CN108414150A - 一种轮毂气密性全自动检测线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮毂气密性全自动检测线，包括传输线、图像采集装置、旋转装置、设置在传输线中心的机械手、升降台、气密性检测装置、控制系统；传输线上依次设有插塞工位、气密性检测工位、拔塞工位；插塞工位、拔塞工位均设有图像采集装置；图像采集装置用以采集轮毂的位置数据；传输线中心设有机械手，用以对插拔密封塞；位于插塞工位、拔塞工位的传输线下端设有旋转装置，旋转装置下端与升降台相连；传输线将轮毂传输至插塞或拔塞工位的旋转装置上端，旋转装置旋转将气门孔正对机械手，并控制机械手将密封塞插入或拔出；解决了现有人工插拔密封塞，无法实现自动化混线生产的问题。

Description

一种轮毂气密性全自动检测线

技术领域

本发明属于汽车生产设备技术领域，特别是一种轮毂气密性全自动检测线。

背景技术

轮毂作为汽车一个重要组成部分，起着支撑车身重量的作用，对汽车的节能、环保、安全性、操作性都有着重要的影响。在汽车轮毂进行气密性检测时，需要将密封塞插入气门孔后进行气密性检测，检测完了再将密封塞拔出。目前拔密封塞的工作包括人工操作和机械操作两种方式，前者是由人工完成，速度比较慢，效率比较低；后者则存在局限性。

现有技术是在一个工装位上完成的插拔塞。其实在生产流水线上，轮毂气密性检测流程应该是：先把密封塞塞进气门孔，再进入气密性检测装置，最后再拔出密封塞。这个过程被分为了三步，应该在设计轮毂气密性检测系统时，也分为三步。这样轮毂气门孔的拔塞和拔塞应分为两个装置。按理拔塞装置应该更简单，因为前面拔塞时检测的轮毂和轮毂气门孔的数据可以传送给拔塞装置控制器。现有技术未将轮毂的气门孔的拔塞装置和拔塞装置分开，并且都是从轮毂上表面进行插拔操作，会对上表面表面粗糙度有影响。

如中国专利号CN201520114672.5中公开了一种全自动轮毂插拔塞装置，该装置从轮毂气门孔的上方直接拔塞，且没有考虑到气门孔的倾斜角度，会损坏轮毂上端面的精度。

再如中国专利号CN201220705080.7中公开了一种轮毂气密试验密封塞的拔除装置，该装置拔塞过程中，气缸的运动方向固定，柔性差，拔塞过程定位精度差，拔塞气缸和拔塞夹指无法进行适应性调整，致使拔塞失败，整个装置的可靠性差。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种轮毂气密性全自动检测线，以解决实现轮毂在气密性检测中能自动插拔塞和满足混线生产的需求。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种轮毂气密性全自动检测线，包括控制系统、传输线，所述传输线上依次设有插塞工位、气密性检测工位、拔塞工位；所述插塞工位、拔塞工位均设有图像采集装置；所述图像采集装置用以采集轮毂的位置数据；所述传输线侧端设有机械手，用以对插塞工位的轮毂进行插塞；位于插塞工位、拔塞工位的传输线下端设有旋转装置，所述旋转装置下端与升降台相连；传输线将轮毂传输至插塞工位的旋转装置上端，升降台上升将轮毂抬升，旋转装置旋转将气门孔正对机械手，并控制机械手沿气门孔轴向将密封塞插入或拔出；完成插塞后，插塞工位的升降台将轮毂下降，传输线1将轮毂向气密性检测工位传输；所述气密性检测工位设有轮毂气密性检测装置；完成气密性检测后，传输线将轮毂传输至拔塞工位的旋转装置上端，升降台上升将轮毂抬升，旋转装置旋转将密封塞正对机械手，并控制机械手沿气门孔轴向将密封塞拔出；所述控制系统用以对图像采集装置采集的数据进行处理后，控制升降台的升降、旋转装置的旋转角度、机械手和传输线的运动。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

