CN113977286B - 小型挖掘机平衡重打磨钻孔一体装备及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了小型挖掘机平衡重打磨钻孔一体装备及控制方法，该一体装备包括载台，载台包括套体和板体，板体的承载面为圆形且内嵌于套体中，套体为固定状态，板体能受驱动在套体内发生相对转动，套体上安装有两个不重合的第一测距器，且第一测距器的测距起始点落在板体的边缘上，两个第一测距器的测量方向均经过板体的中心，载台的正上方设置有状态捕捉器。本发明可以将平衡重放置在载台上后进行自动调节校正平衡重的位置使其摆正，使其位置处于可加工的状态，解决大吨位平衡重放置后难以通过移动校正并定位的问题；同时还能基于调整结果进一步建立加工坐标，帮助准确完成小型挖掘机平衡重打磨钻孔的工作。
Description
技术领域
本发明属于平衡重制造技术领域，特别涉及小型挖掘机平衡重打磨钻孔一体装备及控制方法。
背景技术
平衡重通常装配在工业机械上用于平衡货物的质量，如小型挖掘机的后部通常设有平衡重。平衡重通过浇铸后表面会存在毛刺等瑕疵，需要通过后续的打磨及钻孔等工序才能使用。由于打磨和钻孔对于定位精度和操作精度要求不一样，通常钻孔的定位精度和操作精度要高于打磨，因此打磨和钻孔常被分别在两个工序上完成，进而也需要两套装备分别对平衡重进行定位和加工，同时也需要增加转运装置在两套装备之间进行转运，效率极低；再有平衡重的质量可达数吨，很难实现移动调整定位，因此钻孔时对平衡重的定位精度也要求很高。
发明内容
本发明针对上述现有技术的存在的问题，提供小型挖掘机平衡重打磨钻孔一体装备及控制方法。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
小型挖掘机平衡重打磨钻孔一体装备，包括用于放置平衡重并对其进行校准定位的载台，所述载台包括套体和板体，所述板体的承载面为圆形且内嵌于套体中，所述套体为固定状态，所述板体能受驱动在套体内发生相对转动，所述套体上安装有两个不重合的第一测距器，且所述第一测距器的测距起始点落在板体的边缘上，两个所述第一测距器的测量方向均经过板体的中心，所述载台的正上方设置有用于捕捉平衡重放置在板体上放置状态的状态捕捉器。
进一步的，所述状态捕捉器为CCD相机。
进一步的，所述状态捕捉器为连续设置的若干个测距仪，且该连续设置的若干个测距仪连线在板体上的投影与板体的直径重合。
进一步的，所述套体上还安装有第二测距器和第三测距器，所述第二测距器和第三测距器的测量起始点落在板体的边缘上，且所述第二测距器和第三测距器的测量方向均经过板体的中心，所述第二测距器和第三测距器的测量方向相互垂直，两个所述第一测距器对称分布在第二测距器的两侧。
本发明还提供小型挖掘机平衡重打磨钻孔一体装备的控制方法，所述控制方法用于调整控制平衡重在上述载台上的位置，该控制方法包括如下步骤：
S100、将平衡重置于载台上，开启状态捕捉器，捕捉平衡重放置在载台的状态；
S200、同时打开两个第一测距器，并驱动板体转动，在板体转动的同时，第一测距器始终监测结果，当两个第一测距器的监测检测结果一致时，停止驱动板体转动，再次启动状态捕捉器捕捉平衡重的状态，判断两个第一测距器是否位于平衡重的同侧，若是则执行S300，若不是，则再次驱动板体转动，直至两个第一测距器的监测检测结果再次一致，并通过状态捕捉器确认两个第一测距器位于平衡重的同侧；
S300、判断平衡重的弧面是否朝向第一测距器，若否则执行S400，若是则动板体转动180°；
S400、开启第二测距器和第三测距器，分别获取第二测距器和第三测距器的测量值a、b，以第二测距器和第三测距器所在位置与板体边缘的切线为X、Y坐标轴，以垂直于板体方向为Z坐标轴建立坐标系，该坐标系的X、Y所成面与板体重合，以a、b为补偿值，输入平衡重的尺寸信息，获得平衡重的加工坐标。
进一步的，所述步骤S200中判断两个第一测距器是否位于平衡重的同侧的方法为：
将状态捕捉器设置成CCD相机，获取二值图像，该二值图像中平衡重及第一测距器的灰度值相同，判断两个第一测距器连线与平衡重的相邻两直边缘延伸线是否均相交，若是则两个第一测距器不位于平衡重的同侧。
进一步的，所述步骤S300中判断平衡重的弧面是否朝向第一测距器的方法为：
将状态捕捉器设置成CCD相机，获取二值图像，提取平衡重的边缘信息并建立坐标系，以第一测距器为参考，两个第一测距器的连线平行于坐标系中的任一轴，取靠近第一测距器的边缘上任意三点，获取坐标信息，判断该三点的坐标信息中是否同时具有一轴相同值，若是则平衡重的弧面没有朝向第一测距器。
