觉检测系统相结合的方式来对汽车轮毂孔尺寸和位置进行检测。把CCD光源和星形触针同时安装在Z轴上,光源在触针上面,利用触针先对轮毂中间阶梯孔中与轮轴配合的大孔进行接触检测,检测精度高,解决了传统CCD视觉检测无法实现对上边孔径小下边孔径大的阶梯孔中大孔尺寸检测的问题;利用CCD视觉检测对周围小孔进行非接触检测,这样就可以使用一台机器对全部轮毂孔进行尺寸和位置检测,节省了购买仪器的成本,提高了检测效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于直角坐标运动的轮毂安装孔视觉-触针检测装置,具体涉及一种用于检测汽车轮毂安装孔尺寸和位置的装置。
背景技术
汽车的销量在逐年增加,所以对于轮毂的需求量也会越来越大。轮毂是汽车行驶系统的重要组成部分,轮毂孔的制造精度不仅决定了轮毂自动化装配过程能否顺利进行,还影响与轮轴的配合精度,这在一定程度上会影响到车辆行驶的安全性。为保证轮毂孔的制造精度,需要对其进行尺寸和位置的检测。
传统的对于轮毂孔尺寸和位置的检测方法用内径千分尺检测孔的直径和用孔距检测仪检测孔之间的距离。上述检测方法难以评定多个孔之间的相对位置精度,且工序繁琐,测量结果受人为因素影响较大,工作量大,不适用于大批量轮毂孔的检测。检测方法主要有接触式检测和非接触式检测两种,接触式检测主要是利用三坐标测量机通过选用不同类型的触针来接触测量要求的孔径的大小。非接触式检测主要是基于CCD成像和图形处理技术进行视觉测量。三坐标测量机对操作人员和操作环境要求严格,检测速度很慢,难以满足轮毂上多个安装孔的在线测量。基于CCD成像和图形处理技术的视觉检测,只能在单次照射中记录一个图像,其检测精度越高,选用镜头的规格越高,因此成本也就越高,但对于上边孔径小下边孔径大的阶梯孔中的大孔无法实现精确的检测。而大孔需要与轮轴配合,其尺寸需要严格保证的。因此这就需要一种基于轮毂孔尺寸和位置检测的视觉-触针检测装置,从而实现对于各种形状轮毂孔的检测。既能保证其效率和精度,又能降低检测成本。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种高精度、高效率、低成本的汽车轮毂安装孔的尺寸和位置检测装置,利用基于直角坐标运动的轮毂安装孔视觉-触针检测,从而实现对于轮毂孔优越性的检测。
本发明采用技术方案如下:
一种用于检测汽车轮毂安装孔尺寸和位置的装置,包括框架、XYZ方向传动装置、轮毂安装孔尺寸和位置检测系统及轮毂气动夹紧装置;
所述框架包括结构框架和轮毂放置工作台,结构框架用于支撑检测装置整体结构,轮毂放置工作台上安装轮毂气动夹紧装置,用于放置轮毂、并对其进行夹紧定心;
所述XYZ方向传动装置由XY传动机构和Z轴传动机构组成,Z轴传动机构包括Z轴工作台底座和Z轴工作台,Z轴工作台底座安装在XY方向传动机构上,能够实现其沿X轴Y轴方向移动,Z轴工作台在滚珠丝杠螺母副的带动下沿Z轴方向上下移动,轮毂安装孔尺寸和位置检测系统安装在Z轴工作台上,通过Z轴工作台实现XYZ三个方向的运动;
轮毂安装孔尺寸和位置检测系统,包括星形触针检测系统和CCD视觉检测系统;
所述轮毂气动夹紧装置包括气缸驱动的左右卡爪,通过左右卡爪的运动,实现对于轮毂的夹紧与放松。
进一步,XYZ方向传动装置包括XY工作台底座、X轴工作台、Y轴工作台、Z轴工作台底座和Z轴工作台,XY工作台底座固定在结构框架上,X轴工作台通过滚珠丝杠副安装在XY工作台底座上,第一电机驱动X轴滚珠丝杠带动X轴工作台沿X轴运动;Y轴工作台通过滚珠丝杠副安装在X轴工作台上,第二电机驱动Y轴滚珠丝杠带动Y轴工作台沿Y轴运动;Z轴工作台底座和Z轴工作台安装在Y轴工作台上,第三电机驱动Z轴滚珠丝杠带动滚珠丝杠副运动,Z轴滚珠丝杠副的运动带动Z轴工作台运动。
