CN114178959A

CN114178959A - 一种双工位轮毂自动打磨系统

Info

Publication number: CN114178959A
Application number: CN202111571382.XA
Authority: CN
Inventors: 庄金雷; 王飞阳; 麻威强; 车景国; 田新杰
Original assignee: Wuhu Robot Technology Research Institute of Harbin Institute of Technology
Current assignee: Wuhu Robot Technology Research Institute of Harbin Institute of Technology
Priority date: 2021-12-21
Filing date: 2021-12-21
Publication date: 2022-03-15

Abstract

一种双工位轮毂自动打磨系统，属于轮毂打磨技术领域，该双工位轮毂自动打磨系统，包括机架，机架的中部设置有用于安装打磨机器人的控制仓，机架的两端分别设置有可自动启闭的操作仓，每个操作仓内设置有打磨工位，本发明的有益效果是，本发明实现了轮毂的双工位连续打磨，而且轮毂入料、定位、识别、打磨、出料自动进行，提高了打磨的通用性、打磨效率和打磨精度。

Description

一种双工位轮毂自动打磨系统

技术领域

本发明涉及轮毂打磨技术领域，尤其涉及一种双工位轮毂自动打磨系统。

背景技术

在铝合金轮毂生产过程中，会在相应的部位产生飞边、毛刺等表面缺陷。由于采用人工的方法来去除这些残留毛刺所存在的耗时耗力、无法保证质量的问题，因此提高打磨精度、效率等是轮毂打磨过程中需要解决的主要问题。由于轮毂的型号尺寸不同，且轮毂在加工过程中存在一些加工误差，因此如何提高打磨设备的智能型和通用性成为研发的热点方向。

目前虽然存在自动打磨设备，但是存在以下问题：第一，当一个轮毂打磨完成后，需要将下一个轮毂运输到打磨工位，对轮毂进行检测识别后才能进行打磨操作，使打磨操作不连续，打磨效率较低。第二，现有的打磨设备一般为敞开式的结构，在打磨的过程中打磨掉的金属碎屑四处飞溅，使操作环境较差，而且影响周围设备的精度及使用寿命。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种双工位轮毂自动打磨系统，实现了双工位连续打磨，而且轮毂入料、定位、识别、打磨、出料自动进行，提高了打磨效率，使轮毂在密封操作仓进行打磨，提高了打磨精度。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述双工位轮毂自动打磨系统，包括机架，所述机架的中部设置有用于安装打磨机器人的控制仓，所述机架的两端分别设置有可自动启闭的操作仓，每个操作仓内设置有打磨工位。

所述操作仓包括安装在机架端部的防护罩Ⅰ，所述防护罩Ⅰ与所述控制仓密封相连，所述防护罩Ⅰ相对的两侧分别设置有自动升降门。

所述操作仓的底部设置有可抽拉的废料仓，所述废料仓与所述操作仓相连通。

所述控制仓包括安装在所述机架中部的防护罩Ⅱ，所述防护罩Ⅱ与防护罩Ⅰ密封相连，所述控制仓的底部设置有电气控制柜，所述防护罩Ⅱ上设置有与所述电气控制柜电连接的操作面板。

所述打磨工位上设置有用于输送轮毂的输送线和采集轮毂顶面图像的视觉装置，两个打磨工位的视觉装置和输送线通过PLC控制单元与打磨机器人相连以实现连续打磨。

所述打磨系统还包括顶部光源和底部光源，顶部光源和所述视觉装置位于轮毂的上方，底部光源位于轮毂的下方。

所述视觉装置包括工业相机，所述工业相机的镜头下方设置所述顶部光源。

所述输送线上设置有将轮毂夹紧定位的夹紧机构，所述夹紧机构包括安装在所述输送线中部的导向座，所述导向座的两端分别通过驱动部件滑动连接有滑动板，所述滑动板的外端分别安装有两个用于夹紧轮毂外缘的夹爪。

所述防护罩Ⅰ两侧的开口处设置有检测轮毂进出信号的位置传感器Ⅰ和位置传感器Ⅱ，输送线上与夹紧机构相对的一侧设置位置传感器Ⅲ，位置传感器Ⅰ、位置传感器Ⅱ、位置传感器Ⅲ、夹紧机构、打磨机器人通过PLC控制单元与两个自动升降门相连以实现轮毂顺利进出打磨工位。

