CN111558780A - 一种轮毂除毛刺系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轮毂除毛刺系统，可以对轮毂背腔进行激光扫描处理，采集轮毂背腔数据，经数据分析系统分析，将加工数据传输给机器人系统和激光除毛刺系统，对背腔位置的毛刺进行清除，生产效率和去毛刺的效果都得到了很大的提高，同时降低了人工劳动强度，节约了加工成本。

Description

一种轮毂除毛刺系统

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，具体地说是一种轮毂除毛刺系统。

背景技术

随着社会的快速发展，人们的生活水平以及经济水平也是越来越高，对汽车的需求量也越来越大，相应的汽车零部件的生产制造业也得到了前所未有的发展。汽车节能化成为了未来汽车发展的必要趋势，而作为汽车重要组成部件的铝合金轮毂，以其独有的强度高、质量轻、价格合理、成型度好及高回收率的优势成为了汽车轮毂的首选。

铝合金轮毂按结构形式分1片式（整体式）、2片式和3片式。铝合金轮毂的生产方式有重力铸造、低压铸造、液态挤压、反压铸造、离心铸造、真空压铸、半凝固铸造和锻造等方式，其中锻造工艺因受限于行业整体技术情况，如材料、加工工艺和成本等因素，仅少量用于零售改装市场。目前国内主流的生产方式采用重力和低压铸造。后期采用数控加工，即CNC加工，在加工过程中由于刀具的切削作用，在车轮窗口、减重窝、中心孔等部位，不可避免地产生形状不规整、大小不一的毛刺，尤其是车轮背腔窗口部位，毛刺更为严重，而毛刺的存在对后续涂装工序及产品质量有很大影响，必须进行去除。

常规的去毛刺方式很多,主要有人工去毛刺、机械手或机床去毛刺、毛刷去毛刺等。人工去毛刺,就是使用旋转锉、刮刀对车轮窗口、中心孔等部位的毛刺逐一进行手工去除,现场操作时效率极低且工人劳动强度很大。机械手或机床去毛刺,是使用高速铣刀,根据轮子窗口轮廓形状,由机械手或机床按照预先设定的轨迹,程序控制自动去除毛刺,但存在因轮子窗口变形导致的过切或去除不彻底等缺陷,同时,对于窗口较多的车轮,由于轨迹较长,去毛刺效率不是很高。毛刷法,就是利用旋转的毛刷对车轮正面和背腔进行刷毛刺,这是目前国内外广泛采用的一种车轮去毛刺方法,具有兼容性强、去除效率高、边角部位过渡圆滑等特点,但仍有去除效果不均匀、划伤工件表面等缺陷。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种轮毂除毛刺系统，能够对轮毂背腔进行激光扫描处理，采集轮毂背腔数据，经数据分析系统分析，将加工数据传输给机器人系统和轮毂除毛刺系统，对背腔位置的毛刺进行清除，使生产效率和去毛刺的效果都得到了很大的提高，同时降低了人工劳动强度，节约了加工成本。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种轮毂除毛刺系统，包括布置在工作房内部的视觉识别系统、输送系统、机器人、激光除毛刺系统和控制系统；

激光除毛刺系统包括：激光发生器、CCD摄像头、光学透镜、保护气喷嘴、保护气管路、保护气气瓶、激光控制系统和激光控制柜，激光发生器和光学透镜采用整体整体化设计；CCD摄像头安装在激光发生器一侧；激光控制系统安装在激光控制柜中；保护气管路一端与保护气喷嘴连接，另一端与保护气气瓶连接。

在一些实施例中，CCD摄像头能够对轮毂上的标记点照射后，进行自动位置校正；激光控制系统，可对激光发生器的输出功率、激光照射时间和光斑的大小进行工艺调整和设定；保护气喷嘴与激光发生器保持对应的角度；保护气气瓶设有电控阀，用于激光控制系统控制保护气的出气量大小。

在一些实施例中，激光发生器安装在机器人系统的顶部；保护气喷嘴安装在激光发生器的一侧。

在一些实施例中，视觉识别系统包括轨道架和3D激光雷达系统，3D激光雷达系统安装在轨道架上。

在一些实施例中，轨道架上设有轨道，3D激光雷达系统安装在轨道上，3D激光雷达系统可以对轮毂进行扫描，并在轨道上移动，和调整角度。

在一些实施例中，3D激光雷达系统位于输送系统上方。

在一些实施例中，3D激光雷达系统包括雷达主体、光源和雷达控制柜，光源设置在雷达主体一侧，雷达主体内设置有激光发射器、接收器、摄像机、时间计数器、马达控制可旋转的滤光镜、控制电路板、微电脑和CCD机，雷达控制柜内设置有控制单元、计算单元、驱动单元、数据分析单元和数据存储单元。

