CN109702467B - 一种车轮自动安装方法及车轮自动安装装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车轮自动安装方法，包括：获取制动盘和车轮的位置信息；调整车轮，使车轮所在平面与制动盘所在平面平行；计算车轮和制动盘的圆心位置；调整车轮位置，使车轮在制动盘所在平面的正投影与制动盘同心；旋转车轮，使车轮的螺柱孔与制动盘的螺柱相对应；将车轮安装到制动盘上。该方法安装过程自动化，节省人力，节约成本；并且该方法定位精准，安装准确、高效。

Description

一种车轮自动安装方法及车轮自动安装装置

技术领域

本发明涉及车辆零件装配领域，尤其涉及一种车轮自动安装方法及车轮自动安装装置。

背景技术

目前，中国汽车工业有了长足进步，企业生产规模、汽车产销量、产品品种、技术水平、市场集中度均有显著进步。但是在生产效率及汽车工业安全性能上，中国与世界发达国家还有一定差距，尤其是轮胎的安装拧紧，大部分是依赖工人手动拧紧，这种使用套筒扳手的手动拧紧方式，不仅需要工人将螺栓按对角线顺序逐个拧紧，还需确保每颗螺栓拧的圈数一致，使各螺栓受力均衡，力度大小不易控制且不易保持每颗螺栓拧紧力度一致，效率低下，轮胎安装得不到安全保障。所以，我们急需一种安装精准、高效的自动化安装设备。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种车轮自动安装方法及车轮自动安装装置以解决上述问题。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种车轮自动安装方法，包括：获取制动盘和车轮的位置信息；调整所述车轮，使所述车轮所在平面与所述制动盘所在平面平行；计算所述车轮和所述制动盘的圆心位置；调整所述车轮位置，使所述车轮在所述制动盘所在平面的正投影与所述制动盘同心；旋转所述车轮，使所述车轮的螺柱孔与所述制动盘的螺柱相对应；将所述车轮安装到所述制动盘上。

进一步地，所述获取制动盘和车轮的位置具体包括：确定拍摄位置；获取所述制动盘的位置信息及所述车轮边缘三个点位置信息。

进一步地，所述计算所述车轮和所述制动盘的圆心位置具体包括：通过所述制动盘的位置信息确定所述制动盘圆心位置；通过所述车轮边缘三个点位置计算所述车轮圆心。

进一步地，还包括：在所述制动盘所在平面建立平面坐标系，将所述制动盘的圆心作为所述坐标系的原点；计算所述车轮在所述坐标系正投影的圆心与所述制动盘的圆心的相对位置偏差。

进一步地，所述调整所述车轮位置，使所述车轮在所述制动盘所在平面的正投影与所述制动盘同心具体为：调整所述车轮的位置，使所述车轮在所述坐标系的正投影的圆心与所述原点重合。

进一步地，还包括：获取所述车轮的螺柱孔的形状及位置；计算所述车轮上的螺柱孔的中心位置。

进一步地，还包括：计算所述螺柱孔的中心在所述坐标系中正投影的位置和与该螺柱孔的中心在所述坐标系中正投影的位置相邻的最近的所述制动盘螺柱的位置相对坐标系原点的角度偏差。

进一步地，所述旋转所述车轮，使所述车轮螺柱孔与所述制动盘螺柱的相对应具体为：根据所述角度偏差，旋转所述车轮，使所述车轮螺柱孔与所述制动盘螺柱的相对应。

进一步地，所述将所述车轮安装到所述制动盘上具体包括：将所述车轮沿所述车轮与所述制动盘的圆心连线方向移动，使所述螺柱插入所述螺柱孔；将紧固螺母安装在所述螺柱上。

根据本发明的另一个方面，提供了一种车轮自动安装装置，包括：CCD传感器、分析模块和控制模块；所述CCD传感器用于获取制动盘和车轮的位置信息；所述分析模块用于计算所述车轮和所述制动盘的圆心位置；所述控制模块用于调整所述车轮，使所述车轮所在平面与所述制动盘所在平面平行；调整所述车轮位置，使所述车轮在所述制动盘所在平面的正投影与所述制动盘同心；并旋转所述车轮，使所述车轮螺柱孔与所述制动盘螺柱相对应及将所述车轮安装到所述制动盘上。