所述导向座的中部安装所述底部光源，所述底部光源的中部设置有环形吹气头。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过在机架的中部设置打磨机器人，在机架的两端设置自动启闭的操作仓用于布置打磨工位，使一个轮毂打磨的过程中，另一个轮毂可进行提前定位、识别以等待打磨，当一个轮毂打磨完成后，可立即对另一个轮毂进行打磨，实现了双工位连续打磨；而且通过设置的控制仓和操作仓，使轮毂的打磨操作在封闭的空间内，避免了外界光线的干扰，可提高识别的精度，而且避免了打磨产生的金属碎屑四处飞溅而影响周围环境的问题。

2、本发明通过视觉装置配合顶部光源可对轮毂进行型号识别及定位，打磨机器人根据轮毂型号可自动切换打磨程序进行打磨，可解决生产过程中的不同型号的轮毂混线打磨。

3、本发明通过视觉装置配合顶部光源可对气门芯进行粗定位，通过视觉装置配合底部光源可对轮毂扇区边线进行精定位，使用轮毂扇区边线作为定位角度基准，发送给打磨机器人进行打磨，打磨轨迹和打磨效果较好。

综上，本发明实现了轮毂的双工位连续打磨，而且轮毂入料、定位、识别、打磨、出料自动进行，提高了打磨的通用性、打磨效率和打磨精度。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明的外部结构示意图；

图2为本发明的内部结构示意图；

图3为本发明中输送线的结构示意图；

上述图中的标记均为：1.机架，2.打磨机器人，3.控制仓，31.防护罩Ⅱ，4.操作仓，41.防护罩Ⅰ，5.打磨工位，51.输送线，52.视觉装置，53.夹紧机构，531.导向座，532.滑动板，533.夹爪，6.自动升降门，7.废料仓，8.电气控制柜，9.操作面板，10.顶部光源，11.底部光源，12.位置传感器Ⅰ，13.位置传感器Ⅱ，14.位置传感器Ⅲ，15.环形吹气头。

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中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明具体的实施方案为：如图1和图2所示，一种双工位轮毂自动打磨系统，包括机架1，机架1的中部设置有用于安装打磨机器人2的控制仓3，机架1的两端分别设置有可自动启闭的操作仓4，每个操作仓4内设置有打磨工位5，使一个轮毂打磨的过程中，另一个轮毂可进行提前定位、识别以等待打磨，当一个轮毂打磨完成后，可立即对另一个轮毂进行打磨，实现了双工位连续打磨；而且通过设置的控制仓3和操作仓4，使轮毂的打磨操作在封闭的空间内，避免了外界光线的干扰，可提高识别的精度，而且避免了打磨产生的金属碎屑四处飞溅而影响周围环境的问题。

具体地，其中的操作仓4包括安装在机架1端部的防护罩Ⅰ41，该防护罩Ⅰ41与控制仓3密封相连，防护罩Ⅰ41相对的两侧分别设置有自动升降门6，自动升降门6可由气缸或液压缸驱动完成启闭动作，自动升降门6的打开为轮毂运送到打磨工位5或由打磨工位5向外运输提供了运输通道，当轮毂到达打磨工位5后，自动升降门6关闭，可使轮毂的打磨操作在封闭的空间内，避免了外界光线的干扰，提高了识别的精度。

具体地，其中的操作仓4的底部设置有可抽拉的废料仓7，废料仓7与操作仓4相连通，使轮毂打磨的金属废料进入废料仓7内，可定期清理废料仓7，避免了废料四处飞溅而不容易清理的问题。

具体地，其中的控制仓3包括安装在机架1中部的防护罩Ⅱ31，防护罩Ⅱ31与防护罩Ⅰ41密封相连，控制仓3的底部设置有电气控制柜8，防护罩Ⅱ31上设置有与电气控制柜8电连接的操作面板9，使整体布置更加合理，通过操作面板9方便人机交互操作。