本发明的有益效果为：本发明通过小型挖掘机平衡重打磨钻孔一体装备的加工台的结构设计，以及对应的控制方法，可以将平衡重放置在载台上后进行自动调节校正平衡重的位置使其摆正，使其位置处于可加工的状态，解决大吨位平衡重放置后难以通过移动校正并定位的问题；同时还能基于调整结果进一步建立加工坐标，帮助准确完成小型挖掘机平衡重打磨钻孔的工作。
附图说明
图1为本发明小型挖掘机平衡重的结构示意图；
图2为载台的结构示意图；
图3为状态一的示意图；
图4为状态二的示意图；
图5为两个第一测距器不位于平衡重同侧的示意图；
图6为两个第一测距器位于平衡重同侧的示意图；
图7为加工坐标建立时的状态示意图；
图8为加工坐标建立前平衡重反向的状态示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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作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。
实施例1
如图1所示，为本发明小型挖掘机平衡重的结构图，该平衡重为块状，由五个平面和一个弧面构成。
如图2和3所示，为小型挖掘机平衡重打磨钻孔一体装备的加工台的结构示意图，该加工台包括载台100，载台100的承载面为圆形，该载台100包括环状的套体110和板体120，板体120内嵌于套体110中，套体110固定不动，板体120可受驱动在套体110内发生相对转动，例如采用现有的伺服电机、齿轮配合进行驱动，套体110上安装有两个不重合的第一测距器200，第一测距器200的起始点落在板体120的边缘上，且第一测距器200的测量方向经过板体120的中心，载台100的正上方设置有状态捕捉器300，该状态捕捉器300用于捕捉平衡重放置在板体120上的放置状态，进而便于建立平衡重的加工坐标。
对应于上述的小型挖掘机平衡重打磨钻孔一体装备，本实施例还提供了相应的平衡重位置调整控制方法，该方法包括如下步骤：
S100、将平衡重放置于载台100上，开启状态捕捉器300，捕捉平衡重放置在载台100的状态，由于平衡重具有弧面，因此平衡重放置在载台100上后具有两种状态：状态一为平衡重的弧面位于侧方，状态二为平衡重的弧面位于顶部。
S200、如图3所示为状态一，如图4所示为状态二，同时打开两个第一测距器200，并驱动板体120转动，在板体120转动的同时，第一测距器200始终监测结果，当两个第一测距器200的监测检测结果一致时，停止驱动板体120转动，再次启动状态捕捉器300捕捉平衡重的状态，判断两个第一测距器200是否位于平衡重的同侧，若是则可以进行后续的坐标系建立，若不是，则需要再次驱动板体120转动，直至两个第一测距器200的监测检测结果再次一致，并通过状态捕捉器300确认两个第一测距器200位于平衡重的同侧。
上述方法的步骤S100中状态一或状态二的捕捉方法有两种：
其一，将状态捕捉器300设置成CCD相机，通过CCD相机捕捉图像，将该图像转化成二值图像，由于只有平衡重与板体120两种物体，因而可以很便捷地将图像转化成灰度图像，转换成灰度图像后，平衡重占有一定范围的灰度值，如0～50，板体120占有一定范围的灰度值，如200～230，此时只需要去50与200之间任一灰度值作为比较值如100，将大于100的灰度值取255，将小于100的灰度值取0，从而得到轮廓较为清晰的二值图像，该二值图像中平衡重占白，只要读取其边缘信息，存在弧度边缘即判定为状态一，不存在弧度边缘即判定为状态二。
其二，将状态捕捉器300设置成连续设置的若干个测距仪，且该连续设置的若干个测距仪连线在板体120上的投影与板体120的直径重合，通过驱动板体120转动，并同时打开状态捕捉器300，判断所有测距仪所测得数据的连续段是否存在明显波动，由于状态一时，测距仪只能测得与板体120之间的距离以及与平衡重之间的距离，当测距仪测得与板体120之间的距离时，所测得数据为连续的恒定值，当测距仪突然测到与平衡重之间的距离时，由于平衡重具有厚度，所测得数据会发生跃迁，平衡重的顶部为平面，跃迁后所测得数据仍然为连续的恒定值，故测距仪所测得数据的连续段是不会存在明显波动；而当状态二时，平衡重的顶部为弧面，测距仪所测得数据会发生明显的波动，因此，当出现明显波动的连续段时，即可判定状态二，否则判定为状态一。
