CN109186517A - 位移传感器多点位自适应性的自动校零系统及校零方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械制造及测量领域，具体涉及一种位移传感器多点位自适应性的自动校零系统及校零方法；该系统包括底板、机架、2根导轨、滑台、2组滑台位置开关、传送气缸、安装胎膜、真空固定吸盘、局部仿型校零块、校零块位置开关、3个位移传感器、下位机控制模块、三坐标测量机和工业计算机；通过基于三坐标的测量报告，利用算法补偿，以数模尺寸为校零标准实现多点位一次性校零；与现有的位移传感器校零技术相比，本发明实现了位移传感器多点位同时校零，提高了校零效率，降低了对校零块的加工要求，实现了校零块较低加工精度下的准确校零问题，节约了企业成本。

Description

位移传感器多点位自适应性的自动校零系统及校零方法

技术领域

本发明属于机械制造及测量领域，具体涉及一种位移传感器多点位自适应性的自动校零系统及校零方法。

背景技术

在汽车制造中，越来越多的企业开始使用位移传感器进行点位测量，传感器的使用中，在校零方面主要存在两个方面的问题，一个是现在的校零方式主要是一个一个进行校零，无法实现多点位一次性校零，校零效率低，另一方面，现行的校零方式的校零依据多数是校零块以成型后的尺寸为校零标准，这样，不仅增高了校零块制作精度的要求，增加了精度成本，也存在较大误差可能，并且，当校零块产生磨损后就停止使用，造成浪费。

因此，寻求一种基于三坐标的测量报告，通过算法补偿，以数模尺寸为校零标准的多点位校零方法成为一种迫切的需要，基于算法补偿的校零方法，可以在校零块与数模存在较大加工差异的情况下，通过三坐标找到差异量化，并将量化补偿至检测计算当中，降低了对校零块的加工要求，并且，在校零块磨损后，只要重新进行三坐标找到差异量化，通过算法补偿修正，校零块仍可使用，避免了企业浪费，减少了企业成本，并且，多点位同时自动校零，提高了校零效率。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提出一种位移传感器多点位自适应性的自动校零系统及校零方法，解决位移传感器校零效率低以及校零块较低加工精度下仍可实现准确校零的问题。

为实现上述目的，本发明具体技术方案如下：一种位移传感器多点位自适应性的自动校零系统，其特征在于包括底板、机架、2根导轨、滑台、2组滑台位置开关、传送气缸、安装胎膜、真空固定吸盘、局部仿型校零块、校零块位置开关、3个位移传感器、下位机控制模块、三坐标测量机和工业计算机；其中，底板用于固定安装机架、传送气缸、导轨和滑台位置开关；机架，固定安装在底板上，用于支撑和保护位置传感器；导轨用于保证滑台稳定滑动，2根导轨平行固定在底板上；滑台安装在导轨上，与传送气缸相连，在传送气缸的作用下可沿导轨方向移动，用于承载安装胎膜、真空固定吸盘、校零块位置开关和局部仿型校零块；滑台位置开关用于判定滑台处于检测位置还是非检测位置，2组滑台位置开关分别固定在底板上；传送气缸，固定在底板上，用于传送滑台到检测位置；安装胎膜，根据产品仿型设计，用于安装局部仿型校零块，固定在滑台上；真空固定吸盘，用于固定局部仿型校零块，安装在滑台上；局部仿型校零块，用于产品校零标准，校零时，放置在安装胎膜上；校零块位置开关，安装在滑台上，在检测过程中，用于判断局部仿型校零块是否安装到位；位移传感器，用于检测待测位置的尺寸数据，固定在机架上；下位机控制模块用于控制校零过程并与工业计算机通信；三坐标测量机，用于测量局部仿型校零块，得到实-模差异值，生成检测报告并传送给工业计算机；工业计算机，用于读取三坐标测量机的检测报告，存储实-模差异值，用于执行补偿算法，产生系统的标定基准；还用于通过PLC控制器读取校零块位置开关和滑台位置开关的感应信息，读取位移传感器的测量数据。