(1)本发明的轮毂气门孔自动拔塞装置，可对不同尺寸的轮毂进行密封塞的自动插、拔密封塞动作，适合车间混合生产。

(2)本发明的轮毂气门孔自动拔塞装置，考虑了气门孔及密封塞的倾斜角度，沿气门孔轴向进行插、拔塞，不会对轮毂上端面的精度造成影响。

(3)本发明通过定位装置对轮毂进行中心定位，同时以卡盘为中心，便于机械手根据轮毂的外径、密封塞的高度，便于控制系统位置解算。

(4)激光轮廓扫描仪设置在机械手上，可对旋转后的轮毂上的密封塞的位置数据进行精确采集，以控制机械手的精确拔塞。

(5)整个自动检测线为U形线，大大降低了检测线的成本和节拍时间，降低了产线占地空间；同时插塞工位和拔塞工位共用一个机械手，利用插塞工位获得的轮毂数据可简化拔塞工位的图像采集，简化控制算法。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明的轮毂气密性全自动检测线的总体布局图。

图2为插塞工位的轴测图。

图3为插塞工位的主视图。

图4为传输线一种实施例的俯视示意图。

图5为旋转装置的总体结构示意图。

图6为机械手的总体结构示意图。

图7为机械手末端的局部放大图。

图8为插塞工位设有输料机的总体结构示意图。

图9为本发明控制系统的控制原理图。

具体实施方式

为了说明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。

结合图1-图3、图9，本发明的一种轮毂气密性全自动检测线，包括控制系统、传输线1，所述传输线1上依次设有插塞工位、气密性检测工位、拔塞工位；所述插塞工位、拔塞工位均设有图像采集装置；所述图像采集装置用以采集轮毂7的位置数据，包括轮毂7的直径、宽度以及气门孔7-1孔、密封塞8的高度和倾斜角度；所述传输线1侧端设有机械手5，用以对插塞工位的轮毂7进行插塞；位于插塞工位、拔塞工位的传输线1下端设有旋转装置4，所述旋转装置4下端与升降台3相连；传输线1将轮毂7传输至插塞工位的旋转装置4上端，升降台3上升将轮毂7抬升，旋转装置4旋转将气门孔7-1正对机械手5，并控制机械手5沿气门孔7-1轴向将密封塞8插入或拔出；完成插塞后，插塞工位的升降台3将轮毂7下降，传输线1将轮毂7向气密性检测工位传输；所述气密性检测工位设有轮毂气密性检测装置9，以对轮毂7进行气密性检测；完成气密性检测后，传输线1将轮毂7传输至拔塞工位的旋转装置4上端，升降台3上升将轮毂7抬升，旋转装置4旋转将密封塞8正对机械手5，并控制机械手5沿气门孔7-1轴向将密封塞8拔出；完成拔塞后，拔塞工位的升降台3将轮毂7下降，传输线1将轮毂7向下一工位传输；所述控制系统用以对图像采集装置2采集的数据进行处理后，控制升降台3的升降、旋转装置4的旋转角度、机械手5和传输线1的运动。

在一些实施方式中，所述拔塞工位的传输线1侧端也设有机械手3，用以对拔塞工位的轮毂7进行拔塞。

作为一种优选的实施方式，所述传输线1为U形线，所述插塞工位、拔塞工位位于机械手5两端，插塞工位、拔塞工位共用一个机械手3，大大降低了检测线的成本和节拍时间，降低了产线占地空间。

作为一种实施方式，结合图1、图2，所述图像采集装置2包括第一工业相机2-1、激光测距传感器2-2、激光轮廓扫描仪2-3、第二个工业相机2-4；所述第一工业相机2-1、激光测距传感器2-2均设置在插塞工位的轮毂7上端，第一工业相机2-1用以采集轮毂7的直径(内径及外径)、气门孔7-1的位置数据；所述激光测距传感器2-2用以采集轮毂7的高度数据；所述第二个工业相机2-4设置在拔塞工位的轮毂7上端，用以采集插塞后的密封塞8的位置数据；所述激光轮廓扫描仪2-3设置在机械手5的末端，用于采集插塞工位的旋转后的轮毂7气门孔7-1的倾斜角度和高度，以控制机械手5的行进距离，完成精准插塞。

