CN110530308A - 一种轮毂圆跳动测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轮毂圆跳动测量装置及方法，该装置包括工控机、运动控制器、x‑y轴滑台、位移传感器和轮毂卡盘；其中，运动控制器一端与工控机连接，另一端与x‑y轴滑台连接；x‑y轴滑台的x轴滑台上设有连接块；位移传感器安装在连接块下端，且与工控机连接；轮毂卡盘用于固定待测量轮毂，且位于x‑y轴滑台的运动区域内；该装置利用位移传感器自动采集轮毂圆跳动曲线，利用X、Y双轴滑台实现位移传感器的自动运动控制，通过平板工控机将上述部件进行集成，实现整个测量过程的自动化控制以及测量数据的自动计算和分析，从而可以快速测量轮毂的圆跳动，提高工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及轮毂测量技术领域，特别涉及一种轮毂圆跳动测量装置及方法。
背景技术
轮毂的圆跳动是轮毂质量的重要参数之一，轮毂生产企业需要对其所生产的轮毂逐个进行圆跳动测量。
现有的轮毂圆跳动测量是通过人工手动操作，将百分表通过机械夹具固定在一个参考点，百分表的测量头对准待测轮毂圆内径，手工转动轮毂，依次测量内径上对称的八个点的半径变动数据，人工记录数据，并将数据和标准的偏差范围进行比较，判定被测件合格与否。这种基于百分表的传统测量装置有很多弊端，数据需要人工判读、记录和分析，自动化程序和测量效率低下，而且只能得到八个测量点的数据，不能得到轮毂内径曲线。
因此，为了使轮毂圆跳动测量的过程更加的自动化并且提高其测量速率，是同行从业人员亟待解决的问题。
发明内容
为了解决现有技术中的轮毂检测自动化和测量效率低下的问题，本发明提供了一种轮毂圆跳动测量装置及方法，该装置利用位移传感器自动采集轮毂圆跳动曲线，利用X-Y轴滑台实现位移传感器的自动运动控制，通过工控机将上述部件进行集成，实现整个测量过程的自动化控制以及测量数据的自动计算和分析，从而可以快速测量轮毂的圆跳动，提高工作效率。
第一方面，本发明实施例提供一种轮毂圆跳动测量装置，包括：工控机、运动控制器、x-y轴滑台、位移传感器和轮毂卡盘；
所述运动控制器一端与所述工控机连接，另一端与所述x-y轴滑台连接；
所述x-y轴滑台包括：x轴滑台和y轴滑台，所述x轴滑台上设有连接块；
所述位移传感器安装在连接块下端，且与所述工控机连接；
所述轮毂卡盘用于固定待测量轮毂，且位于所述x-y轴滑台的运动区域内。
其中，比如，所述工控机与所述运动控制器之间通过USB数据线连接，所述运动控制器以DSP芯片作为核心处理器，其充分利用了DSP的高速数据处理能力，所以其信息处理能力强、运动轨迹控制更加准确。
本发明通过x-y双轴滑台实现了位移传感器的自动运动控制，利用位移传感器自动采集轮毂圆跳动曲线，通过工控机将上述部件进行集成，达到了测量过程更加自动化、测量效率更高的目的。
在一个实施例中，还包括：位移传感器数显表；所述位移传感器通过所述位移传感器数显表与所述工控机连接。
本实施例中，位移传感器数显表可以将位移传感器采集的电信号转化为数字量，然后输送至工控机。
在一个实施例中，所述位移传感器数显表与所述工控机之间通过RS-232线或RS-485线连接。
可根据具体工况，选择使用RS-232线进行传输其配线更为简单，而选择使用RS-485线进行传输，传输距离更长。
在一个实施例中，所述x轴滑台和y轴滑台均具有滑轨，所述x轴滑台上设有滑块；
所述x轴滑台通过所述滑块与y轴滑台滑动连接。
通过x-y轴滑实现了位移传感器在水平和垂直方向的运动，使位移传感器与轮毂内壁实现有效测量。
在一个实施例中，所述位移传感器包括滚轮测头，所述滚轮侧头位于所述位移传感器测头端。可保证位移传感器和轮毂之间实现有效相对运动。
在一个实施例中，所述轮毂卡盘为圆形，表面设有固定卡爪。
本实施例中，轮毂卡盘的表面设有固定卡爪，比如可以将卡盘分为两爪卡盘，三爪卡盘，四爪卡盘，六爪卡盘等。