进一步的，上述局部仿型校零块根据待检测产品仿型制作，检测区域进行曲面仿型，非检测区域按平面处理。

进一步的，上述下位机控制模块包括PLC控制器、电磁阀、气路系统和硬件开关，其中，PLC控制器与上位机、电磁阀、硬件开关、位移传感器、校零块位置开关和滑台位置开关相连，用于控制校零过程、读取和传输位移传感器的测量数据，还用于读取校零块位置开关和滑台位置开关的感应信息；电磁阀在PLC控制器的控制下，通过气路系统控制传送气缸及位移传感器气压通断；气路系统在电磁阀的控制下用于装置与气源的连接；硬件开关在PLC控制器的控制下，用于控制系统的开始和停止。

本发明还提供一种位移传感器多点位自适应性的自动校零方法，包括以下步骤：

1)根据产品的检测需求设计局部仿型校零块，校零块根据待检测产品仿型制作，待检测区域进行曲面仿型，非待检测区域按平面处理；

2)将局部仿型校零块送至三坐标测量机，测量出局部仿型校零块待测点处实-模差异值；如果局部仿型校零块在待测点凸出，则实-模差异值记为正；如果局部仿型校零块在测量点凹陷，则实-模差异值记为负；

3)工业计算机读取三坐标测量机的检测报告，并存储局部仿型校零块待测点处实-模差异值；

4)安装局部仿型校零块，将局部仿型校零块放置到安装胎膜上，并通过校零块位置开关的感应结果判定是否安装到位，若安装到位则转步骤5)，否则转步骤4)重新安装；

5)按下硬件开关启动系统，真空吸盘自动固定胎膜，传送气缸传送滑台到校零位置；

6)位移传感器自动检测待测位置的尺寸数据并传送给工业计算机；

7)工业计算机计算并保存标定基准，工业计算机根据检测待测位置的尺寸数据和待测点处实-模差异值执行补偿运算，使位移传感器打在局部仿型校零块上的读值与三坐标对局部仿型校零块的测值一致；

8)完成测量后吸真空自动解除，取下局部仿型校零块。。

进一步的，上述步骤7)补偿运算方法如下：

7.1)通过位移传感器检测待测点的尺寸数据，其中，位移传感器的读数设置为收缩极限点的读值设为0值，最远伸长点的读值设为最大读值；

7.2)标定基准为待测点的尺寸数据减去对应待测点的实-模差异值，即位移传感器收缩极限处距数模要求下标准局部仿型校零块的距离。

与现有的位移传感器校零技术相比，本发明实现了位移传感器多点位同时校零，提高了校零效率，降低了对校零块的加工要求，实现了校零块较低加工精度下的准确校零问题，节约了企业成本。

附图说明

图1为位移传感器多点位自适应性自动校零系统结构示意图。

图2为位移传感器多点位自适应性自动校零系统局部结构示意图。

图3为位移传感器多点位自适应性自动校零方法流程图。

其中：1-安装胎膜，2-真空吸盘，3-校零块位置开关，4-机架，5-底板，6-硬件开关，7-滑台位置开关，8-传送气缸，9-导轨，10-位移传感器，11-局部仿型校零块，12-滑台。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，需要指出的是，下面仅以一种最优化的技术方案对本发明的技术方案以及设计原理进行详细阐述，但本发明的保护范围并不限于此。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

如图1、图2所示，位移传感器多点位自适应性自动校零系统包括底板、机架、2根导轨、滑台、2组滑台位置开关、传送气缸、安装胎膜、真空固定吸盘、局部仿型校零块、校零块位置开关、3个位移传感器、下位机控制模块、三坐标测量机和工业计算机。其中：