进一步地，所述CCD传感器用于获取制动盘和车轮的位置信息具体包括：确定拍摄位置；获取所述制动盘的位置信息及所述车轮边缘三个点位置信息。

进一步地，所述分析模块用于计算所述车轮和所述制动盘的圆心位置具体包括：通过所述制动盘的位置信息确定所述制动盘圆心位置；通过所述车轮边缘三个点位置计算所述车轮圆心。

进一步地，所述分析模块还用于在所述制动盘所在平面建立平面坐标系，将所述制动盘的圆心作为所述坐标系的原点；计算所述车轮在所述坐标系正投影的圆心与所述制动盘的圆心的相对位置偏差。

进一步地，所述控制模块用于调整所述车轮位置，使所述车轮在所述制动盘所在平面的正投影与所述制动盘同心具体为：调整所述车轮的位置，使所述车轮在所述坐标系的正投影的圆心与所述原点重合。

进一步地，所述CCD传感器还用于获取所述车轮螺柱孔的形状及位置；所述分析模块还用于计算所述车轮上螺柱孔的中心位置。

进一步地，所述分析模块还用于计算所述螺柱孔的中心在所述坐标系中正投影的位置和与该螺柱孔的中心在所述坐标系中正投影的位置相邻的最近的所述制动盘螺柱的位置相对坐标系原点的角度偏差。

进一步地，所述控制模块用于旋转所述车轮，使所述车轮螺柱孔与所述制动盘螺柱的相对应具体为：根据所述角度偏差，旋转所述车轮，使所述车轮螺柱孔与所述制动盘螺柱的相对应。

进一步地，所述控制模块用于将所述车轮安装到所述制动盘上具体包括：将所述车轮沿所述车轮与所述制动盘圆心连线方向移动，使所述螺柱插入所述螺柱孔；将紧固螺母安装在所述螺柱上。

进一步地，所述控制模块包括：拧紧机和三个夹爪。

本发明提供一种车轮自动安装方法，包括：获取制动盘和车轮的位置信息；调整所述车轮，使所述车轮所在平面与所述制动盘所在平面平行；计算所述车轮和所述制动盘的圆心位置；调整所述车轮位置，使所述车轮在所述制动盘所在平面的正投影与所述制动盘同心；旋转所述车轮，使所述车轮的螺柱孔与所述制动盘的螺柱相对应；将所述车轮安装到所述制动盘上。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

(1)该方法定位精准，安装准确、高效；

(2)该方法安装过程自动化，节省人力，节约成本；

(3)该装置体积小、重量轻，灵敏度高，噪声低，并可以对车轮进行精准安装。

附图说明

图1是根据本发明一可选实施方式的车轮自动安装方法流程图；

图2是根据本发明一可选实施方式的获取制动盘和车轮的位置的方法流程图；

图3是根据本发明一可选实施方式的计算车轮和制动盘的圆心位置的方法流程图；

图4是根据本发明一可选实施方式的将车轮安装到制动盘上的方法流程图；

图5是根据本发明第一实施方式的车轮自动安装装置的结构示意图。

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明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

在附图中示出了根据本发明实施例的层结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

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做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

图1是根据本发明一可选实施方式的车轮自动安装方法流程图。

如图1所示，根据本发明第一实施例，提供一种车轮自动安装方法，具体包括以下步骤：

S1获取制动盘和车轮的位置信息；抓取车轮并运送到预设位置；预设位置通过机器人编程确定，该位置需确保视觉系统CCD可以同时清晰捕捉到车轮轮毂和制动盘位置，同时至少能够看到2个紧固螺母。