上述方法的步骤S200中判断两个第一测距器200是否位于平衡重的同侧的方法为：
将状态捕捉器300设置成CCD相机，通过CCD相机捕捉图像，将该图像转化成二值图像。该二值图像中，平衡重及第一测距器200取相同灰度值0，板体120取相同灰度值255，由于两个第一测距器200是相对独立的，将两个第一测距器200通过直线连接，并将平衡重在二值图像中的相邻两直边缘延伸所成直线，判断相邻两边缘延伸所成直线是否均与两个第一测距器200所连直线相交，如图5所示，若相交，则判定两个第一测距器200不位于平衡重的同侧，如图6所示，若相邻两边缘延伸所成直线中只有一条直线与两个第一测距器200所连直线相交，则判定两个第一测距器200位于平衡重的同侧，需要说明的是，本发明中平衡重的基本胚体为长方体，即除弧面外的相邻面是垂直的。
根据本实施例的记载，通过小型挖掘机平衡重打磨钻孔一体装备的加工台的结构设计，以及对应的控制方法，可以将平衡重放置在载台100上后进行自动调节校正平衡重的位置使其摆正，使其位置处于可加工的状态，解决大吨位平衡重放置后难以通过移动校正并定位的问题。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上，进一步提供小型挖掘机平衡重打磨钻孔一体装备的结构，使其可以在平衡重位置校正后，实现加工坐标建立，进而便于控制打磨及钻孔部件对平衡重进行准确的打磨和钻孔操作。
如图7所示，套体110上还安装有第二测距器400和第三测距器500，第二测距器400和第三测距器500的测量起始点落在板体120的边缘上，且第二测距器400和第三测距器500的测量方向均经过板体120的中心，第二测距器400和第三测距器500的测量方向相互垂直，两个第一测距器200对称分布在第二测距器400的两侧。
当经过实施例1的校正后，通过本实施例进行加工坐标建立，具体步骤为：开启第二测距器400和第三测距器500，经过校正后，第二测距器400和第三测距器500的测量方向是垂直于平衡重的侧壁的，故第二测距器400和第三测距器500可直接测出平衡重的侧壁与板体120的边缘的距离。
以第二测距器400和第三测距器500所在位置与板体120边缘的切线为X、Y坐标轴，以垂直于板体120方向为Z坐标轴建立坐标系，X、Y所成面与板体120重合，例如第二测距器400所测距离为a，第三测距器500所测距离为b，则平衡重在该坐标系中离原点最近的点的坐标为(b，a，0)，通过输入平衡重的尺寸信息即可直接获得平衡重的加工坐标，例如平衡重的长为L，则平衡重的另一点坐标为(b+L，a，0)，依次类推，获得平衡重的加工坐标后，便可以在该基础上直接进行打磨和钻孔加工。
另外，判定两个第一测距器200位于平衡重的同侧还会存在如图8所示的状态，即平衡重的弧面对称轴与两个第一测距器200的对称轴重合，且弧面朝向第一测距器200，因此，在建立加工坐标之前，需要在状态判定时确定弧面的位置，若弧面朝向第一测距器200，则在建立加工坐标之前驱动板体120转动180°即可。
判断弧面是否朝向第一测距器200的方法为：
在二值图像中提取平衡重的边缘信息，以第一测距器200为参考，建立坐标系，两个第一测距器200的连线平行于坐标系中的任一轴，取靠近第一测距器200的边缘上任意三点，获取坐标信息，当该三点的坐标信息中不同时具有一轴相同值，则判定弧面朝向第一测距器200，如(a,b)、(a,c)、(m,n)，当该三点的坐标信息中同时具有一轴相同值，如(a,b)、(c,b)、(d,b)。
需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.小型挖掘机平衡重打磨钻孔一体装备，其特征在于，包括用于放置平衡重并对其进行校准定位的载台(100)，所述载台(100)包括套体(110)和板体(120)，所述板体(120)的承载面为圆形且内嵌于套体(110)中，所述套体(110)为固定状态，所述板体(120)能受驱动在套体(110)内发生相对转动，所述套体(110)上安装有两个不重合的第一测距器(200)，且所述第一测距器(200)的测距起始点落在板体(120)的边缘上，两个所述第一测距器(200)的测量方向均经过板体(120)的中心，所述载台(100)的正上方设置有用于捕捉平衡重放置在板体(120)上放置状态的状态捕捉器(300)。
2.根据权利要求1所述的小型挖掘机平衡重打磨钻孔一体装备，其特征在于，所述状态捕捉器(300)为CCD相机。