进一步,Z轴工作台底座一侧设置L型辅板,L型辅板一端和Y轴工作台连接,另一端与Z轴工作台底座连接,将Z轴传动机构与XY传动机构连接在一起。
进一步,轮毂安装孔尺寸和位置检测系统包括CCD光源、CCD相机和星形触针,Z轴工作台下方连接右连接块和左连接块,CCD光源连接在左连接块上,星形触针连接在右连接块上,CCD相机安装在轮毂放置工作台下方。
进一步,CCD相机上方设置有双远心镜头。
进一步,所述轮毂气动夹紧装置包括气缸、夹具工作台、左卡爪、右卡爪和导轨;
气缸紧固在夹具工作台,在夹具工作台上与缸杆平行设置有第一齿条、第二齿条和导轨,左卡爪、右卡爪分别与导轨上的滑块连接,缸杆与连接块相连,连接块与左卡爪及第一齿条连接,左卡爪和第一齿条随着缸杆的移动沿着导轨的方向运动;
第一齿条和第二齿条之间设置有直齿圆柱齿轮,第一齿条运动经直齿圆柱齿轮带动第二齿条运动,右卡爪与第二齿条连接,右卡爪在第二齿条作用下沿导轨直线运动。
进一步,结构框架为钢结构焊接形成,轮毂放置工作台与结构框架中间部位相连,结构框架的上端设置有用来安装XY传动机构的工作面板,轮毂放置工作台上面放置有玻璃透光板,在玻璃透光板上放置轮毂。
本发明与现有技术相比有以下有益效果
本发明的用于检测汽车轮毂安装孔尺寸和位置的装置,采用触针检测系统和CCD视觉检测系统相结合的方式来对汽车轮毂孔尺寸和位置进行检测。把CCD光源和星形触针同时安装在Z轴上,光源相对于触针在上面,利用触针先对轮毂中间阶梯孔中与轮轴配合的大孔进行接触检测,检测精度高,解决了传统CCD视觉检测无法实现对上边孔径小下边孔径大的阶梯孔中大孔尺寸检测的问题;利用CCD视觉检测对周围小孔进行非接触检测,这样就可以使用一台机器对全部轮毂孔进行尺寸和位置检测,节省了购买仪器的成本,提高了检测效率。
进一步,CCD相机上安装有双远心镜头,双远心镜头镜头大,精度高,边缘清楚,一次拍照可以实现对所有轮毂小孔高精度测量,进一步提高了检测精度和检测效率。
用夹具对轮毂进行夹紧定心,既保证了一次夹紧就能对全部轮毂孔尺寸和位置进行检测,又避免了二次搬运带来的相对中心位置的变化,提高了检测精度。
夹具在满足要求的作用下使用气缸作为主动力带动卡爪夹紧与放松,这样与齿轮齿条作为主动力相比,传动速度快,灵活性好,效率更高。
附图说明
图1是XYZ方向传动装置的主视图
图2是XYZ传动装置的左视图
图3是轮毂气动夹紧装置的俯视图
图4是轮毂的俯视图
图中:1CCD光源;2第一螺钉;3第二螺钉;4夹具;5第一方管;6左连接块;7第三螺钉;8第一电机;9X轴滚珠丝杠;10Y轴工作台;11第二电机;12Z轴滚珠丝杠;13Z轴滚珠丝杠副;14第四螺钉;15右连接块;16第二方管;17星形触针;18双远心镜头;19CCD相机;20滑块;21Z轴工作台;22第一螺栓;23L型辅板;24第二螺栓;25支架上面板;26Y轴滚珠丝杠;27第三螺栓;28XY工作台底座;29第三电机;30X轴工作台;31Z轴工作台底座;32导轨;33第四螺栓;34左卡爪;35第五螺栓;36第六螺栓;37第七螺栓;38缸杆;39连接块;40第一齿条;41直齿圆柱齿轮;42气缸;43第八螺栓;44夹具工作台;45第二齿条;46右卡爪;47轮毂小孔;48轮毂大孔。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1-图3所示,本发明的用于检测汽车轮毂安装孔尺寸和位置的装置,包括XYZ方向传动装置、轮毂安装孔尺寸和位置检测系统、轮毂气动夹紧装置、框架及各支撑部件。