S2调整车轮，使车轮所在平面与制动盘所在平面平行；

S3计算车轮和制动盘的圆心位置；

S4调整车轮位置，使车轮在制动盘所在平面的正投影与制动盘同心；

S5旋转车轮，使车轮的螺柱孔与制动盘的螺柱相对应；

S6将车轮安装到制动盘上。

图2是根据本发明一可选实施方式的获取制动盘和车轮的位置的方法流程图。

如图2所示，在一可选实施例中，获取制动盘和车轮的位置具体包括：S11确定拍摄位置；S12获取制动盘的位置信息及车轮边缘三个点位置信息。

图3是根据本发明一可选实施方式的计算车轮和制动盘的圆心位置的方法流程图。

如图3所示，在一可选实施例中，计算车轮和制动盘的圆心位置具体包括：S31通过制动盘的位置信息确定制动盘圆心位置；S32通过车轮边缘三个点位置计算车轮圆心。

可选的，车轮自动安装方法还包括：在制动盘所在平面建立平面坐标系，将制动盘的圆心作为坐标系的原点；计算车轮在坐标系正投影的圆心与制动盘的圆心的相对位置偏差。

可选的，调整车轮位置，使车轮在制动盘所在平面的正投影与制动盘同心具体为：调整车轮的位置，使车轮在坐标系的正投影的圆心与原点重合。

可选的，车轮自动安装方法还包括：获取车轮的螺柱孔的形状及位置；计算车轮上的螺柱孔的中心位置。

可选的，车轮自动安装方法还包括：计算螺柱孔的中心在坐标系中正投影的位置和与该螺柱孔的中心在坐标系中正投影的位置相邻的最近的制动盘螺柱的位置相对坐标系原点的角度偏差。

可选的，旋转车轮，使车轮螺柱孔与制动盘螺柱的相对应具体为：根据角度偏差，旋转车轮，使车轮螺柱孔与制动盘螺柱的相对应。

图4是根据本发明一可选实施方式的将车轮安装到制动盘上的方法流程图。

如图4所示，在一可选实施例中，将车轮安装到制动盘上具体包括：S61将车轮沿车轮与制动盘的圆心连线方向移动，使螺柱插入螺柱孔；S62将紧固螺母安装在螺柱上。

在一可选实施例中，提供一种车轮自动安装方法，包括以下步骤：

获取制动盘和车轮的位置信息；具体的，获取制动盘和车轮的位置具体包括：确定拍摄位置；获取制动盘的位置信息及车轮边缘三个点位置信息；

调整车轮，使车轮所在平面与制动盘所在平面平行；

计算车轮和制动盘的圆心位置；

获取车轮的螺柱孔的形状及位置；

计算车轮上的螺柱孔的中心位置；

在制动盘所在平面建立平面坐标系，将制动盘的圆心作为坐标系的原点；

计算车轮在坐标系正投影的圆心与制动盘的圆心的相对位置偏差；具体的，计算车轮和制动盘的圆心位置具体包括：通过制动盘的位置信息确定制动盘圆心位置；通过车轮边缘三个点位置计算车轮圆心；

调整车轮位置，使车轮在制动盘所在平面的正投影与制动盘同心；具体为：调整车轮的位置，使车轮在坐标系的正投影的圆心与原点重合；

计算螺柱孔的中心在坐标系中正投影的位置和与该螺柱孔的中心在坐标系中正投影的位置相邻的最近的制动盘螺柱的位置相对坐标系原点的角度偏差；

旋转车轮，使车轮的螺柱孔与制动盘的螺柱相对应；具体为：根据角度偏差，旋转车轮，使车轮螺柱孔与制动盘螺柱的相对应；

将车轮安装到制动盘上。具体的，将车轮安装到制动盘上具体包括：将车轮沿车轮与制动盘的圆心连线方向移动，使螺柱插入螺柱孔；将紧固螺母安装在螺柱上。

图5是根据本发明第一实施方式的车轮自动安装装置的结构示意图。

如图5所示，在一可选实施例中，根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种车轮自动安装装置，包括：CCD传感器、分析模块和控制模块；CCD传感器用于获取制动盘和车轮的位置信息；分析模块用于计算车轮和制动盘的圆心位置；控制模块用于调整车轮，使车轮所在平面与制动盘所在平面平行；调整车轮位置，使车轮在制动盘所在平面的正投影与制动盘同心；并旋转车轮，使车轮螺柱孔与制动盘螺柱相对应及将车轮安装到制动盘上。通过该装置对车轮和制动盘拍照，计算出制动盘的圆心位置，CCD传感器反馈结果让控制模块将车轮搬运到与制动盘同心位置，同时控制模块上的主轴旋转到位对准螺栓位置，到位以后三个激光传感器反馈信号确保位置匹配，然后安装到位并使用拧紧机打紧螺母。该装置体积小、重量轻，灵敏度高，噪声低并可以对车轮进行精准安装。

