CN207501876U - 基于激光自动旋转扫描在线柔性轮毂内径测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开基于激光自动旋转扫描在线柔性轮毂内径测量装置，其特征在于，包括：主控系统，待测轮毂，伺服电机，激光位移传感器，精密输电装置，旋转轴定位装置，轮毂放置基准面；在大量程（待测直径范围差值可达20mm）的前提下，通过自动在线纠错，自动在线补偿标定等关键技术可达到±5微米的测量精度，轮毂内径表面的油污斑点和异常毛刺产生的异常值会被自动剔除，不会对测量结果产生影响；而且安装方便，维修使用便捷，成本低，相较于传统的接触式精密测量（待测直径范围差值为2mm），测量范围大，可适应多种轮毂的柔性测量。
Description
技术领域
本实用新型涉及轮毂生产智慧工厂的轮毂自动化尺寸测量技术领域，具体涉及基于激光自动旋转扫描在线柔性轮毂内径测量装置。
背景技术
随着智慧工厂智能制造技术以及信息化技术的快速发展，构造基于柔性制造自动化生产线为基础的数字化车间是制造型企业转型升级的必经之路，市场前景非常广阔。作为柔性制造自动化生产线基本保障，自动化尺寸测量技术是重中之重。作为汽车零部件加工领域的主要方向，汽车轮毂加工过程中的内径测量显得尤为重要。
目前市场上内径在线测量仪器分为接触式和非接触式两种，接触式内径测量仪如电感探针式测量仪，测量精度高（±2µm），但对温度敏感，无法自动在线拟合工件内径，无法自动剔除由于工件内径外形不规则或者黏连物所导致的异常值，测量轴无法在偏心状态下测量工件内径，且兼容产品内径范围极小（2mm内），成本较高，适用于高精度单一产品内径的测量。而非接触式内径测量仪如视觉测量仪兼容内径尺寸范围虽大，但精度低（±10µm），对光源敏感，测量结果受光源影响较大，可靠性差，且成本相对也较高，适用于检测精度低且检测内径范围较大的产品内径测量。
基于激光自动旋转扫描技术的在线柔性轮毂内径测量装置同时具有检测精度高，检测内径尺寸范围广以及检测时间短的特点，能实现多种规格产品的内径在线高精度测量，市场前景广阔。
实用新型内容
本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供基于激光自动旋转扫描在线柔性轮毂内径测量装置，该装置通过伺服电机带动激光位移传感器沿着旋转中心旋转，激光位移传感器实时捕捉待测轮毂内径壁的距离值。伺服电机高精度编码器以及精密的机械传动保证了装置数据的可靠性，通过自动在线纠错，自动在线补偿标定等关键技术，采用精确的算法多点拟合成圆，进而精确计算出轮毂内径的直径值。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
基于激光自动旋转扫描在线柔性轮毂内径测量装置，其特征在于，包括：
主控系统，用于采集数据，纠错，计算得出圆的直径；
待测轮毂，对该轮毂的内径进行精密测量；
伺服电机，用于带动下述激光位移传感器旋转；
激光位移传感器，用于捕捉待测轮毂内径壁的距离值；
精密输电装置，用于传输上述激光位移传感器的数据；
旋转轴定位装置，实现旋转轴的精密轴线定位；
轮毂放置基准面，用于放置待测轮毂，保证轮毂放置后待测孔与旋转轴线的位置度。
进一步的，伺服电机和旋转轴定位装置分别固定在联接基座的上下两端，精密输电装置固定在联接基座的中间，旋转轴穿过旋转轴定位装置中心和精密输电装置中心并与伺服电机输出轴联接，激光位移传感器固定在旋转轴的端部，轮毂放置基准面与旋转轴同轴心固定在联接基座上。
进一步的，旋转轴通过联轴器与伺服电机输出轴联接。
进一步的，所述伺服电机带动旋转轴，使得激光位移传感器沿着旋转中心旋转。
进一步的，所述主控系统用于采集伺服电机的编码器值和激光位移传感器的距离值。
