CN111573128A - 汽车轮毂直径测量定位输送装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车轮毂直径测量定位输送装置及该装置的控制方法，该装置包括横向输送装置、纵向输送装置、上位机和控制系统，所述横向输送装置的入口设置入口光电，其上侧设置有用于轮毂直径测量及定位的测量光幕，横向输送装置将轮毂输送至一定位置，纵向输送装置将轮毂输送移出，所述纵向输送装置的出口设置有出口光电。本发明的汽车轮毂直径测量定位输送装置具有轮毂直径测量精度高、测量速度快，轮毂定位准确、定位位置可根据工艺任意设定，控制算法模块化、智能化、多样化、控制鲁棒性好，机械结构简单、成本低、输送轮毂效率高等特点。

Description

汽车轮毂直径测量定位输送装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种汽车轮毂的技术领域，特别是涉及一种汽车轮毂直径测量定位输送装置及该装置的控制方法。

背景技术

目前，汽车轮毂生产过程中，压铸成型的轮毂需要送入固熔炉进行热处理，由于受炉膛空间限制和工艺要求，需要对每只轮毂进行直径测量，根据其直径大小来计算同批次入炉的轮毂数量，并且在轮毂入炉前，需要将其按一定的对齐方式排齐，以保证机械手能顺利托起本批的数只轮毂，同时保证其在炉内能同步有序的平行移动至固熔炉出口。

当前各汽车轮毂生产厂普遍采用机械阻挡，气缸加紧，并配合拉绳编码器的方式，来完成轮毂定位、直径测量及码齐工艺，即在横向输送装置上升起阻挡器，轮毂被其拦截后，气缸推动加紧装置对轮毂进行一次加紧松开动作，通过加紧装置上的拉绳编码器计算轮毂直径，然后通过纵向输送装置将轮毂传递至入炉机械手位置。当前工艺存在的缺点是：机械机构复杂，故障率高，动作时间长，且在加紧松开过程中轮毂与辊道之间摩擦，对轮毂及辊道表面造成损伤，并产生大量金属粉尘，同时出轮只能阻挡器侧单边对齐，导致入炉方式比较单一，不能充分利用固熔炉内部空间，综合效率低等。

发明内容

鉴于现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种全新的、简单高效的汽车轮毂直径测量定位输送装置及其控制方法，可以满足汽车轮毂进入固熔炉前的测量、定位、输送上轮要求，机械结构简单，控制算法模块化，多样化，利用高精度测量光幕流动测量，测量精度高，测量速度快，同时可满足多种入炉需求，充分利用固熔炉空间，综合效率大大提高。

为实现上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

本发明一方面提供的汽车轮毂直径测量定位输送装置，包括：横向输送装置、纵向输送装置、上位机和控制系统，所述横向输送装置的入口设置入口光电，其上侧设置有用于轮毂直径测量及定位的测量光幕，横向输送装置将轮毂输送至一定位置，纵向输送装置将轮毂输送移出，所述纵向输送装置的出口设置有出口光电。

作为优选的技术方案，所述轮毂横向输送装置包括提供驱动力的第一变频电机、传递所述驱动力的链条以及承载输送轮毂的滚筒；

所述轮毂纵向输送装置包括提供驱动力的第二变频电机、传递所述驱动力并承载输送轮毂的皮带、驱动所述皮带上下移动的升降装置。

作为优选的技术方案，所述第一变频电机通过第一电机编码器与控制系统信号连接，用于测量所述轮毂横向输送装置的链条位置，所述第二变频电机通过第二电机编码器与控制系统信号连接，用于测量所述轮毂纵向输送装置的皮带位置。

本发明另一方面还提供了一种汽车轮毂直径测量定位输送装置的控制方法，是根据任一项上述的汽车轮毂直径测量定位输送装置实现的，该方法以下步骤：

S1、系统启动，系统自检，确认无异常后，进入待机模式；

S2、上位机发出出轮请求信号，系统继续执行前一周期未完程序步，前一周期结束后，向上一工序发出入轮请求信号，启动横向输送装置并标定输送链条位置原点X_ref，开启新的执行周期；

