CN205748263U - 人工智能钣金件生产系统的在线检测单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种人工智能钣金件生产系统的在线检测单元，设置在码放平台托架(212)附近，包括抓取码放部件Ⅰ(211)、检测平台、检测装置(41)和信息处理电控装置(42)；检测装置包括坐标控制机构和检测头，检测头上设有模式识别传感器、位置传感器、距离传感器、检测介质发射器和检测介质反馈接收器；信息处理电控装置(42)包括工业控制计算机、检测装置位置控制回路、模式识别回路、分析规划检测参数回路、数据分析处理回路。本人工智能钣金件生产系统的在线检测单元采用非接触方式对钣金件进行检测，进而反映钣金加工设备(8)的模具的加工尺寸是否超差及超差多少，特别适用于数字总线工厂的人工智能钣金件生产系统。

Description

人工智能钣金件生产系统的在线检测单元

技术领域

本实用新型涉及一种检测单元，具体是一种适用于数字总线工厂的人工智能钣金件生产系统的在线检测单元，属于钣金加工技术装备领域。

背景技术

钣金是一种针对金属薄板(通常厚度在6mm以下)的综合冷加工工艺，包括剪、冲/切/复合、折、焊接、铆接、拼接、成型(如汽车车身)等，其显著的特征就是同一零件厚度一致，通过钣金工业加工出的产品叫做钣金件，不同行业所指的钣金件一般不同，多用于组配时的称呼，通常，钣金件工厂最重要的三个步骤是剪、冲/切、折。

钣金件加工一般来说基本设备包括剪板机、数控冲床/激光、等离子、水射流切割机/复合机、折弯机以及各种辅助设备如开卷机、校平机、去毛刺机、点焊机等，目前加工设备大多已实现半自动化操作，但原材料的输入及产成品的输出环节、检验流转入库环节等依然大量采用人工操作。

现有技术中成型钣金件的加工质量一般已实现通过钣金加工设备的设备精度保证，钣金加工设备的模具等加工装置因为长期使用导致磨损超差是造成钣金件尺寸超差的主要原因，通常需要钣金加工设备经过一段时间的使用后进行人为进行设备维护，即直接对模具等加工装置进行校验尺寸精度，这种传统的校验方式往往是具有盲目性、没有设备参数数据支持，即钣金加工设备在进行校验检修前无法得知精度到底超差多少，若采用人为记录则费时费力、且校验记录人员的检测人为差异性及检测仪器的检测误差等均会影响校验的准确性；而且传统的校验方式必须停机进行，无法实现钣金件的在线检测和钣金加工设备的在线校验。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种人工智能钣金件生产系统的在线检测单元，自动化程度较高，能够实现智能操作，不影响正常加工生产的同时实现钣金件的在线检测和钣金加工设备的在线校验，适用于数字总线工厂的人工智能钣金件生产系统。

为了实现上述目的，本人工智能钣金件生产系统的在线检测单元设置在码放平台托架附近，包括抓取码放部件Ⅰ、检测平台、检测装置和信息处理电控装置；

所述的抓取码放部件Ⅰ包括机械臂、抓取码放机械手和电控部件，机械臂至少包括X坐标驱动机构或Y坐标驱动机构和Z坐标驱动机构，抓取码放机械手安装在机械臂的末节，包括抓取机构和位移传感器，电控部件与X坐标驱动机构或Y坐标驱动机构和Z坐标驱动机构、抓取码放机械手的抓取机构、位移传感器电连接；

所述的检测装置包括坐标控制机构和检测头，检测头上设有模式识别传感器、位置传感器、距离传感器、检测介质发射器和检测介质反馈接收器；

所述的信息处理电控装置包括工业控制计算机、电源回路、检测装置位置控制回路、模式识别回路、分析规划检测参数回路、检测控制回路、数据分析处理回路、打印输出回路，工业控制计算机分别与检测头上的模式识别传感器、位置传感器、距离传感器、检测介质发射器和检测介质反馈接收器电连接；