如图1和图2所示,所述XYZ方向传动装置由第二电机11驱动Y轴滚珠丝杠26带动Y轴工作台10沿Y轴运动;由第一电机8驱动X轴滚珠丝杠9带动X轴工作台30沿X轴运动,这就组成了XY移动装置。
XYZ方向传动装置由XY传动机构和Z轴传动机构组成,Z轴工作台底座安装在XY方向传动机构上,能够实现其沿X轴Y轴方向移动,Z轴工作台在滚珠丝杠螺母副的带动下沿Z轴方向上下移动,这就能保证安装在Z轴工作台的尺寸和位置检测装置实现XYZ三个方向运动。
整个XYZ传动装置由XY工作台底座28经第三螺栓27紧固在支架上面板25上,使XYZ传动装置实现XY轴方向移动。使用第二螺栓24把L型辅板23的一端和Y轴工作台10连接起来,把另一端使用第一螺栓22与Z轴工作台底座31连接起来,这样整个Z轴的零件就可以实现XY轴方向运动了。第三电机29驱动Z轴滚珠丝杠12带动Z轴滚珠丝杠副13运动,Z轴滚珠丝杠副13的运动带动Z轴工作台21运动。
用第四螺钉14把连接星形触针17的第二方管16与滑动工作台上的右连接块15连接起来;用第三螺钉7把连接CCD光源1的第一方管5与滑动工作台上的左连接块6连接起来。夹具4在第一螺钉2的作用下,连接到第一方管5上,通过第二螺钉3的固紧,使夹具牢牢的卡住CCD光源1,不发生相对移动,这样就把CCD光源1与星形触针固在了Z工作轴上,利用XYZ轴的移动,带动CCD光源1与星形触针的运动;触针的运动实现对于轮毂大孔48的测量,CCD相机19上方设置有双远心镜头18,CCD相机19透过双远心镜头18的照射下,实现对于轮毂小孔47的测量,如图4所示。
轮毂安装孔尺寸和位置检测系统,包括星形触针检测系统和CCD视觉检测系统。Z轴工作台21下方连接右连接块15和左连接块6,CCD光源1连接在左连接块6上,星形触针17连接在右连接块15上,CCD相机19安装在轮毂放置工作台下方,XYZ轴运动带动星形触针测出轮毂中间大孔的直径和中心,CCD光源在XYZ轴运动下分别移动到周围每个小孔的上方,经过图像处理测出周围孔的直径和中心。
所述轮毂气动夹紧装置根据气缸在空气压力作用下,推动缸杆的运动。缸杆的移动带动齿条运动,齿轮齿条啮合带动左右卡爪的运动,实现对于轮毂的夹紧与放松。
如图3所示,所述轮毂气动夹紧装置包括气缸42、夹具工作台44、左卡爪34、右卡爪46和导轨32;气缸42紧固在夹具工作台44上,在夹具工作台44上与缸杆38平行设置有第一齿条40、第二齿条45和导轨32,左卡爪34、右卡爪46分别与导轨32上的滑块20连接,气缸42一端用第八螺栓43紧固在夹具工作台44上,另一端利用紧固第六螺栓36把缸杆38与连接块39连接起来,连接块的上端用第五螺栓35与左卡爪34连接起来,侧面用第七螺栓37与第一齿条40连接起来,这样左卡爪和第一齿条40随着缸杆的移动而运动。用第四螺栓33与滑块20连接起来,这样左卡爪的移动就沿着导轨32的方向进行运动,第一齿条40和第二齿条45之间设置有直齿圆柱齿轮41,第一齿条40的运动经直齿圆柱齿轮41作用下带动第二齿条45运动。右端卡爪运动情况跟左端运动情况相同。右卡爪46在第二齿条45作用下沿导轨直线运动,这样就实现了气动导轨对于轮毂的夹紧与定心。
所述框架主要包括结构框架和轮毂放置工作台。结构框架使用焊接使其连接到一起,形成一个整体。轮毂放置工作台使用螺栓使其与结构框架中间部位相连,结构框架的上端安装一工作面板,用来安装XY方向传动装置。工作台上面放一玻璃透光板,在玻璃透光板上放置轮毂,并用夹具对其进行夹紧定心。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种用于检测汽车轮毂安装孔尺寸和位置的装置,其特征在于:包括框架、XYZ方向传动装置、轮毂安装孔尺寸和位置检测系统及轮毂气动夹紧装置;