在一个实施例中，所述位移传感器型号为LVDT8-10mm，其分辨率、示值误差、回程误差以及重复性比较高的。
第二方面，本发明还提供一种轮毂圆跳动测量方法，包括：
工控机控制x-y轴滑台移动到轮毂卡盘的上方，使安装在x轴滑台上的位移传感器伸入待测轮毂内部且与轮毂内壁保持预设距离；
当待测轮毂转动时，控制所述位移传感器采集轮毂一圈的圆跳动曲线；
根据所述圆跳动曲线计算出轮毂圆跳动量；
根据公差判断轮毂合格与否，输出测量结果。
在一个实施例中，所述根据圆跳动曲线计算出轮毂圆跳动量，包括：
位移传感器数显表输出值M0,根据补偿文件对该值进行区段补偿得到M0`，并将M0`记为零点参考位移Mzero＝M0`；
当轮毂卡盘缓慢转动一周，在每个采样点得到位移传感器数显表输出值Mi，根据补偿文件对该值进行区段补偿得到Mi`，减去零点参考位移Mzero，得到该处相对于参考零点的轮毂圆跳动量Ni＝Mi`-Mzero。
在一个实施例中，根据公差判断轮毂合格与否，输出测量结果；包括：
查找所有轮毂圆跳动量的最大值与最小值：
Nmax＝Max(N1、N2…Nn)；
Nmin＝Min(N1、N2…Nn)；
圆跳动公差＝Nmax-Nmin；
若所述圆跳动公差处于预设范围内，则所述轮毂为合格。
本发明提供的一种轮毂圆跳动测量方法，基于上述实施例的测量装置，实现整个测量过程的自动化控制以及测量数据的自动计算和分析。可以快速测量轮毂的圆跳动，提高工作效率，减少人为误差，减轻重复劳动强度，提高轮毂质量抽检的管控水平。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例提供的轮毂圆跳动测量装置结构示意图。
图2为本发明实施例提供的轮毂圆跳动数据采集分析系统模块结构图。
图3为本发明实施例提供的轮毂圆跳动测量流程图。
图4为本发明实施例提供的轮毂圆跳动测量方法流程图。
附图中：1-工控机、2-运动控制器、3-x-y轴滑台、4-位移传感器、5-轮毂卡盘、6-位移传感器数显表、31-x轴滑台、32-y轴滑台。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1所示，本发明提供的一种轮毂圆跳动测量装置，包括工控机1、运动控制器2、x-y轴滑台3、位移传感器4和轮毂卡盘5；
其中：运动控制器2一端与工控机1连接，另一端与x-y轴滑台3连接；工控机1与运动控制器2之间通过USB数据线连接。该运动控制器2比如以DSP芯片作为核心处理器，可利用DSP的高速数据处理能力，信息处理能力强、运动轨迹控制准确；x-y轴滑台3的x轴滑台31上设有连接块，位移传感器4安装在连接块下端，且与工控机1连接；轮毂卡盘5用于固定待测量轮毂，且位于x-y轴滑台3的运动区域内。
其中，工控机1可采用工控触摸一体机，具有体积小，接口丰富，工业现场工作稳定。工控机可控制由x-y轴滑台构成的自动测量机械臂，执行自动检测动作，利用位移传感器自动采集轮毂圆跳动曲线，可判断圆跳动值是否合格；测量过程自动化、测量效率较高。
在一个实施例中，该装置还包括位移传感器数显表6，其一端与工控机1连接，另一端与位移传感器4连接；该位移传感器数显表6与工控机1之间可通过RS-232线或RS-485线连接。
位移传感器数显表6可以将位移传感器4采集的电信号转化为数字量，根据具体工况并通过RS-232线或RS-485线传输给工控机1。
在一个实施例中，x-y轴滑台是由x轴滑台31和y轴滑台32组合而成的。x轴滑台31和y轴滑台32均具有滑轨，x轴滑台31还设有滑块，x轴滑台31通过滑块与y轴滑台32滑动连接。通过x-y轴滑实现了位移传感器4在水平和垂直方向的运动，使位移传感器4与轮毂之间保持预设距离。
其工作原理为通过一组直线滑台固定在另一组滑台的滑块上。例如：把X轴固定在Y轴的滑台上，这样X轴上的滑块就是运动对象，即可由Y轴控制滑块的Y方向运动，由可以由X轴控制滑块的X方向运动，其运动方式一般由外置驱动来实现。这样就可以实现让滑块在平面坐标上完成定点运动，线性或者曲线运动。