插塞工位采集轮毂7的气门孔7-1位置数据以控制气门孔7-1的旋转，采集轮毂7的直径、宽度数据以调整机械手5末端激光轮廓扫描仪2-3的距轮毂7的气门孔一个相对的大致距离，旋转轮毂7，通过激光轮廓扫描仪2-3采集气门孔7-1的倾斜角度和高度，以控制机械手5的姿态，控制插塞的角度和高度。由于在插塞工位对轮毂7的气门孔7-1插塞成功后，已经获得密封塞的位置信息和机械手的位置信息，仅需采集插塞后的密封塞8的位置数据，以控制插塞工位的旋转装置4旋转将密封塞8正对机械手5即可，同时在插塞工位，机械手5插塞过程中可获得密封塞8的高度数据和倾斜角度，插塞工位和拔塞工位共用一个机械手5，利用插塞工位获得的轮毂数据可简化拔塞工位的图像采集，简化控制算法。

作为一种实施方式，所述第一工业相机2-1、激光测距传感器2-2、激光轮廓扫描仪2-3、第二个工业相机2-4均通过安装架固定在传输线1上端。

在一些实施方式中，所述传输线1为滚筒传输线或传送带；对应拔塞工位和拔塞工位，传输线1中间均设有安装孔1-21，所述旋转装置4位于安装孔1-21内。

结合图4，对于滚筒传输线，中断的滚筒1-2一端与线体支撑架1-1相连，另一端通过轴承座进行支撑。

作为一种实施方式，结合图5，所述旋转装置4包括固定在升降台3上端的伺服电机4-1、与伺服电机4-1输出轴上端相连的卡盘4-2、定位装置4-3；所述定位装置4-3包括安装架4-31、四个定位滑块4-32、滑轨或滑槽4-33、驱动机构4-34；所述四个定位滑块4-32位于以卡盘4-2为中心的四个对角，所述安装架4-31上端对称设有四个滑轨4-33，所述四个定位滑块4-32在驱动机构4-34带动下分别沿四个滑轨4-33滑动；四个定位滑块4-32的滑动方向均垂直于传输线1的传输方向；当轮毂7位于旋转装置4上端时，四个定位滑块4-32从轮毂7外圆将轮毂推动至卡盘4-2中心，进一步便于轮毂位置的解算，卡盘4-2夹紧轮毂7中心孔，伺服电机4-1带动卡盘4-2旋转，将轮毂7旋转至气门孔7-1或密封塞8正对机械手5。定位装置4-3对轮毂7进行夹紧，也可避免一些质量较轻的轮毂7在插、拔塞过程中的滑动，完成插、拔塞后，定位装置4-3松开，升降台3下降。

在一些实施方式中，所述伺服电机4-1上端也可设置转盘取代卡盘4-2对轮毂7进行转动。

进一步的，所述驱动机构4-34为电动缸、液压缸、气缸或电机驱动的滚珠丝杠机构。

进一步的，所述定位滑块4-32上端设有滚轮4-35，滚轮4-35可相对轮毂7外圆转动，在定位滑块4-32推动轮毂7进行中心定位时，可避免对轮毂7外圆的划伤。

在一些实施方式中，所述定位滑块4-32通过安装架4-31直接固定在传输线1的线体上或地基上，定位滑块4-32高于传输线1，且低于轮毂高度。

在另外一些实施方式中，所述定位滑块4-32通过安装架4-31固定在升降台9上，非工作状态定位滑块4-32位于传输线1下端，升降台3上升时，定位滑块4-32高出传输线1，对轮毂7进行定位。

作为一种实施例，结合图6，所述机械手5为六轴机械手，包括从下向上依次相连的安装座5-1、基座5-2、第一关节机械臂5-3、第二关节机械臂5-4、第三关节机械臂5-5、第四关节机械臂5-6、第五关节机械臂5-7、夹持器5-8；所述第一关节机械臂5-3、第二关节机械臂5-4、第三关节机械臂5-5、第四关节机械臂5-6、第五关节机械臂5-7均包括减速器、与减速器相连的伺服电机；所述伺服电机、减速器均设置在对应的机器臂内；任一个机械臂中的伺服电机与下一个机械臂上减速器的输出轴相连，减速器的输出轴与上一个机械臂的伺服电机相连。