底板，用于固定安装机架、传送气缸、导轨和滑台位置开关。

机架，固定安装在底板上，用于支撑和保护位置传感器。

导轨用于保证滑台稳定滑动，2根导轨平行固定在底板上。

滑台安装在导轨上，与传送气缸相连，在传送气缸的作用下可沿导轨方向移动，用于承载安装胎膜、真空固定吸盘、校零块位置开关和局部仿型校零块。

滑台位置开关用于判定滑台处于检测位置还是非检测位置，2组分别固定在底板上。

传送气缸，固定在底板上，用于传送滑台到检测位置。

安装胎膜，根据产品仿型设计，用于安装局部仿型校零块，固定在滑台上。

真空固定吸盘，用于固定局部仿型校零块，安装在滑台上。

局部仿型校零块，用于产品校零标准，校零时，放置在安装胎膜上；局部仿型校零块根据待检测产品仿型制作，检测区域进行曲面仿型，非检测区域按平面处理。

校零块位置开关，安装在滑台上，在检测过程中，用于判断局部仿型校零块是否安装到位。

位移传感器，用于检测待测位置的尺寸数据，固定在机架上。

下位机控制模块包括PLC控制器、电磁阀、气路系统和硬件开关，其中，PLC控制器与上位机、电磁阀、硬件开关、位移传感器、校零块位置开关和滑台位置开关相连，用于控制校零过程、读取和传输位移传感器的测量数据，还用于读取校零块位置开关和滑台位置开关的感应信息；电磁阀在PLC控制器的控制下，通过气路系统控制传送气缸及位移传感器气压通断；气路系统在电磁阀的控制下用于装置与气源的连接；硬件开关在PLC控制器的控制下，用于控制系统的开始和停止。

三坐标测量机，测量局部仿型校零块，得到实-模差异值，生成检测报告并传送给工业计算机；其中，实-模差异值是指实际零件与三维数模各测点的差异值。

工业计算机，用于读取三坐标测量机的检测报告，存储实-模差异值，用于执行补偿算法，产生系统的标定基准；还用于通过PLC控制器读取校零块位置开关和滑台位置开关的感应信息，读取位移传感器的测量数据。

一种位移传感器多点位自适应性自动校零方法方法，步骤如下：

1)根据产品的检测需求设计局部仿型校零块，校零块根据待检测产品仿型制作，待检测区域进行曲面仿型，非待检测区域按平面处理；

2)将局部仿型校零块送至三坐标测量机，测量出局部仿型校零块待测点处实-模差异值；如果局部仿型校零块在待测点凸出，则实-模差异值记为正；如果局部仿型校零块在测量点凹陷，则实-模差异值记为负；

3)工业计算机读取三坐标测量机的检测报告，并存储局部仿型校零块待测点处实-模差异值；

4)安装局部仿型校零块，将局部仿型校零块放置到安装胎膜上，并通过校零块位置开关的感应结果判定是否安装到位，若安装到位则转步骤5)，否则转步骤4)重新安装；

5)按下硬件开关启动系统，真空吸盘自动固定胎膜，传送气缸传送滑台到校零位置；

6)位移传感器自动检测待测位置的尺寸数据并传送给工业计算机；

7)工业计算机计算并保存标定基准，工业计算机根据检测待测位置的尺寸数据和待测点处实-模差异值执行补偿运算，使位移传感器打在局部仿型校零块上的读值与三坐标对局部仿型校零块的测值一致；其中，补偿运算方法如下：

7.1)通过位移传感器检测待测点的尺寸数据，其中，位移传感器的读数设置为收缩极限点的读值设为0值，最远伸长点的读值设为最大读值；

7.2)标定基准为待测点的尺寸数据减去对应待测点的实-模差异值，即位移传感器收缩极限处距数模要求下标准局部仿型校零块的距离；

8)完成测量后吸真空自动解除，取下局部仿型校零块。

Claims (5)