在一些实施例中，输送系统包括机架、传送带、伺服电机和PLC控制器，伺服电机安装在机架一端；伺服电机与传送带连接；PLC控制器安装在机架一侧，PLC控制器为可拆卸结构；PLC控制器的输出端与伺服电机的输入端电性连接。

在一些实施例中，机器人系统包括：机器人和机器人控制柜，机器人包括第一水平关节、第一竖直关节、第二竖直关节、第三竖直关节和第二水平关节；机器人控制柜控制机器人的移动轨迹。

在一些实施例中，控制系统包括总线控制柜和人机交互操作柜，总线控制柜与人机交互操作柜相连，通过人机交互操作柜完成对所有程序的控制；雷达控制柜、机器人控制柜、激光控制柜与总线控制柜相连。

相对于现有技术，本发明所述的轮毂除毛刺系统具有以下优势：

（1）机械自动化程度高，节约了人工成本，降低了劳动强度；

（2）加工精度高，避免了在拐角、棱角位置毛刺存在加工不净的问题；

（3）加工效率高，采用编程技术，最大程度发挥机械潜能，提升加工速度；

（4）绿色无污染，加工工程干净整洁，不会产生污染环境的物质。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的内部布局示意图。

图3为本发明的工作房结构示意图。

图4为本发明的视觉识别系统示意图。

图5为本发明的输送系统结构示意图。

图6为本发明的机器人系统结构示意图。

图7为本发明的除毛刺系统结构示意图。

图8为本发明的控制系统示意图。

附图标记说明：

1-工作房；2-视觉识别系统；3-输送装置；4-机器人系统；5-激光除毛刺系统；6-控制系统；7-轮毂；101-工操作间；102-观察窗；103-操作间通道；104-进料口；105-出料口；106-控制室；107-控制室通道；108-烟气净化系统；1081-吸气罩；1082-风管；1083-烟气净化器；1084-风机；1085-排烟管；201-轨道架；202-3D激光雷达系统；2011-轨道；2021-雷达主体；2022-光源；2023-雷达控制柜；301-机架；302-传送带；303-伺服电机；304-PLC控制器；401-机器人；402-机器人控制柜；4011-第一水平关节；4012-第一竖直关节；4013-第二竖直关节；4014-第三竖直关节；4015-第二水平关节；501-激光发生器；502-CCD摄像头；503-保护气喷嘴；504-保护气管路；505-保护气气瓶；506-激光控制系统；507-激光控制柜；5051-电控阀；601-总线控制柜；602-人机交互操作柜。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

下面参考图1-图8并结合实施例描述本发明实施例的轮毂除毛刺系统。

一种激光除轮毂毛刺系统，包括工作房1、视觉识别系统2、输送系统3、机器人系统4、激光除毛刺系统5和控制系统6，其特征在于视觉识别系统2、输送系统3、机器人系统4、激光除毛刺系统5和控制系6统均布局在工作房1内部。工作房1包括加工操作间101、观察窗102、操作间通道103、进料口104、出料口105、控制室106、控制室通道107和烟气净化系统108，其特征在于观察窗102位于加工操作间101正面、侧面和控制室106的侧面和后面；操作间通道103位于加工操作间101左侧；进料口104、出料口105分别位于加工操作间101左右两侧；控制室106位于加工操作间101后侧；控制室通道107位于控制室106一侧；烟气净化系统108位于控制室106一侧。

烟气净化系统108包含吸气罩1081、风管1082、烟气净化器1083、风机1084和排烟管1085，其特征在于吸气罩1081安装在加工操作间101顶部；风管1082一端连接吸气罩1081，另一端连接烟气净化器1083；风机1084一端与烟气净化器1083连接，另一端与排烟管1085连接。

其工作原理是，在风机1084的作用下，烟气从加工操作间101顶部进入吸气罩1081，经由风管1082进入烟气净化器1083，经烟气净化器1083过滤后，通过排烟管1085排入到空气中。