3.根据权利要求1所述的小型挖掘机平衡重打磨钻孔一体装备，其特征在于，所述状态捕捉器(300)为连续设置的若干个测距仪，且该连续设置的若干个测距仪连线在板体(120)上的投影与板体(120)的直径重合。
4.根据权利要求1～3中任一所述的小型挖掘机平衡重打磨钻孔一体装备，其特征在于，所述套体(110)上还安装有第二测距器(400)和第三测距器(500)，所述第二测距器(400)和第三测距器(500)的测量起始点落在板体(120)的边缘上，且所述第二测距器(400)和第三测距器(500)的测量方向均经过板体(120)的中心，所述第二测距器(400)和第三测距器(500)的测量方向相互垂直，两个所述第一测距器(200)对称分布在第二测距器(400)的两侧。
5.小型挖掘机平衡重打磨钻孔一体装备的控制方法，其特征在于，所述控制方法用于调整控制平衡重在如权利要求4所述的载台(100)上的位置，该控制方法包括如下步骤：
S100、将平衡重置于载台(100)上，开启状态捕捉器(300)，捕捉平衡重放置在载台(100)的状态；
S200、同时打开两个第一测距器(200)，并驱动板体(120)转动，在板体(120)转动的同时，第一测距器(200)始终监测结果，当两个第一测距器(200)的监测检测结果一致时，停止驱动板体(120)转动，再次启动状态捕捉器(300)捕捉平衡重的状态，判断两个第一测距器(200)是否位于平衡重的同侧，若是则执行S300，若不是，则再次驱动板体(120)转动，直至两个第一测距器(200)的监测检测结果再次一致，并通过状态捕捉器(300)确认两个第一测距器(200)位于平衡重的同侧；
S300、判断平衡重的弧面是否朝向第一测距器(200)，若否则执行S400，若是则动板体(120)转动180°；
S400、开启第二测距器(400)和第三测距器(500)，分别获取第二测距器(400)和第三测距器(500)的测量值a、b，以第二测距器(400)和第三测距器(500)所在位置与板体(120)边缘的切线为X、Y坐标轴，以垂直于板体(120)方向为Z坐标轴建立坐标系，该坐标系的X、Y所成面与板体(120)重合，以a、b为补偿值，输入平衡重的尺寸信息，获得平衡重的加工坐标。
6.根据权利要求5所述的小型挖掘机平衡重打磨钻孔一体装备的控制方法，其特征在于，所述步骤S200中判断两个第一测距器(200)是否位于平衡重的同侧的方法为：
将状态捕捉器(300)设置成CCD相机，获取二值图像，该二值图像中平衡重及第一测距器(200)的灰度值相同，判断两个第一测距器(200)连线与平衡重的相邻两直边缘延伸线是否均相交，若是则两个第一测距器(200)不位于平衡重的同侧。
7.根据权利要求5所述的小型挖掘机平衡重打磨钻孔一体装备的控制方法，其特征在于，所述步骤S300中判断平衡重的弧面是否朝向第一测距器(200)的方法为：
将状态捕捉器(300)设置成CCD相机，获取二值图像，提取平衡重的边缘信息并建立坐标系，以第一测距器(200)为参考，两个第一测距器(200)的连线平行于坐标系中的任一轴，取靠近第一测距器(200)的边缘上任意三点，获取坐标信息，判断该三点的坐标信息中是否同时具有一轴相同值，若是则平衡重的弧面没有朝向第一测距器(200)。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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Effective date of registration: 20230911 Address after: 237000 No. 188, Changhuai Road, Jin'an District, Lu'an City, Anhui Province Applicant after: Anhui Heli (Lu'an) Casting Co.,Ltd. Address before: 230000 No.98 Hezhang Road, Hefei Economic and Technological Development Zone, Anhui Province Applicant before: HEFEI CASTING & FORGING FACTORY, ANHUI HELI Co. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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