1.一种位移传感器多点位自适应性的自动校零系统，其特征在于包括底板、机架、2根导轨、滑台、2组滑台位置开关、传送气缸、安装胎膜、真空固定吸盘、局部仿型校零块、校零块位置开关、3个位移传感器、下位机控制模块、三坐标测量机和工业计算机；其中，所述底板用于固定安装机架、传送气缸、导轨和滑台位置开关；所述机架，固定安装在底板上，用于支撑和保护位置传感器；所述导轨用于保证滑台稳定滑动，2根导轨平行固定在底板上；所述滑台安装在导轨上，与传送气缸相连，在传送气缸的作用下可沿导轨方向移动，用于承载安装胎膜、真空固定吸盘、校零块位置开关和局部仿型校零块；所述滑台位置开关用于判定滑台处于检测位置还是非检测位置，2组滑台位置开关分别固定在底板上；所述传送气缸，固定在底板上，用于传送滑台到检测位置；所述安装胎膜，根据产品仿型设计，用于安装局部仿型校零块，固定在滑台上；所述真空固定吸盘，用于固定局部仿型校零块，安装在滑台上；所述局部仿型校零块，用于产品校零标准，校零时，放置在安装胎膜上；所述校零块位置开关，安装在滑台上，在检测过程中，用于判断局部仿型校零块是否安装到位；所述位移传感器，用于检测待测位置的尺寸数据，固定在机架上；所述下位机控制模块用于控制校零过程并与工业计算机通信；所述三坐标测量机，用于测量局部仿型校零块，得到实-模差异值，生成检测报告并传送给工业计算机；所述工业计算机，用于读取三坐标测量机的检测报告，存储实-模差异值，用于执行补偿算法，产生系统的标定基准；还用于通过PLC控制器读取校零块位置开关和滑台位置开关的感应信息，读取位移传感器的测量数据。

2.如权利要求1所述的位移传感器多点位自适应性的自动校零系统，其特征在于，所述局部仿型校零块根据待检测产品仿型制作，检测区域进行曲面仿型，非检测区域按平面处理。

3.如权利要求1所述的位移传感器多点位自适应性的自动校零系统，其特征在于，所述下位机控制模块包括PLC控制器、电磁阀、气路系统和硬件开关，其中，PLC控制器与上位机、电磁阀、硬件开关、位移传感器、校零块位置开关和滑台位置开关相连，用于控制校零过程、读取和传输位移传感器的测量数据，还用于读取校零块位置开关和滑台位置开关的感应信息；电磁阀在PLC控制器的控制下，通过气路系统控制传送气缸及位移传感器气压通断；气路系统在电磁阀的控制下用于装置与气源的连接；硬件开关在PLC控制器的控制下，用于控制系统的开始和停止。

4.一种位移传感器多点位自适应性的自动校零方法，包括以下步骤：

1)根据产品的检测需求设计局部仿型校零块，校零块根据待检测产品仿型制作，待检测区域进行曲面仿型，非待检测区域按平面处理；

2)将局部仿型校零块送至三坐标测量机，测量出局部仿型校零块待测点处实-模差异值；如果局部仿型校零块在待测点凸出，则实-模差异值记为正；如果局部仿型校零块在测量点凹陷，则实-模差异值记为负；

3)工业计算机读取三坐标测量机的检测报告，并存储局部仿型校零块待测点处实-模差异值；

4)安装局部仿型校零块，将局部仿型校零块放置到安装胎膜上，并通过校零块位置开关的感应结果判定是否安装到位，若安装到位则转步骤5)，否则转步骤4)重新安装；

5)按下硬件开关启动系统，真空吸盘自动固定胎膜，传送气缸传送滑台到校零位置；

6)位移传感器自动检测待测位置的尺寸数据并传送给工业计算机；

7)工业计算机计算并保存标定基准，工业计算机根据检测待测位置的尺寸数据和待测点处实-模差异值执行补偿运算，使位移传感器打在局部仿型校零块上的读值与三坐标对局部仿型校零块的测值一致；

8)完成测量后吸真空自动解除，取下局部仿型校零块。

5.如权利要求4所述的位移传感器多点位自适应性的自动校零方法，其特征在于所述步骤7)补偿运算方法如下：

7.1)通过位移传感器检测待测点的尺寸数据，其中，位移传感器的读数设置为收缩极限点的读值设为0值，最远伸长点的读值设为最大读值；

7.2)标定基准为待测点的尺寸数据减去对应待测点的实-模差异值，即位移传感器收缩极限处距数模要求下标准局部仿型校零块的距离。