在一个实施例中，位移传感器4包括滚轮测头，其位于位移传感器4测头端；在进行测量之前要保证滚轮测头与滚轮内壁实现有效接触，才能保证位移传感器4和轮毂之间实现有效相对运动。
进一步地，上述轮毂卡盘5为圆形，可旋转；表面设有固定卡爪；从卡爪的数量上可以将卡盘分为两爪卡盘，三爪卡盘，四爪卡盘，六爪卡盘等。以三爪卡盘为例,其工作原理为将扳手插入任一齿轮方孔中，转动扳手时，小齿轮带动盘丝转动，通过盘丝端面螺纹的转动，带动三块卡爪同时趋进或离散，从而实现对轮毂的固定。
进一步地，上述位移传感器4型号可为LVDT8-10mm笔式位移传感器，其分辨率、示值误差、回程误差以及重复性是比较高的。
本发明实施例提供的轮毂圆跳动测量装置，在测量时，平板工控机首先通过运动控制器控制X轴滑台、Y轴滑台，精确地将笔试位移传感器运动到测量开始位置，并使得滚轮测头与轮毂内壁有效接触。接着，操作人员缓慢转动卡盘，笔试位移传感器将自动采集轮毂一圈的圆跳动曲线，并通过位移传感器数显表将测量数据自动上传到平板工控机；上位机软件根据采集到的数据准确计算出轮毂圆跳动量，并根据公差判定轮毂合格与否；测量结束后，平板工控机再次通过运动控制器控制X轴滑台、Y轴滑台，精确地将测头运动到安全区域，方便操作人员装卸轮毂。
其中，比如工控机上运行轮毂圆跳动数据采集分析软件，如图2所示，包括：圆跳动数据采集、检测数据管理、检测涉及分析与统计功能。可控制自动测量机械臂执行自动检测动作，传感器测头接触到轮毂内侧后，自动清零，然后实时采集轮毂圆半径跳动数据、现场实时科学计算、存储检测记录、查询检测记录、后续记录分析、数据统计，以期发现本批次产品内径跳动数据的规律性，为后续产品的质量提升提供决策依据。检测记录和分析结果可导出、并能打印相关的检测记录报表。
上述软件比如可采用Delphi语言开发，通过机械臂控制器的API函数操纵自动测量机械臂动作；通过RS-232接口进行数据采集，从位移传感器显示器数显表上读取圆跳动值；将各种轮毂的规格，合格判定标准预设在Access数据库中，软件在检测过程中自动判断。检测记录自动保存在Access数据库中。
具体实施时，参照图3所示，操作人员只要在工控机的下拉列表框内选择对应被检轮毂规格，然后点击开始按钮，机械臂立刻自动开始工作，垂直运动机械臂先向下运动到指定测量高度，然后水平运动机械臂带动位移传感器自动接触轮毂内壁，然后软件开始自动采集轮毂圆跳动数据，采集过程中实时地画出误差曲线，并现场判定圆跳动值是否合格。
整个检测过程完毕后，水平运动机械臂先后撤到指定距离，与轮毂脱离接触，然后垂直运动机械臂向上运动移开位移传感器远离被测轮毂，为操作人员装卸轮毂让出空间。
本发明的轮毂圆跳动快速测量装置，能够在对轮毂进行测量时，精确地将测头运动到测量开始位置，并与轮毂内壁有效接触；接着自动采集轮毂一圈的圆跳动曲线，并将测量数据自动上传到工控机1，从而准确计算出轮毂圆跳动量；最后精确地将测头运动到安全区域，方便操作人员装卸轮毂。
第二方面，本发明还提供一种轮毂圆跳动测量方法，参照图4所示，其步骤包括：
S41、工控机控制x-y轴滑台移动到轮毂卡盘的上方，使安装在x轴滑台上的位移传感器伸入待测轮毂内部且与轮毂内壁保持预设距离；
S42、当待测轮毂转动时，控制所述位移传感器采集轮毂一圈的圆跳动曲线；
S43、根据所述圆跳动曲线计算出轮毂圆跳动量；
S44、并根据公差判断轮毂合格与否，输出测量结果。
轮毂旋转一周，位移传感器数显表读数(补偿后)的最大值与最小值的差即为圆跳动误差值。需要对位移传感器数显表的输出值进行区段补偿。
其中，步骤S43中，根据圆跳动曲线计算出轮毂圆跳动量，包括：
位移传感器数显表输出值M0,根据补偿文件对该值进行区段补偿得到M0`，并将M0`记为零点参考位移Mzero＝M0`；