S3、轮毂横向移动并穿过测量光幕，计算当前轮毂直径D，根据上位机指示的出轮对齐方式，确定轮毂在横向输送装置上的停止位置值X，当轮毂运行至X位置时，停止横向输送装置运转；

S4、升起纵向输送装置，标定输送皮带原点位置值Y_ref，并启动皮带旋转，使轮毂随皮带纵向移动直至出轮。

作为优选的技术方案，所述步骤S2具体包括：

S21、控制系统接收到上位机发出的出轮请求信号后，首先检索当前控制系统程序步状态，若纵向输送装置上有轮等候，启动纵向输送装置的皮带旋转，当纵向输送装置出口处的出口光电检测到有轮毂经过时，系统向上位机传递当前轮毂直径值D、当前轮毂出轮对齐方式及出轮完成信号，并降下纵向输送装置；期间，若上位机未发出暂停或停止出轮信号，输送皮带持续运转N秒钟，出口光电仍未检测到有轮经过，则控制系统发出报警并暂停，需人工确认并清除报警；

S22、执行步骤S21的同时，控制系统向上一道工序发出入轮请求信号并启动横向输送装置的滚筒旋转，当有轮毂进入横向输送装置并触发横向输送装置入口的入口光电时，系统清除入轮请求信号并标定当前输送链条原点位置，X_ref＝0。

作为优选的技术方案，所述步骤S3具体包括：

S31、轮毂在旋转滚筒作用下向前移动，当轮毂前边缘进入测量光幕的信号区时，控制系统记录当前输送链条位置值X₁＝P₁，并开始轮毂扫描，当轮毂后边缘离开测量光幕的信号区时，控制系统再次记录当前输送链条位置值X₂＝P₂，并按式(1)计算当前轮毂直径；

D＝P₂-P₁-C₀(1)

其中，C₀是测量光幕扫描偏差补偿值，为常数；

S32、当上位机设定为“出轮中心对齐”时，按式(2)计算轮毂在横向输送装置上停止的目标位置值；

X₃＝C₁-D/2+P₂＝C₁+P₂/2+P₁/2+C₀/2(2)

其中，C₁是纵向输送装置的横向中心点与测量光幕出口边缘之间的距离，为常数；

当轮毂运行至X₃位置时，停止输送滚筒旋转。

一种可能的技术方案，所述步骤S32中，当上位机设定为“出轮右边缘对齐”时，按式(3)计算轮毂在横向输送装置上停止的目标位置值；

X₄＝C₂-D+P₂＝C₂-P₂+P₁+C₀(3)

其中，C₂是纵向输送装置的横向右边缘点与测量光幕出口边缘之间的距离，为常数；当轮毂运行至X₄位置时，停止输送滚筒旋转。

作为优选的技术方案，所述步骤S4具体包括：

S41、升起纵向输送装置的皮带，托起当前轮毂，并标定当前皮带原点位置，Y_ref＝0；

S42、启动纵向输送装置的皮带向前旋转，当轮毂运行至皮带中间位置时，检测上位机系统出轮请求信号，若无出轮请求信号，输送皮带停止旋转，跳转到程序步S1，等待出轮请求。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