所述的信息处理电控装置的工业控制计算机、所述的抓取码放部件Ⅰ的电控部件分别与人工智能钣金件生产系统的集中电控单元的中央控制计算机电连接。

作为本实用新型的优选方案，所述的抓取码放部件Ⅰ的机械臂和检测装置的坐标控制机构是门架式机械臂。

作为本实用新型的优选方案，所述的检测装置的检测介质发射器和检测介质反馈接收器是超声波发射器和超声波反馈接收器。

与现有技术相比，本人工智能钣金件生产系统的在线检测单元全部采用微电脑控制，通过的模式识别传感器反馈的信息对已冲压成型的钣金件进行三维实体建模，生成样条实体函数并存储，并重新建立坐标系，同时调用检测头至已冲压成型的钣金件被测表面或孔的逼近距离及逼近次数等信息参数，然后通过数值逼近的方式对已冲压成型的钣金件进行非接触检验，因此可避免人工检测已冲压成型的钣金件时产生的个体检测差异及接触式检验造成的检具磨损、检测精度降低的弊端；通过将数值逼近的层信息生成样条数据并存储，并根据样条数据拟合成样条逼近函数，然后根据样条逼近函数计算最终检测数据并存储完成对已冲压成型的钣金件的检测，完成钣金件的在线检测的同时通过已冲压成型的钣金件的实际检测结果与数据库中标准的已冲压成型的钣金件的标准数据进行比较以反映钣金加工设备的模具等加工装置的加工尺寸是否超差及超差多少，使钣金加工设备的设备维护得到数据支持，若反映的数据在允许的范围内时可继续使用，减小了设备维护的盲目性，特别适用于数字总线工厂的人工智能钣金件生产系统。

附图说明

图1是人工智能钣金件生产系统的平面厂区布置示意图；

图2是本实用新型的三维结构示意图。

图中：1、物料供应单元，11、自动送料装置，2、成型钣金件自动取码单元，21、抓取码放装置Ⅰ，211、抓取码放部件Ⅰ，212、码放平台托架，22、计数码放装置，221、抓取码放部件Ⅱ，222、码放托架，3、智能物流托载运输单元，31、物流自动导引运输车，4、在线检测单元，41、检测装置，42、信息处理电控装置，5、自动喷涂单元，51、悬挂输送部件，52、抓取码放装置Ⅱ，521、抓取码放部件Ⅲ，53、自动清洁部件，531、自动清洁装置，532、控制阀组Ⅰ，533、电控装置Ⅰ，54、自动喷涂部件，541、自动喷涂装置，542、控制阀组Ⅱ，543、电控装置Ⅱ，6、自动粘贴海绵单元，61、钣金件抓取装置，62、海绵部件托架，63、海绵部件抓取装置，64、定位揭膜装置，7、集中电控单元，8、钣金加工设备。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1、图2所示，本人工智能钣金件生产系统的在线检测单元4设置在码放平台托架212附近，包括抓取码放部件Ⅰ211、检测平台、检测装置41和信息处理电控装置42。

抓取码放部件Ⅰ211包括机械臂、抓取码放机械手和电控部件，机械臂至少包括X坐标驱动机构或Y坐标驱动机构和Z坐标驱动机构，抓取码放机械手安装在机械臂的末节，包括抓取机构和位移传感器，电控部件与X坐标驱动机构或Y坐标驱动机构和Z坐标驱动机构、抓取码放机械手的抓取机构、位移传感器电连接。

所述的检测装置41包括坐标控制机构和检测头，检测头上设有模式识别传感器、位置传感器、距离传感器、检测介质发射器和检测介质反馈接收器，模式识别传感器可以是光学图像传感器、超声波传感器、X射线传感器等，检测介质可以是超声波或者是光源、红外线等介质。