基于激光自动旋转扫描技术的在线柔性轮毂内径测量装置的应用方法，其特征在于：所述步骤如下：
S1: 待测轮毂放置在轮毂放置基准面上；
S2: 确保激光位移传感器所采集的数据在0.5毫米范围以内；
S3: 旋转轴定位装置实现旋转轴的精密轴线定位，轮毂放置基准面保证轮毂放置后待测孔与所述旋转轴的位置度；
S4: 通过精密的机械配合，机械传动部分损失的精度为±1微米；
S5: 通过自动在线纠错，自动在线补偿标定技术可达到±5微米的测量精度，20毫米的大量程范围。
进一步的，所述轮毂通过六关节机器人放置。
进一步的，保证轮毂的位置度偏差在0.5毫米以内。
进一步的，所述激光位移传感器的线性精度误差等价于所述激光位移传感器的重复精度。
本实用新型具有以下有益效果：
在大量程（待测直径范围差值可达20mm）的前提下，通过自动在线纠错，自动在线补偿标定等关键技术可达到±5微米的测量精度，轮毂内径表面的油污斑点和异常毛刺产生的异常值会被自动剔除，不会对测量结果产生影响。而且安装方便，维修使用便捷，成本低，相较于传统的接触式精密测量（待测直径范围差值为2mm），测量范围大，可适应多种轮毂的柔性测量。
附图说明
图1:本实用新型结构示意图。
图2:本实用新型结构爆炸分解示意图。
图3:本实用新型轮毂放置后效果示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-伺服电机，2-联轴器，3-联接基座，4-精密输电装置，5-旋转轴定位装置，6-旋转轴，7-激光位移传感器，8-轮毂放置基准面，9-轮毂。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：
如图1-3所示：基于激光自动旋转扫描在线柔性轮毂内径测量装置，其特征在于，包括：
主控系统，用于采集数据，纠错，计算得出圆的直径；
待测轮毂，对该轮毂的内径进行精密测量；
伺服电机，用于带动下述激光位移传感器旋转；
激光位移传感器，用于捕捉待测轮毂内径壁的距离值；
精密输电装置，用于传输上述激光位移传感器的数据；
旋转轴定位装置，实现旋转轴的精密轴线定位；
轮毂放置基准面，用于放置待测轮毂，保证轮毂放置后待测孔与旋转轴线的位置度。
伺服电机1和旋转轴定位装置5分别固定在联接基座3的上下两端，精密输电装置4固定在联接基座3的中间，旋转轴6穿过旋转轴定位装置5中心和精密输电装置4中心并与伺服电机1输出轴联接，激光位移传感器7固定在旋转轴6的端部，轮毂放置基准面8与旋转轴6同轴心固定在联接基座3上。
旋转轴6通过联轴器2与伺服电机1输出轴联接。
所述伺服电机带动旋转轴6，使得激光位移传感器沿着旋转中心旋转。
所述主控系统用于采集伺服电机的编码器值和激光位移传感器的距离值。
基于激光自动旋转扫描技术的在线柔性轮毂内径测量装置的应用方法，其特征在于：所述步骤如下：
S1: 待测轮毂放置在轮毂放置基准面上；
S2: 确保激光位移传感器所采集的数据在0.5毫米范围以内；
S3: 旋转轴定位装置实现旋转轴的精密轴线定位，轮毂放置基准面保证轮毂放置后待测孔与所述旋转轴的位置度；
S4: 通过精密的机械配合，机械传动部分损失的精度为±1微米；
S5: 通过自动在线纠错，自动在线补偿标定技术可达到±5微米的测量精度，20毫米的大量程范围。
所述轮毂通过六关节机器人放置。
保证轮毂的位置度偏差在0.5毫米以内。
所述激光位移传感器的线性精度误差等价于所述激光位移传感器的重复精度
实施例：