可选的，CCD传感器用于获取制动盘和车轮的位置信息具体包括：确定拍摄位置；获取制动盘的位置信息及车轮边缘三个点位置信息。该位置需确保CCD传感器可以同时清晰捕捉到车轮轮毂和制动盘位置，同时至少能够看到2个紧固螺母。

可选的，分析模块用于计算车轮和制动盘的圆心位置具体包括：通过制动盘的位置信息确定制动盘圆心位置；通过车轮边缘三个点位置计算车轮圆心。通过软件计算出车轮与制动盘的圆心位置，进行同心匹配，修正安装位置。为进一步精准匹配做准备。

可选的，分析模块还用于在制动盘所在平面建立平面坐标系，将制动盘的圆心作为坐标系的原点；计算车轮在坐标系正投影的圆心与制动盘的圆心的相对位置偏差。

可选的，控制模块用于调整车轮位置，使车轮在制动盘所在平面的正投影与制动盘同心具体为：调整车轮的位置，使车轮在坐标系的正投影的圆心与原点重合。

可选的，CCD传感器还用于获取车轮螺柱孔的形状及位置；分析模块还用于计算车轮上螺柱孔的中心位置。可以使分析计算结果更准确。

可选的，分析模块还用于计算螺柱孔的中心在坐标系中正投影的位置和与该螺柱孔的中心在坐标系中正投影的位置相邻的最近的制动盘螺柱的位置相对坐标系原点的角度偏差。

可选的，控制模块用于旋转车轮，使车轮螺柱孔与制动盘螺柱的相对应具体为：根据角度偏差，旋转车轮，使车轮螺柱孔与制动盘螺柱的相对应。通过软件计算出基于圆心的偏离角度。制动盘螺柱虽然看不见，但是由于位置固定，可以事先将位置信息储存在对比照片内作为参照。计算得到两个螺纹孔的角度偏差α1和α2，取算数平均值得到α0作为调整角度。控制模块负责旋转，按照就近原则将车轮旋转α0或者(90-α0)度。

可选的，控制模块用于将车轮安装到制动盘上具体包括：将车轮沿车轮与制动盘圆心连线方向移动，使螺柱插入螺柱孔；将紧固螺母安装在螺柱上。

可选的，控制模块包括：拧紧机和三个夹爪。可以稳定的自动抓取车轮，并能够自动对螺母进行紧固。

本发明旨在保护一种车轮自动安装方法，包括：获取制动盘和车轮的位置信息；调整车轮，使车轮所在平面与制动盘所在平面平行；计算车轮和制动盘的圆心位置；调整车轮位置，使车轮在制动盘所在平面的正投影与制动盘同心；旋转车轮，使车轮的螺柱孔与制动盘的螺柱相对应；将车轮安装到制动盘上。该方法安装过程自动化，节省人力，节约成本；并且该方法定位精准，安装准确、高效。本发明的另一个方面保护一种车轮自动安装装置，包括：CCD传感器、分析模块和控制模块；CCD传感器用于获取制动盘和车轮的位置信息；分析模块用于计算车轮和制动盘的圆心位置；控制模块用于调整车轮，使车轮所在平面与制动盘所在平面平行；调整车轮位置，使车轮在制动盘所在平面的正投影与制动盘同心；并旋转车轮，使车轮螺柱孔与制动盘螺柱相对应及将车轮安装到制动盘上。该装置具有体积小、重量轻，灵敏度高，噪声低等特点。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (13)