结合图7，所述机械手5根据图像采集装置采集的轮毂7尺寸及气门孔7-1或密封塞8位置，在控制系统的控制下带动夹持器5-8调整姿态，完成密封塞8的拔塞动作。

进一步的，所述夹持器5-8末端设有压力传感器，压力传感器用以检测压塞过程中对夹持器5-8的压力，压力达到一定值后停止插塞，然后夹持器5-8松开，机械手5复位。

优选的，所述夹持器5-8可选用气立可(CHELIC)公司的Y型机械夹ARSY32气动夹持器。

进一步的，本发明的第一工业相机2-1、第二个工业相机2-4还可用以检测插、拔塞是否成功，第一个工业相机2-1拍照检测是否插塞成功，第二个工业相机2-4拍照检测是否拔塞成功，插塞工位、拔塞工位分别设有报警装置，若相机检测插塞或拔塞失败，通过控制系统启动报警装置，线体停止工作。

结合图8，本发明的轮毂气密性全自动检测线，还包括与控制系统相连的输料机6，用以将密封塞8自动传输至插塞工位，便于机械手5的抓取。

作为一种实施方式，所述输料机6包括振动料斗6-1、与振动料斗6-1相连的排序料道6-2，所述排序料道6-2的出口处靠近机械手5的抓取位置。

结合图9，本发明的本发明的全自动插塞装置，控制系统设有相应控制单元，本发明基于机器视觉，首先传输线1将轮毂输7送到插塞旋转装置4正上方，通过定位滑块4-32将轮毂7推动至卡盘4-2中心。再通过图像采集装置采集轮毂7的直径、高度以及气门孔7-1的倾斜角度。以卡盘4-2中心基准，控制系统可以更加方便解算以及控制机械手5进行精确插塞。然后升降台3上升将轮毂7抬升，旋转装置4旋转将气门孔7-1正对机械手5，并控制机械手5抓取密封塞8对气门孔7-1进行插塞；完成插塞后，升降台3将轮毂7下降，传输线1将轮毂7继续向气密性检测工位传输。完成气密性检测后，传输线1将轮毂7送到拔塞旋转装置4正上方，然后升降台3上升将轮毂7抬升，旋转装置4旋转将密封塞8正对机械手5，并控制机械手5对密封塞8进行拔塞；完成拔塞后，升降台3将轮毂7下降，传输线1将轮毂7继续向下一工位传输或进行下线。

通过采集到轮毂7的直径、高度可精确控制机械手5的行进距离和高度，通过采集到气门孔7-1的倾斜角度及高度，便于精确控制机械手5的姿态，调整夹持器5-8正对气门孔轴向7-1进行插塞或拔塞。可对直径为13-24英寸，轮宽4-12英寸铝合金轮毂进行密封塞的插塞以及拔塞动作；适合车间混合生产，各种大小的轮毂可以随机进入工作台，完成工作。

Claims (10)

1.一种轮毂气密性全自动检测线，其特征在于，包括控制系统、传输线(1)，所述传输线(1)上依次设有插塞工位、气密性检测工位、拔塞工位；所述插塞工位、拔塞工位均设有图像采集装置(2)；所述图像采集装置(2)用以采集轮毂的位置数据；所述传输线(1)侧端设有机械手(5)，用以对插塞工位的轮毂进行插塞；位于插塞工位、拔塞工位的传输线(1)下端设有旋转装置(4)，所述旋转装置(4)下端与升降台(3)相连；传输线(1)将轮毂传输至插塞工位的旋转装置(4)上端，升降台(3)上升将轮毂抬升，旋转装置(4)旋转将气门孔正对机械手(5)，并控制机械手(5)沿气门孔(7)轴向将密封塞(8)插入或拔出；完成插塞后，插塞工位的升降台(3)将轮毂下降，传输线(1)将轮毂向气密性检测工位传输；所述气密性检测工位设有轮毂气密性检测装置；完成气密性检测后，传输线(1)将轮毂传输至拔塞工位的旋转装置(4)上端，升降台(3)上升将轮毂抬升，旋转装置(4)旋转将密封塞正对机械手(5)，并控制机械手(5)沿气门孔轴向将密封塞拔出；所述控制系统用以对图像采集装置(2)采集的数据进行处理后，控制升降台(3)的升降、旋转装置(4)的旋转角度、机械手(5)和传输线(1)的运动。

2.根据权利要求1所述的一种轮毂气密性全自动检测线，其特征在于，所述传输线(1)为U形线，所述插塞工位、拔塞工位位于机械手(5)两端，插塞工位、拔塞工位共用一个机械手(5)。