请参阅图1-3所示，本实用新型为基于激光自动旋转扫描在线柔性轮毂内径测量装置，包括伺服电机1、联轴器2、联接基座3、精密输电装置4、旋转轴定位装置5、旋转轴6、激光位移传感器7以及轮毂放置基准面8等零部件，用来实现对轮毂9的内径精密测量。伺服电机1和旋转轴定位装置5分别固定在联接基座3的两端，精密输电装置4固定在联接基座3的中间，旋转轴6穿过旋转轴定位装置5中心和精密输电装置4中心由联轴器2将其与伺服电机1输出轴联接，激光位移传感器7固定在旋转轴6的端部，轮毂放置基准面8与旋转轴6同轴心固定在联接基座3上。伺服电机1带动激光位移传感器7沿着旋转中心旋转，激光位移传感器7实时捕捉待测轮毂内径壁的距离值。精密输电装置4实现激光位移传感器的数据传输，旋转轴定位装置5实现旋转轴的精密轴线定位，轮毂放置基准面8保证轮毂放置后待测孔与旋转轴线的位置度。通过精密的机械配合，机械传动部分损失的精度为±1微米。
在机械传动部分精度得到保证之后，主控系统采集伺服电机1的编码器值和激光位移传感器7的距离值，采集方式为连续采集300个点，通过对数据的自动在线纠错，自动在线补偿标定等关键技术，采用精确的算法多点拟合成圆，进而精确计算出圆的直径。
通过六关节机器人放置轮毂9在轮毂放置基准面8上，保证轮毂的位置度偏差在0.5毫米以内，从而确保激光位移传感器7所采集的数据在0.5毫米范围以内，激光位移传感器7的线性精度误差可以等价于激光位移传感器7的重复精度。数据采集的精度可靠性得到了保证。最终可达到±5微米的测量精度，20毫米的大量程范围。
本实用新型弥补了现有轮毂内径测量技术的兼容性差的缺点，安装方便，维修使用便捷，成本低，相较于传统的接触式精密测量（待测直径范围差值为2mm），测量范围大，检测精度高，轮毂内径表面的油污斑点和异常毛刺产生的异常值不会对结果产生影响，可适应多种轮毂的柔性在线高精度测量。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.基于激光自动旋转扫描在线柔性轮毂内径测量装置，其特征在于，包括：
主控系统，用于采集数据，纠错，计算得出圆的直径；
待测轮毂，对该轮毂的内径进行精密测量；
伺服电机，用于带动下述激光位移传感器旋转；
激光位移传感器，用于捕捉待测轮毂内径壁的距离值；
精密输电装置，用于传输上述激光位移传感器的数据；
旋转轴定位装置，实现旋转轴的精密轴线定位；
轮毂放置基准面，用于放置待测轮毂，保证轮毂放置后待测孔与旋转轴线的位置度。
2.根据权利要求1所述的基于激光自动旋转扫描在线柔性轮毂内径测量装置，其特征在于：
伺服电机（1）和旋转轴定位装置（5）分别固定在联接基座（3）的上下两端，精密输电装置（4）固定在联接基座（3）的中间，旋转轴（6）穿过旋转轴定位装置（5）中心和精密输电装置（4）中心并与伺服电机（1）输出轴联接，激光位移传感器（7）固定在旋转轴（6）的端部，轮毂放置基准面（8）与旋转轴（6）同轴心固定在联接基座（3）上。
3.根据权利要求2所述的基于激光自动旋转扫描在线柔性轮毂内径测量装置，其特征在于：旋转轴（6）通过联轴器（2）与伺服电机（1）输出轴联接。
4.根据权利要求2所述的基于激光自动旋转扫描在线柔性轮毂内径测量装置，其特征在于：所述伺服电机带动旋转轴（6），使得激光位移传感器沿着旋转中心旋转。
5.根据权利要求1所述的基于激光自动旋转扫描在线柔性轮毂内径测量装置，其特征在于：所述主控系统用于采集伺服电机的编码器值和激光位移传感器的距离值。
6.根据权利要求1所述的基于激光自动旋转扫描在线柔性轮毂内径测量装置，其特征在于：通过六关节机器人放置轮毂在轮毂放置基准面上。
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| CN108007369A (zh) * | 2017-12-14 | 2018-05-08 | 连云港杰瑞自动化有限公司 | 基于激光自动旋转扫描在线柔性轮毂内径测量装置及其应用方法 |
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