视觉识别系统2包括轨道架201和3D激光雷达系统202，其特征在于：3D激光雷达系统202安装在轨道架201上。

3D激光雷达系统202包括雷达主体2021、激光发射器、接收器、摄像机、光源2022、时间计数器、马达控制可旋转的滤光镜、控制电路板、微电脑、CCD机、控制单元、计算单元、驱动单元、数据分析单元、数据存储单元和雷达控制柜2023，其特征在于：激光发射器、接收器、摄像机、时间计数器、马达控制可旋转的滤光镜、控制电路板、微电脑、CCD机安装在雷达主体2021内；光源2022在雷达主体2021一侧；控制单元、计算单元、驱动单元、数据分析单元、数据存储单元存放在雷达控制柜2023内。

轨道架201上设有轨道2011；3D激光雷达系统202安装在轨道2011上；3D激光雷达系统202根据对轮毂7的扫描，在轨道2011上移动，并调整角度。

3D激光雷达系统202位于输送系统3上方。

输送系统3包括机架301、传送带302、伺服电机303和PLC控制器304，其特征在于伺服电机303安装在机架301一端；伺服电机303与传送带302连接；PLC控制器304安装在机架301一侧。

PLC控制器304为可拆卸结构；PLC控制器304的输出端与伺服电机303的输入端电性连接，方便通过PLC控制器304控制伺服电机303，达到全自动化工作效果。

输送系统主要用于轮毂的输送。

机器人系统4包括机器人401和机器人控制柜402，其特征在于机器人包括第一水平关节4011、第一竖直关节4012、第二竖直关节4013、第三竖直关节4014和第二水平关节4015；机器人控制柜402控制机器人401的移动轨迹。

机器人系统4位于输送系统3的一侧。

激光除毛刺系统5包括激光发生器501、CCD摄像头502、光学透镜、保护气喷嘴503、保护气管路504、保护气气瓶505、激光控制系统506和激光控制柜507，其特征在于：激光发生器501和光学透镜采用整体整体化设计；CCD摄像头502安装在激光发生器501一侧；激光控制系统506安装在激光控制柜507中；保护气管路504一端与保护气喷嘴503连接，另一端与保护气气瓶505连接。

CCD摄像头502对轮毂7上的标记点照射后，进行自动位置校正。

激光控制系统506，可对激光发生器501的输出功率、激光照射时间和光斑的大小进行工艺调整和设定。

保护气喷嘴503与激光发生器501保持对应的角度。

保护气气瓶505设有电控阀5051，用于激光控制系统506控制保护气的出气量大小。

激光发生器501安装在机器人4的顶部；保护气喷嘴503安装在激光发生器501的一侧。

控制系统6包括总线控制柜601和人机交互操作柜602，其特征在于：总线控制柜601与人机交互操作柜602相连，通过人机交互操作柜602完成对所有程序的控制；雷达控制柜2023、机器人控制柜402、激光控制柜507与总线控制柜601相连。

在一些实施例中，待加工轮毂7通过输送系统3进入工作房1内，输送系统3将轮毂7运送到视觉识别系统2下方，3D激光雷达系统202中的摄像机对轮毂7背腔进行识别，找到雷达控制柜203内数据存储单元存储的资料，确认轮毂7的型号。识别结束后，3D激光雷达系统202中的雷达主体2021对轮毂7进行扫描，并将扫描获得的数据传输到雷达控制柜203内，通过计算单元和数据分析单元进行建模。当计算单元和数据分析单元完成轮毂7建模后，轮毂7模型与雷达控制柜203数据存储单元中的轮毂理论模型进行比对，再次通过计算单元和数据分析单元对轮毂7模型与轮毂理论模型之间存在的误差进行修正，并将修正后的数据传输给雷达控制柜203。

视觉识别系统2完成轮毂7的扫描工作后，输送系统3将轮毂7运送到加工区域，加工区域位于机器人4的正下方。激光除毛刺系统5中的CCD摄像头502对轮毂7上的标记点照射后，进行自动位置校正。雷达控制柜203将修正数据传输给激光控制柜507，激光控制柜507接收数据后，通过激光控制系统506完成激光发生器501的输出功率、激光照射时间和光斑大小工艺调整和设定。雷达控制柜203将修正数据传输给机器人控制柜402。机器人控制柜402控制机器人401沿轮毂7背腔加工轨迹进行加工，完成轮毂7去毛刺的工艺。