3.根据权利要求2所述的一种轮毂气密性全自动检测线，其特征在于，所述图像采集装置包括第一工业相机(2-1)、激光测距传感器(2-2)、激光轮廓扫描仪(2-3)、第二个工业相机(2-4)；所述第一工业相机(2-1)、激光测距传感器(2-2)均设置在插塞工位的轮毂上端，第一工业相机(2-1)用以采集轮毂的直径、气门孔的位置数据；所述激光测距传感器(2-2)用以采集轮毂的高度数据；所述第二个工业相机(2-4)设置在拔塞工位的轮毂上端，用以采集插塞后的密封塞的位置数据；所述激光轮廓扫描仪(2-3)设置在机械手(5)的末端，用于采集插塞工位的旋转后的轮毂气门孔的倾斜角度和高度，以控制机械手(5)的行进距离。

4.根据权利要求3所述的一种轮毂气密性全自动检测线，其特征在于，所述第一工业相机(2-1)、第二个工业相机(2-4)还可用以检测插、拔塞是否成功，第一个工业相机(2-1)拍照检测是否插塞成功，第二个工业相机(2-4)拍照检测是否拔塞成功，插塞工位、拔塞工位分别设有报警装置，若相机检测插塞或拔塞失败，通过控制系统启动报警装置。

5.根据权利要求1所述的一种轮毂气密性全自动检测线，其特征在于，其特征在于，所述旋转装置(4)包括固定在升降台(3)上端的伺服电机(4-1)、与伺服电机(4-1)输出轴上端相连的卡盘(4-2)；所述卡盘(4-2)夹紧轮毂中心孔，伺服电机(4-1)带动卡盘(4-2)旋转，将轮毂旋转至气门孔或密封塞正对机械手(5)。

6.根据权利要求5所述的一种轮毂气密性全自动检测线，其特征在于，其特征在于，所述旋转装置(4)还包括定位装置(4-3)；所述定位装置(4-3)包括安装架(4-31)、四个定位滑块(4-32)、滑轨或滑槽(4-33)、驱动机构(4-34)；所述四个定位滑块(4-32)位于以卡盘(4-2)为中心的四个对角，所述安装架(4-31)上端对称设有四个滑轨(4-33)，所述四个定位滑块(4-32)在驱动机构(4-34)带动下分别沿四个滑轨(4-33)滑动；四个定位滑块(4-32)的滑动方向均垂直于传输线(1)的传输方向；四个定位滑块(4-32)从轮毂外圆将轮毂推动至卡盘(4-3)中心。

7.根据权利要求5所述的一种轮毂气密性全自动检测线，其特征在于，所述驱动机构(4-34)为电动缸、液压缸、气缸或电机驱动的滚珠丝杠机构。

8.根据权利要求1所述的一种轮毂气门孔自动拔塞装置，其特征在于，所述机械手(5)为六轴机械手，包括从下向上依次相连的安装座(5-1)、基座(5-2)、第一关节机械臂(5-3)、第二关节机械臂(5-4)、第三关节机械臂(5-5)、第四关节机械臂(5-6)、第五关节机械臂(5-7)、夹持器(5-8)；所述第一关节机械臂(5-3)、第二关节机械臂(5-4)、第三关节机械臂(5-5)、第四关节机械臂(5-6)、第五关节机械臂(5-7)均包括减速器、与减速器相连的伺服电机；所述伺服电机、减速器均设置在对应的机器臂内；任一个机械臂中的伺服电机与下一个机械臂上减速器的输出轴相连，减速器的输出轴与上一个机械臂的伺服电机相连。

9.根据权利要求7所述的一种轮毂气门孔自动拔塞装置，其特征在于，所述夹持器(5-8)末端设有压力传感器，压力传感器用以检测压塞过程中对夹持器(5-8)的压力，压力达到一定值后停止插塞。

10.根据权利要求1所述的一种轮毂气门孔自动拔塞装置，其特征在于，还包括与控制系统相连的输料机(6)，所述输料机(6)包括振动料斗(6-1)、与振动料斗(6-1)相连的排序料道(6-2)，所述排序料道(6-2)的出口处靠近机械手(5)的抓取位置。