当轮毂卡盘缓慢转动一周，在每个采样点得到位移传感器数显表输出值Mi，根据补偿文件对该值进行区段补偿得到Mi`，减去零点参考位移Mzero，得到该处相对于参考零点的轮毂圆跳动量Ni＝Mi`-Mzero。
步骤S44中根据公差判断轮毂合格与否，输出测量结果，包括：
找到所有轮毂圆跳动量的最大值与最小值：
Nmax＝Max(N1、N2…Nn)；
Nmin＝Min(N1、N2…Nn)；
圆跳动公差＝Nmax-Nmin；
若圆跳动公差处于预设范围内，则所述轮毂为合格。
例如：
Nmax＝Max(N1、N2…Nn)
Nmin＝Min(N1、N2…Nn)
圆跳动公差＝Nmax-Nmin
若圆跳动公差处于预设范围内，则轮毂为合格。其中，预设范围可根据具体检测轮毂的型号确定，比如17寸轮毂，误差范围在0.03mm内算合格。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种轮毂圆跳动测量装置，其特征在于，包括：工控机(1)、运动控制器(2)、x-y轴滑台(3)、位移传感器(4)和轮毂卡盘(5)；
所述运动控制器(2)一端与所述工控机(1)连接，另一端与所述x-y轴滑台(3)连接；
所述x-y轴滑台(3)包括：x轴滑台(31)和y轴滑台(32)，所述x轴滑台(31)上设有连接块；
所述位移传感器(4)安装在连接块下端，且与所述工控机(1)连接；
所述轮毂卡盘(5)用于固定待测量轮毂，且位于所述x-y轴滑台(3)的运动区域内。
2.根据权利要求1所述的一种轮毂圆跳动测量装置，其特征在于，还包括：位移传感器数显表(6)；
所述位移传感器(4)通过所述位移传感器数显表(6)与所述工控机(1)连接。
3.根据权利要求2所述的一种轮毂圆跳动测量装置，其特征在于，所述位移传感器数显表(6)与所述工控机(1)之间通过RS-232线或RS-485线连接。
4.根据权利要求1所述的一种轮毂圆跳动测量装置，其特征在于，所述x轴滑台(31)和y轴滑台(32)均具有滑轨，所述x轴滑台(31)上设有滑块；
所述x轴滑台(31)通过所述滑块与y轴滑台(32)滑动连接。
5.根据权利要求1所述的一种轮毂圆跳动测量装置，其特征在于，所述位移传感器(4)包括：滚轮测头；
所述滚轮侧头位于所述位移传感器(4)测头端。
6.根据权利要求1所述的一种轮毂圆跳动测量装置，其特征在于，所述轮毂卡盘(5)为圆形，表面设有固定卡爪。
7.根据权利要求1所述的一种轮毂圆跳动测量装置，其特征在于，所述位移传感器(4)型号为LVDT8-10mm。
8.一种轮毂圆跳动测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
工控机控制x-y轴滑台移动到轮毂卡盘的上方，使安装在x轴滑台上的位移传感器伸入待测轮毂内部且与轮毂内壁保持预设距离；
当待测轮毂转动时，控制所述位移传感器采集轮毂一圈的圆跳动曲线；
根据所述圆跳动曲线计算出轮毂圆跳动量；
并根据公差判断轮毂合格与否，输出测量结果。
9.根据权利要求8所述的一种轮毂圆跳动测量方法，其特征在于，所述根据圆跳动曲线计算出轮毂圆跳动量，包括：
位移传感器数显表输出值M0,根据补偿文件对该值进行区段补偿得到M0`，并将M0`记为零点参考位移Mzero＝M0`；
当轮毂卡盘缓慢转动一周，在每个采样点得到位移传感器数显表输出值Mi，根据补偿文件对该值进行区段补偿得到Mi`，减去零点参考位移Mzero，得到该处相对于参考零点的轮毂圆跳动量Ni＝Mi`-Mzero。
10.根据权利要求8所述的一种轮毂圆跳动测量方法，其特征在于，根据公差判断轮毂合格与否，输出测量结果；包括：
查找所有轮毂圆跳动量的最大值与最小值：
Nmax＝Max(N1、N2…Nn)；
Nmin＝Min(N1、N2…Nn)；
圆跳动公差＝Nmax-Nmin；
若所述圆跳动公差处于预设范围内，则所述轮毂为合格。
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