1、采用高精度测量光幕实现轮毂直径的测量和轮毂定位功能，结构简单，减少了频繁而又复杂的机械动作，同时减少了压缩空气的使用量。

2、控制算法简单，控制程序单元化、模块化，友好的人机交互功能，可根据工艺变化的需求，随时设定和修改工艺流程和参数，更智能化，能满足多样需求。

3、控制步骤简单，可实现多种出轮对齐方式，方便上位机系统规划轮毂在固熔炉内排布方式和密度，充分利用固熔炉内部空间，提高能源利用率和热处理效率。

4、该装置和控制方法，不仅适用于轮毂进行热处理前的工艺、工序控制，还适用于轮毂进入机加单元或喷涂单元前与机器人的定位配合等工序。

附图说明

图1是本发明的汽车轮毂直径测量定位输送装置结构示意图；

图2是本发明的汽车轮毂直径测量定位输送装置程序控制流程图；

附图标记：1、入口光电SQ₁；2、测量光幕SC；3、滚筒；4、第一变频电机；5、皮带；6、第二变频电机；7、出口光电SQ₂；A、横向输送装置；B、纵向输送装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明的技术方案，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明提供的汽车轮毂直径测量定位输送装置，包括：横向输送装置A、纵向输送装置B、上位机和控制系统，横向输送装置A的入口设置入口光电SQ₁ 1，其上侧设置有用于轮毂直径测量及定位的测量光幕SC2，横向输送装置A将轮毂输送至一定位置，纵向输送装置B将轮毂输送移出，纵向输送装置B的出口设置有出口光电SQ₂ 7。

本发明中，控制系统根据用于检测横向输送装置入轮的入口光电SQ₁，判断轮毂是否移入横向输送装置；根据用于轮毂直径测量及定位的测量光幕SC，计算轮毂的直径和轮毂在轮毂横向输送装置上的停止位置；根据用于检测纵向输送装置出轮的出口光电SQ₂，判断轮毂是否移出纵向输送装置。

作为本发明的一种具体实施方式，横向输送装置A包括提供驱动力的第一变频电机4、传递驱动力的链条以及承载输送轮毂的滚筒3；第一变频电机4通过传递驱动力的链条，驱动承载输送轮毂的滚筒旋转，使轮毂在横向输送装置上横向移动；

轮毂纵向输送装置包括提供驱动力的第二变频电机6、传递驱动力并承载输送轮毂的皮带5、驱动皮带上下移动的升降装置；升降装置，驱动承载输送轮毂的皮带上下移动，以实现移入横向输送装置上的轮毂，顺利转移至纵向输送皮带上；提供驱动力的第二变频电机6，驱动承载输送轮毂的皮带旋转，使轮毂纵向移出纵向输送装置。

作为本发明的一种具体实施方式，第一变频电机通过第一电机编码器与控制系统信号连接，用于测量轮毂横向输送装置的链条位置，第二变频电机通过第二电机编码器与控制系统信号连接，用于测量轮毂纵向输送装置的皮带位置。控制系统根据用于测量横向输送装置的链条位置的第一电机编码器，计算横向输送链条的位置值，并配合用于轮毂直径测量及定位的测量光幕，计算轮毂的直径和轮毂在轮毂横向输送装置上的停止位置；根据用于测量纵向输送皮带位置的第二电机编码器，计算纵向输送皮带的位置值，并配合用于检测纵向输送装置出轮的出口光电SQ₂，判断轮毂是否移出轮毂纵向输送装置。

如图2所示，本发明实施例的汽车轮毂直径测量定位输送装置的控制方法包括：

步骤1、系统启动，系统自检，确认无异常后，进入待机模式；

步骤2、上位机发出出轮请求信号，系统继续执行前一周期未完程序步，前一周期结束后，向上一工序发出入轮请求信号，启动横向输送装置并标定输送链条位置原点X_ref，开启新的执行周期。

具体的，步骤2包括：

步骤2.1、控制系统接收到上位机发出的出轮请求信号后，首先检索当前控制系统程序步状态，若纵向输送装置上有轮等候，启动纵向输送装置的皮带旋转，当纵向输送装置出口处的出口光电SQ₂检测到有轮毂经过时，系统向上位机传递当前轮毂直径值D、当前轮毂出轮对齐方式及出轮完成信号，并降下纵向输送装置。期间，若上位机未发出暂停或停止出轮信号，输送皮带持续运转N秒钟，出口光电SQ₂仍未检测到有轮经过，则控制系统发出报警并暂停，需人工确认并清除报警；