所述的信息处理电控装置42包括工业控制计算机、电源回路、检测装置位置控制回路、模式识别回路、分析规划检测参数回路、检测控制回路、数据分析处理回路、打印输出回路等，工业控制计算机分别与检测头上的模式识别传感器、位置传感器、距离传感器、检测介质发射器和检测介质反馈接收器电连接。

所述的信息处理电控装置42的工业控制计算机、所述的抓取码放部件Ⅰ211的电控部件分别与人工智能钣金件生产系统的集中电控单元7的中央控制计算机电连接。

本人工智能钣金件生产系统的在线检测单元的工作原理：当钣金加工设备8运行至设定时间后，即到达质量可控的最小周期时，集中电控单元7的中央控制计算机发出指令使本在线检测单元4开始工作，中央控制计算机根据设定程序控制抓取码放部件Ⅰ211自码放平台托架212上抓取一件已冲压成型的钣金件并码放在检测平台上，然后信息处理电控装置42根据设定程序通过检测装置位置控制回路控制检测装置41坐标移动，检测装置41上的模式识别传感器即反馈已冲压成型的钣金件的形状、尺寸、位置等信息给工业控制计算机，分析规划检测参数回路工作，工业控制计算机首先通过模式识别传感器反馈的信息进行三维实体建模，生成样条实体函数并存储，并与数据库中标准钣金件的数据信息进行比较、按照标准钣金件的数据信息选定基准面或基准点，然后根据选定的基准面或基准点重新建立坐标系以最大限度减小机构累积误差，调用检测路径的起点、终点位置信息并计算该起点、终点位置相对于选定的基准面或基准点在重新建立的坐标系内的相对坐标值，调用检测头至已冲压成型的钣金件被测表面或孔的逼近距离及逼近次数等信息参数；然后工业控制计算机根据重新建立的坐标系通过检测装置位置控制回路控制检测装置41坐标移动至程序选定的基准面或基准点坐标位置，检测控制回路开始工作，检测头上的检测介质发射器和检测介质反馈接收器同时工作，工业控制计算机根据存储的相关检测信息程序控制检测装置41动作使检测头移动至正对已冲压成型的钣金件的第一被测表面或孔的设定位置，检测介质发射器发射的检测介质定向打在被测已冲压成型的钣金件的第一被测表面或孔的检测面后反射回被检测介质反馈接收器接收，工业控制计算机根据接收检测介质反馈接收器反馈的信息生成第一层数据并存储，然后工业控制计算机控制坐标控制检测装置41动作使检测头向被测已冲压成型的钣金件的第一被测表面或孔逼近至设定距离，工业控制计算机再次接收检测头上的检测介质反馈接收器反馈的信息生成第二层数据并存储，以此类推，直至完成逼近次数，检测头回退至设定位置；同时，数据分析处理回路工作，工业控制计算机将所有层数据通过数据连续性分析、特性分析及数值逼近生成样条数据并存储，并根据样条数据拟合成样条逼近函数，然后根据样条逼近函数计算最终检测数据并存储，完成被测已冲压成型的钣金件的第一被测表面或孔的检测；然后工业控制计算机控制检测装置41动作使检测头向程序设定的、检测路径上被测已冲压成型的钣金件的第二被测表面或孔逼近至设定距离，重复上述步骤；依次类推，至程序设定的终点坐标位置时，即完成被测已冲压成型的钣金件的检测，检测头回到零位置，打印输出回路将检测数据结果打印输出，维护人员可以根据检测数据结果决定是否对模具进行修正。

所述的抓取码放部件Ⅰ211的机械臂和检测装置41的坐标控制机构可以采用多关节集中控制机械臂，也可以采用框架式分体控制机械臂，或者采用Delta机械臂等其他形式的机械臂，由于第一种方案的多关节机械臂和第三种方案的Delta机械臂的控制是集中控制，其精准的坐标控制较复杂，需经过工业控制计算机大量的计算、软件控制程序复杂，且制造成本较高，电脑控制负担重，易出现故障；第二种方案采用分体控制，即几个坐标系分别控制，控制相对简单、直接，不易出现故障，因此优选第二种方案，即，作为本实用新型的优选方案，如图2所示，所述的抓取码放部件Ⅰ211的机械臂和检测装置41的坐标控制机构是门架式机械臂。