具体地，如图2和图3所示，其中的打磨工位5上设置有用于输送轮毂的输送线51和采集轮毂顶面图像的视觉装置52，轮毂的中心轴线竖直，使轮毂平放在输送线51上进行输送，该输送线51为滚筒式输送机，两个打磨工位5的视觉装置52和输送线51通过PLC控制单元与打磨机器人2相连以实现连续打磨，其中的PLC控制单元设置在电气控制柜8内。当其中一个轮毂在输送线51的作用下输送到位后，该打磨工位5上的视觉装置52识别轮毂的型号和轮毂的顶面轮廓信号后传输给PLC控制单元，PLC控制单元根据识别信息自动切换打磨程序来驱动打磨机器人2进行打磨，在轮毂打磨的过程中，另一个轮毂在相应输送线51的输送下到位，并通过对应的视觉装置52进行提前定位、识别以等待打磨，当一个轮毂打磨完成后，PLC控制单元调整打磨程序后控制打磨机器人2立即对另一个轮毂进行打磨，实现了双工位连续打磨。

具体地，其中的打磨系统还包括顶部光源10和底部光源11，顶部光源10和视觉装置52位于轮毂的上方，视觉装置52包括工业相机，工业相机用于采集轮毂顶面的图像，工业相机的镜头下方设置顶部光源10，顶部光源10可对轮毂的顶面进行照明，保证了轮毂顶面图像的清晰度，其中的顶部光源10可通过气缸或液压缸带动以实现上下升降，可适应不同型号轮毂的顶面图像采集，可清晰显示轮毂顶面的定位点，保证了轮毂顶面图像采集的清晰度，保证了较好的打磨效果；其中的底部光源11位于轮毂的下方，利用背光照明，可保证轮毂扇区边线的清晰度。

具体地，如图3所示，其中的输送线51上设置有将轮毂夹紧定位的夹紧机构53，该夹紧机构53包括安装在输送线51中部的导向座531，导向座531的两端分别通过驱动部件滑动连接有滑动板532，滑动板532的外端分别安装有两个用于夹紧轮毂外缘的夹爪533。该驱动部件可设置为气缸、液压缸、电缸等伸缩驱动部件，该驱动部件也可设置为电机和滚珠丝杆机构，其中的滚珠丝杆机构的螺纹杆为双向螺纹杆，两个滑动板532分别与双向螺纹杆的两段螺纹段相连。通过驱动部件带动两个滑动板532相对运动，使夹爪533夹紧在轮毂的外缘实现轮毂的定位。导向座531的中部安装底部光源11，底部光源11的中部设置有环形吹气头15，环形吹气头15通过吹气管道与高压气泵相连，吹气管道内设置开关阀，在轮毂打磨完成后，PLC控制单元控制开关阀开启，控制高压气泵开启后，向环形吹气头15供气，从而对底部光源11表面的金属屑进行清理，避免金属屑对底部光源11的影响。

具体地，如图1～图3所示，其中的防护罩Ⅰ41两侧的开口处设置有检测轮毂进出信号的位置传感器Ⅰ12和位置传感器Ⅱ13，输送线51上与夹紧机构53相对的一侧设置位置传感器Ⅲ14，位置传感器Ⅰ12、位置传感器Ⅱ13、位置传感器Ⅲ14、夹紧机构53、打磨机器人2通过PLC控制单元与两个自动升降门6相连以实现轮毂顺利进出打磨工位5。当轮毂在运输的过程中到达防护罩Ⅰ41的一侧，位置传感器感Ⅰ感应到到位信号后，PLC控制单元控制对应的自动升降门6开启，轮毂在输送线51的作用下到达夹紧机构53处，位置传感器Ⅲ14感应到到位信号后，PLC控制单元控制对应的自动升降门6关闭；当视觉装置52识别轮毂的型号和轮毂的顶面轮廓信号后传输给PLC控制单元，PLC控制单元根据识别信息自动切换打磨程序来驱动打磨机器人2进行打磨；打磨完成后，PLC控制单元控制夹紧机构53回位，同时，PLC控制单元控制另一个自动升降门6打开，输送线51动作将打磨好的轮毂向外输送，当位置传感器Ⅱ13感应轮毂到位信号后消失时，PLC控制单元控制自动升降门6关闭，实现了轮毂打磨的自动化操作。