1.一种车轮自动安装方法，其特征在于，包括：

获取制动盘和车轮的位置信息，所述位置信息为视觉系统可以同时捕捉到车轮轮毂和制动盘的位置，且至少能够看到2个紧固螺母；

调整所述车轮，使所述车轮所在平面与所述制动盘所在平面平行；

计算所述车轮和所述制动盘的圆心位置；

在所述制动盘所在平面建立平面坐标系，将所述制动盘的圆心作为所述坐标系的原点，计算所述车轮在所述坐标系正投影的圆心与所述制动盘的圆心的相对位置偏差；

调整所述车轮位置，使所述车轮在所述制动盘所在平面的正投影与所述制动盘同心；

获取所述车轮的螺柱孔的形状及位置，计算所述车轮上的螺柱孔的中心位置；

计算所述螺柱孔的中心在所述坐标系中正投影的位置和与该螺柱孔的中心在所述坐标系中正投影的位置相邻的最近的所述制动盘螺柱的位置相对坐标系原点的角度偏差；

旋转所述车轮，使所述车轮的螺柱孔与所述制动盘的螺柱相对应；

将所述车轮安装到所述制动盘上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取制动盘和车轮的位置信息具体包括：

确定拍摄位置；

获取所述制动盘的位置信息及所述车轮边缘三个点位置信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述车轮和所述制动盘的圆心位置具体包括：

通过所述制动盘的位置信息确定所述制动盘圆心位置；

通过所述车轮边缘三个点位置计算所述车轮圆心。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调整所述车轮位置，使所述车轮在所述制动盘所在平面的正投影与所述制动盘同心具体为：

调整所述车轮的位置，使所述车轮在所述坐标系的正投影的圆心与所述原点重合。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述旋转所述车轮，使所述车轮螺柱孔与所述制动盘的螺柱相对应具体为：

根据所述角度偏差，旋转所述车轮，使所述车轮螺柱孔与所述制动盘的螺柱相对应。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述车轮安装到所述制动盘上具体包括：

将所述车轮沿所述车轮与所述制动盘的圆心连线方向移动，使所述螺柱插入所述螺柱孔；

将紧固螺母安装在所述螺柱上。

7.一种车轮自动安装装置，其特征在于，包括：抓取模块、CCD传感器、分析模块和控制模块；

所述抓取模块，用抓取车轮送至预设位置，所述预设位置为视觉系统可以同时捕捉到车轮轮毂和制动盘的位置，且至少能够看到2个紧固螺母；

所述CCD传感器用于获取制动盘和车轮的位置信息以及获取所述车轮螺柱孔的形状及位置；

所述分析模块用于计算所述车轮和所述制动盘的圆心位置，以及用于在所述制动盘所在平面建立平面坐标系，将所述制动盘的圆心作为所述坐标系的原点；计算所述车轮在所述坐标系正投影的圆心与所述制动盘的圆心的相对位置偏差；计算所述车轮上螺柱孔的中心位置；以及用于计算所述螺柱孔的中心在所述坐标系中正投影的位置和与该螺柱孔的中心在所述坐标系中正投影的位置相邻的最近的所述制动盘螺柱的位置相对坐标系原点的角度偏差；

所述控制模块用于调整所述车轮，使所述车轮所在平面与所述制动盘所在平面平行；调整所述车轮位置，使所述车轮在所述制动盘所在平面的正投影与所述制动盘同心；并旋转所述车轮，使所述车轮螺柱孔与所述制动盘的螺柱相对应及将所述车轮安装到所述制动盘上。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述CCD传感器用于获取制动盘和车轮的位置信息具体包括：

确定拍摄位置；

获取所述制动盘的位置信息及所述车轮边缘三个点位置信息。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述分析模块用于计算所述车轮和所述制动盘的圆心位置具体包括：

通过所述制动盘的位置信息确定所述制动盘圆心位置；

通过所述车轮边缘三个点位置计算所述车轮圆心。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制模块用于调整所述车轮位置，使所述车轮在所述制动盘所在平面的正投影与所述制动盘同心具体为：

调整所述车轮的位置，使所述车轮在所述坐标系的正投影的圆心与所述原点重合。

11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制模块用于旋转所述车轮，使所述车轮螺柱孔与所述制动盘的螺柱相对应具体为：

根据所述角度偏差，旋转所述车轮，使所述车轮螺柱孔与所述制动盘的螺柱相对应。

12.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制模块用于将所述车轮安装到所述制动盘上具体包括：

将所述车轮沿所述车轮与所述制动盘圆心连线方向移动，使所述螺柱插入所述螺柱孔；

将紧固螺母安装在所述螺柱上。

13.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括：拧紧机和三个夹爪。