由于超声波的波长比一般声波要短、具有较好的方向性、而且能透过不透明物质，因此，作为本实用新型的优选方案，所述的检测装置41的检测介质发射器和检测介质反馈接收器是超声波发射器和超声波反馈接收器。

本人工智能钣金件生产系统的在线检测单元是人工智能钣金件生产系统的一部分，可以与工厂的数字总线无缝连接实现集中数字化管理，不局限于上述的具体控制方式。

本人工智能钣金件生产系统的在线检测单元全部采用微电脑控制，通过的模式识别传感器反馈的信息对已冲压成型的钣金件进行三维实体建模，生成样条实体函数并存储，并重新建立坐标系，同时调用检测头至已冲压成型的钣金件被测表面或孔的逼近距离及逼近次数等信息参数，然后通过数值逼近的方式对已冲压成型的钣金件进行非接触检验，因此可避免人工检测已冲压成型的钣金件时产生的个体检测差异及接触式检验造成的检具磨损、检测精度降低的弊端；通过将数值逼近的层信息生成样条数据并存储，并根据样条数据拟合成样条逼近函数，然后根据样条逼近函数计算最终检测数据并存储完成对已冲压成型的钣金件的检测，完成钣金件的在线检测的同时通过已冲压成型的钣金件的实际检测结果与数据库中标准的已冲压成型的钣金件的标准数据进行比较以反映钣金加工设备8的模具等加工装置的加工尺寸是否超差及超差多少，使钣金加工设备8的设备维护得到数据支持，若反映的数据在允许的范围内时可继续使用，减小了设备维护的盲目性，特别适用于数字总线工厂的人工智能钣金件生产系统。

Claims (3)

1.一种人工智能钣金件生产系统的在线检测单元，其特征在于，本人工智能钣金件生产系统的在线检测单元(4)设置在码放平台托架(212)附近，包括抓取码放部件Ⅰ(211)、检测平台、检测装置(41)和信息处理电控装置(42)；

所述的抓取码放部件Ⅰ(211)包括机械臂、抓取码放机械手和电控部件，机械臂至少包括X坐标驱动机构或Y坐标驱动机构和Z坐标驱动机构，抓取码放机械手安装在机械臂的末节，包括抓取机构和位移传感器，电控部件与X坐标驱动机构或Y坐标驱动机构和Z坐标驱动机构、抓取码放机械手的抓取机构、位移传感器电连接；

所述的检测装置(41)包括坐标控制机构和检测头，检测头上设有模式识别传感器、位置传感器、距离传感器、检测介质发射器和检测介质反馈接收器；

所述的信息处理电控装置(42)包括工业控制计算机、电源回路、检测装置位置控制回路、模式识别回路、分析规划检测参数回路、检测控制回路、数据分析处理回路、打印输出回路，工业控制计算机分别与检测头上的模式识别传感器、位置传感器、距离传感器、检测介质发射器和检测介质反馈接收器电连接；

所述的信息处理电控装置(42)的工业控制计算机、所述的抓取码放部件Ⅰ(211)的电控部件分别与人工智能钣金件生产系统的集中电控单元(7)的中央控制计算机电连接。

2.根据权利要求1所述的人工智能钣金件生产系统的在线检测单元，其特征在于，所述的抓取码放部件Ⅰ(211)的机械臂和检测装置(41)的坐标控制机构是门架式机械臂。

3.根据权利要求1或2所述的人工智能钣金件生产系统的在线检测单元，其特征在于，所述的检测装置(41)的检测介质发射器和检测介质反馈接收器是超声波发射器和超声波反馈接收器。