步骤2.2、执行步骤2.1的同时，控制系统向上一道工序发出入轮请求信号并启动横向输送装置的滚筒旋转，当有轮毂进入横向输送装置并触发横向输送装置入口的入口光电SQ₁时，系统清除入轮请求信号并标定当前输送链条原点位置，X_ref＝0；

步骤3、轮毂横向移动并穿过测量光幕SC 2，计算当前轮毂直径D，根据上位机指示的出轮对齐方式，确定轮毂在横向输送装置上的停止位置值X，当轮毂运行至X位置时，停止滚筒旋转。

具体的：步骤3包括：

步骤3.1、轮毂在旋转滚筒作用下向前移动，当轮毂前边缘进入测量光幕SC的信号区时，控制系统记录当前输送链条位置值X₁＝P₁，并开始轮毂扫描，当轮毂后边缘离开测量光幕SC的信号区时，控制系统再次记录当前输送链条位置值X₂＝P₂，并按式(1)计算当前轮毂直径；

D＝P₂-P₁-C₀(1)

其中，C₀是光幕扫描偏差补偿值，为常数；

步骤3.2、当上位机设定为“出轮中心对齐”时，按式(2)计算轮毂在横向输送装置滚筒上停止的目标位置值；

X₃＝C₁-D/2+P₂＝C₁+P₂/2+P₁/2+C₀/2(2)

其中，C₁是纵向输送皮带装置的横向中心点与测量光幕SC出口边缘之间的距离，为常数；

当轮毂运行至X₃位置时，停止输送滚筒旋转；

可选地，当上位机设定为“出轮右边缘对齐”时(可扩展“出轮左边缘对齐”功能，此处不做详述)，按式(3)计算轮毂在横向输送滚筒上停止的目标位置值；

X₄＝C₂-D+P₂＝C₂-P₂+P₁+C₀)(3)

其中，C₂是纵向输送装置的横向右边缘点与测量光幕SC出口边缘之间的距离，为常数；当轮毂运行至X₄位置时，停止输送滚筒旋转；

步骤4、升起纵向输送皮带，标定输送皮带原点位置值Y_ref，并启动皮带旋转，使轮毂随皮带纵向移动直至出轮。

具体的：步骤4包括：

步骤4.1、升起纵向输送装置的皮带，托起当前轮毂，并标定当前皮带原点位置，Y_ref＝0；

步骤4.2、启动纵向输送皮带向前旋转，当轮毂运行至皮带中间位置时，检测上位机系统出轮请求信号，若无出轮请求信号，输送皮带停止旋转，跳转到程序步骤1，等待出轮请求。

本发明的汽车轮毂直径测量定位输送装置及其控制方法，主要应用于汽车轮毂压铸成型后，进入固熔炉前的直径测量、定位、输送上轮等一系列工艺过程，具有机械结构简单，控制算法模块化、多样化，利用高精度测量光幕流动测量，测量精度高、测量速度快、鲁棒性好，同时可满足多种入炉需求，充分利用固熔炉空间，综合效率大大提高等特点。

Claims (8)

1.汽车轮毂直径测量定位输送装置，其特征在于，包括横向输送装置、纵向输送装置、上位机和控制系统，所述横向输送装置的入口设置入口光电，其上侧设置有用于轮毂直径测量及定位的测量光幕，横向输送装置将轮毂输送至一定位置，纵向输送装置将轮毂输送移出，所述纵向输送装置的出口设置有出口光电。

2.如权利要求1所述的汽车轮毂直径测量定位输送装置，其特征在于，所述横向输送装置包括提供驱动力的第一变频电机、传递所述驱动力的链条以及承载输送轮毂的滚筒；

所述纵向输送装置包括提供驱动力的第二变频电机、传递所述驱动力并承载输送轮毂的皮带、驱动所述皮带上下移动的升降装置。

3.如权利要求2所述的汽车轮毂直径测量定位输送装置，其特征在于：所述第一变频电机通过第一电机编码器与控制系统信号连接，用于测量所述横向输送装置的链条位置，所述第二变频电机通过第二电机编码器与控制系统信号连接，用于测量所述纵向输送装置的皮带位置。