运用上述打磨系统对轮毂进行打磨的过程如下：

1)自动升降门6打开，输送线51将轮毂输送至机架1一端的打磨工位5后，夹紧机构53对轮毂进行夹紧，使轮毂固定在输送线51的中心处，同时自动升降门6关闭。

2)顶部光源10打开，工业相机拍照，采集轮毂顶面图像，进行轮毂型号识别；工业相机向下移动，使工业相机移动到设定高度位置，顶部光源10处于打开状态，工业相机再次对轮毂顶面拍照，采集轮毂顶面图像，对轮毂的气门芯定位，将参考点与气门芯的连线与基准线之间的夹角确定为扇区边线角度，参考点为人工选定的点，且位于气门芯的扇区区域；顶部光源10关闭，底部光源11打开，工业相机对轮毂再次拍照，进行轮毂扇区边线定位。

3)工业相机将扇区边线轮廓和角度信息发送给PLC控制单元，PLC控制单元控制打磨机器人2进行轨迹打磨。

4)在打磨的过程中，对进入机架1另一端的打磨工位5中的轮毂进行定位，采集轮毂的顶面图像及对轮毂的扇区边线定位。采集完成后将打磨工位5中的轮毂型号及扇区边线角度信息发送给PLC控制单元，等待打磨。

5)当正在打磨的打磨工位5上的轮毂打磨完成后，PLC控制单元根据轮毂型号调整打磨程序，然后PLC控制单元控制打磨机器人2对正在等待打磨的打磨工位5的轮毂进行打磨，同时自动升降门6打开，完成打磨的轮毂通过输送线51流出，开始进行下一轮毂的流入及定位识别。

以上所述，只是用图解说明本发明的一些原理，本说明书并非是要将本发明局限在所示所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims

1.一种双工位轮毂自动打磨系统，其特征在于，包括机架，所述机架的中部设置有用于安装打磨机器人的控制仓，所述机架的两端分别设置有可自动启闭的操作仓，每个操作仓内设置有打磨工位。

2.根据权利要求1所述的双工位轮毂自动打磨系统，其特征在于：所述操作仓包括安装在机架端部的防护罩Ⅰ，所述防护罩Ⅰ与所述控制仓密封相连，所述防护罩Ⅰ相对的两侧分别设置有自动升降门。

3.根据权利要求1所述的双工位轮毂自动打磨系统，其特征在于：所述操作仓的底部设置有可抽拉的废料仓，所述废料仓与所述操作仓相连通。

4.根据权利要求2所述的双工位轮毂自动打磨系统，其特征在于：所述控制仓包括安装在所述机架中部的防护罩Ⅱ，所述防护罩Ⅱ与防护罩Ⅰ密封相连，所述控制仓的底部设置有电气控制柜，所述防护罩Ⅱ上设置有与所述电气控制柜电连接的操作面板。

5.根据权利要求2～4任意一项所述的双工位轮毂自动打磨系统，其特征在于：所述打磨工位上设置有用于输送轮毂的输送线和采集轮毂顶面图像的视觉装置，两个打磨工位的视觉装置和输送线通过PLC控制单元与打磨机器人相连以实现连续打磨。

6.根据权利要求5所述的双工位轮毂自动打磨系统，其特征在于：所述打磨系统还包括顶部光源和底部光源，顶部光源和所述视觉装置位于轮毂的上方，底部光源位于轮毂的下方。

7.根据权利要求6所述的双工位轮毂自动打磨系统，其特征在于：所述视觉装置包括工业相机，所述工业相机的镜头下方设置所述顶部光源。

8.根据权利要求6所述的双工位轮毂自动打磨系统，其特征在于：所述输送线上设置有将轮毂夹紧定位的夹紧机构，所述夹紧机构包括安装在所述输送线中部的导向座，所述导向座的两端分别通过驱动部件滑动连接有滑动板，所述滑动板的外端分别安装有两个用于夹紧轮毂外缘的夹爪。

9.根据权利要求8所述的双工位轮毂自动打磨系统，其特征在于：所述防护罩Ⅰ两侧的开口处设置有检测轮毂进出信号的位置传感器Ⅰ和位置传感器Ⅱ，输送线上与夹紧机构相对的一侧设置位置传感器Ⅲ，位置传感器Ⅰ、位置传感器Ⅱ、位置传感器Ⅲ、夹紧机构、打磨机器人通过PLC控制单元与两个自动升降门相连以实现轮毂顺利进出打磨工位。

10.根据权利要求8所述的双工位轮毂自动打磨系统，其特征在于：所述导向座的中部安装所述底部光源，所述底部光源的中部设置有环形吹气头。