所述框架包括结构框架和轮毂放置工作台,结构框架用于支撑检测装置整体结构,轮毂放置工作台上安装轮毂气动夹紧装置,用于对轮毂进行夹紧定心;
所述XYZ方向传动装置由XY传动机构和Z轴传动机构组成,Z轴传动机构包括Z轴工作台底座和Z轴工作台,Z轴工作台底座安装在XY方向传动机构上,能够实现其沿X轴Y轴方向移动,Z轴工作台在滚珠丝杠副的带动下沿Z轴方向上下移动,轮毂安装孔尺寸和位置检测系统安装在Z轴工作台上,通过Z轴工作台实现XYZ三个方向的运动;
轮毂安装孔尺寸和位置检测系统,包括星形触针检测系统和CCD视觉检测系统;
所述轮毂气动夹紧装置包括气缸驱动的左右卡爪,通过左右卡爪的运动,实现对于轮毂的夹紧与放松。
2.根据权利要求1所述的用于检测汽车轮毂安装孔尺寸和位置的装置,其特征在于:XYZ方向传动装置包括XY工作台底座(28)、X轴工作台(30)、Y轴工作台(10)、Z轴工作台底座(31)和Z轴工作台(21),XY工作台底座(28)固定在结构框架上,X轴工作台(30)通过滚动导轨副安装在XY工作台底座(28)上,第一电机(8)驱动X轴滚珠丝杠(9)带动X轴工作台(30)沿X轴运动;Y轴工作台(10)通过滚珠丝杠副安装在X轴工作台(30)上,第二电机(11)驱动Y轴滚珠丝杠(26)带动Y轴工作台(10)沿Y轴运动;Z轴工作台底座(31)和Z轴工作台安装在Y轴工作台(10)上,第三电机(29)驱动Z轴滚珠丝杠(12)带动Z轴滚珠丝杠副(13)运动,Z轴滚珠丝杠副(13)的运动带动Z轴工作台(21)运动。
3.根据权利要求2所述的用于检测汽车轮毂安装孔尺寸和位置的装置,其特征在于:Z轴工作台底座(31)一侧设置L型辅板(23),L型辅板(23)一端和Y轴工作台(10)连接,另一端与Z轴工作台底座(31)连接,将Z轴传动机构与XY传动机构连接在一起。
4.根据权利要求1或2所述的用于检测汽车轮毂安装孔尺寸和位置的装置,其特征在于:轮毂安装孔尺寸和位置检测系统包括CCD光源(1)、CCD相机(19)和星形触针(17),Z轴工作台(21)下方连接右连接块(15)和左连接块(6),CCD光源(1)连接在左连接块(6)上,星形触针(17)连接在右连接块(15)上,CCD相机(19)安装在轮毂放置工作台下方。
5.根据权利要求4所述的用于检测汽车轮毂安装孔尺寸和位置的装置,其特征在于:CCD相机(19)上方设置有双远心镜头(18)。
6.根据权利要求4所述的用于检测汽车轮毂安装孔尺寸和位置的装置,其特征在于:所述轮毂气动夹紧装置包括气缸(42)、夹具工作台(44)、左卡爪(34)、右卡爪(46)和导轨(32);
气缸(42)紧固在夹具工作台(44),在夹具工作台(44)上与缸杆(38)平行设置有第一齿条(40)、第二齿条(45)和导轨(32),左卡爪(34)、右卡爪(46)分别与导轨(32)上的滑块(20)连接,缸杆(38)与连接块(39)相连,连接块(39)与左卡爪(34)及第一齿条(40)连接,左卡爪和第一齿条(40)随着缸杆的移动沿着导轨(32)的方向运动;
第一齿条(40)和第二齿条(45)之间设置有直齿圆柱齿轮(41),第一齿条(40)运动经直齿圆柱齿轮(41)带动第二齿条(45)运动,右卡爪(46)与第二齿条(45)连接,右卡爪(46)在第二齿条45作用下沿导轨直线运动。
7.根据权利要求4所述的用于检测汽车轮毂安装孔尺寸和位置的装置,其特征在于:结构框架为钢结构焊接形成,轮毂放置工作台与结构框架中间部位相连,结构框架的上端设置有用来安装XY传动机构的工作面板,轮毂放置工作台上面放置有玻璃透光板,在玻璃透光板上放置轮毂。
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