4.汽车轮毂直径测量定位输送装置的控制方法，其特征在于，是根据权利要求1-3任一项所述的汽车轮毂直径测量定位输送装置实现的，包括以下步骤：

S1、系统启动，系统自检，确认无异常后，进入待机模式；

S2、上位机发出出轮请求信号，系统继续执行前一周期未完程序步，前一周期结束后，向上一工序发出入轮请求信号，启动横向输送装置并标定输送链条位置原点X_ref，开启新的执行周期；

S3、轮毂横向移动并穿过测量光幕，计算当前轮毂直径D，根据上位机指示的出轮对齐方式，确定轮毂在横向输送装置上的停止位置值X，当轮毂运行至X位置时，停止横向输送装置运转；

S4、升起纵向输送装置，标定输送皮带原点位置值Y_ref，并启动皮带旋转，使轮毂随皮带纵向移动直至出轮。

5.如权利要求4所述的汽车轮毂直径测量定位输送装置的控制方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

S21、控制系统接收到上位机发出的出轮请求信号后，首先检索当前控制系统程序步状态，若纵向输送装置上有轮等候，启动纵向输送装置的皮带旋转，当纵向输送装置出口处的出口光电检测到有轮毂经过时，系统向上位机传递当前轮毂直径值D、当前轮毂出轮对齐方式及出轮完成信号，并降下纵向输送装置；期间，若上位机未发出暂停或停止出轮信号，输送皮带持续运转N秒钟，出口光电仍未检测到有轮经过，则控制系统发出报警并暂停，需人工确认并清除报警；

S22、执行步骤S21的同时，控制系统向上一道工序发出入轮请求信号并启动横向输送装置的滚筒旋转，当有轮毂进入横向输送装置并触发横向输送装置入口的入口光电时，系统清除入轮请求信号并标定当前输送链条原点位置，X_ref＝0。

6.如权利要求4所述的汽车轮毂直径测量定位输送装置的控制方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

S31、轮毂在旋转滚筒作用下向前移动，当轮毂前边缘进入测量光幕的信号区时，控制系统记录当前输送链条位置值X₁＝P₁，并开始轮毂扫描，当轮毂后边缘离开测量光幕的信号区时，控制系统再次记录当前输送链条位置值X₂＝P₂，并按式(1)计算当前轮毂直径；

D＝P₂-P₁-C₀ (1)

其中，C₀是测量光幕扫描偏差补偿值，为常数；

S32、当上位机设定为“出轮中心对齐”时，按式(2)计算轮毂在横向输送装置上停止的目标位置值；

X₃＝C₁-D/2+P₂＝C₁+P₂/2+P₁/2+C₀/2 (2)

其中，C₁是纵向输送装置的横向中心点与测量光幕出口边缘之间的距离，为常数；

当轮毂运行至X₃位置时，停止输送滚筒旋转。

7.如权利要求6所述的汽车轮毂直径测量定位输送装置的控制方法，其特征在于，所述步骤S32中，当上位机设定为“出轮右边缘对齐”时，按式(3)计算轮毂在横向输送装置上停止的目标位置值；

X₄＝C₂-D+P₂＝C₂-P₂+P₁+C₀ (3)

其中，C₂是纵向输送装置的横向右边缘点与测量光幕出口边缘之间的距离，为常数；当轮毂运行至X₄位置时，停止输送滚筒旋转。

8.如权利要求4所述的汽车轮毂直径测量定位输送装置的控制方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：

S41、升起纵向输送装置的皮带，托起当前轮毂，并标定当前皮带原点位置，Y_ref＝0；

S42、启动纵向输送装置的皮带向前旋转，当轮毂运行至皮带中间位置时，检测上位机系统出轮请求信号，若无出轮请求信号，输送皮带停止旋转，跳转到程序步S1，等待出轮请求。

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