轮毂7完成去毛刺工艺后，通过输送系统3运输到工作房1外，进入下道工序。

相对于现有技术，本发明的轮毂除毛刺系统具有以下优势：

（1）机械自动化程度高，节约了人工成本，降低了劳动强度；

（2）加工精度高，避免了在拐角、棱角位置毛刺存在加工不净的问题；

（3）加工效率高，采用编程技术，最大程度发挥机械潜能，提升加工速度；

（4）绿色无污染，加工工程干净整洁，不会产生污染环境的物质。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轮毂除毛刺系统，其特征在于，包括布置在工作房（1）内部的视觉识别系统（2）、输送系统（3）、机器人（4）、激光除毛刺系统（5）和控制系统（6）；

所述激光除毛刺系统（5）包括：激光发生器（501）、CCD摄像头（502）、光学透镜、保护气喷嘴（503）、保护气管路（504）、保护气气瓶（505）、激光控制系统（506）和激光控制柜（507），所述激光发生器（501）和光学透镜采用整体整体化设计；所述CCD摄像头（502）安装在激光发生器（501）一侧；所述激光控制系统（506）安装在激光控制柜（507）中；所述保护气管路（504）一端与保护气喷嘴（503）连接，另一端与保护气气瓶（505）连接。

2.根据权利要求1所述的轮毂除毛刺系统，其特征在于，所述CCD摄像头（502）能够对轮毂（7）上的标记点照射后，进行自动位置校正；所述激光控制系统（506），可对激光发生器（501）的输出功率、激光照射时间和光斑的大小进行工艺调整和设定；所述保护气喷嘴（503）与激光发生器（501）保持对应的角度；所述保护气气瓶（505）设有电控阀（5051），用于激光控制系统（506）控制保护气的出气量大小。

3.根据权利要求2所述的轮毂除毛刺系统，其特征在于，所述激光发生器（501）安装在机器人系统（4）的顶部；所述保护气喷嘴（503）安装在激光发生器（501）的一侧。

4.根据权利要求1所述的轮毂除毛刺系统，其特征在于，所述视觉识别系统（2）包括轨道架（201）和3D激光雷达系统（202），所述3D激光雷达系统（202）安装在轨道架（201）上。

5.根据权利要求4所述的轮毂除毛刺系统，其特征在于，所述轨道架（201）上设有轨道（2011），所述3D激光雷达系统（202）安装在轨道（2011）上，所述3D激光雷达系统（202）可以对轮毂（7）进行扫描，并在轨道（2011）上移动，和调整角度。

6.根据权利要求5所述的轮毂除毛刺系统，其特征在于，所述3D激光雷达系统（202）位于输送系统（3）上方。

7.根据权利要求6所述的轮毂除毛刺系统，其特征在于，所述3D激光雷达系统（202）包括雷达主体（2021）、光源（2022）和雷达控制柜（2023），所述光源（2022）设置在所述雷达主体（2021）一侧，所述雷达主体（2021）内设置有激光发射器、接收器、摄像机、时间计数器、马达控制可旋转的滤光镜、控制电路板、微电脑和CCD机，所述雷达控制柜（2023）内设置有控制单元、计算单元、驱动单元、数据分析单元和数据存储单元。

8.根据权利要求7所述的轮毂除毛刺系统，其特征在于，所述输送系统（3）包括机架（301）、传送带（302）、伺服电机（303）和PLC控制器（304），所述伺服电机（303）安装在机架（301）一端；伺服电机（303）与传送带（302）连接；PLC控制器（304）安装在机架（301）一侧，所述PLC控制器（304）为可拆卸结构；PLC控制器（304）的输出端与伺服电机（303）的输入端电性连接。

9.根据权利要求8所述的轮毂除毛刺系统，其特征在于，所述机器人系统（4）包括：机器人（401）和机器人控制柜（402），所述机器人(401)包括第一水平关节（4011）、第一竖直关节（4012）、第二竖直关节（4013）、第三竖直关节（4014）和第二水平关节（4015）；所述机器人控制柜（402）控制机器人（401）的移动轨迹。

10.根据权利要求9所述的轮毂除毛刺系统，其特征在于，所述控制系统（6）包括总线控制柜（601）和人机交互操作柜（602），所述总线控制柜（601）与人机交互操作柜（602）相连，通过人机交互操作柜（602）完成对所有程序的控制；所述雷达控制柜（2023）、机器人控制柜（402）、激光控制柜（507）与总线控制柜（601）相连。

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