[發明專利]一種汽車鋁合金輪轂毛坯在線變形測量方法及測量裝置

有效

• 申請號: 201310135298.2
• 申請日: 2013-04-18
• 公開（公告）號: CN103234474A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 張虎;孫少波;王力剛
• 申請（專利權）人: 北京東方鼎鑫科技有限公司
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 姜榮麗

1.一種汽車鋁合金輪轂毛坯在線變形測量方法，其特征在于包括如下步驟：

第一步，測量前，預先利用量具調整激光器在激光器固定裝置上安裝位置，確保兩激光器的激光點的連線方向與激光器沿滾珠絲杠的運動方向垂直，調整并測量兩激光器的激光點的間距，保證間距等于輪轂毛坯冒口最小直徑；

第二步，開啟電源，輪轂毛坯運輸到輥道13上托板位置；

第三步，PLC控制安裝在檢測臺底部上的氣缸提升輪轂托板，與輥道上的輪轂毛坯接觸；同時PLC控制氣動夾緊機構夾緊輪轂毛坯；

第四步，輪轂毛坯被提升至測量位置后，PLC向工控機發送指令；

第五步，工控機向激光器發送指令，激光器開始采集數據，PLC控制位于檢測臺上方的伺服電機帶動滾珠絲杠運動，使激光器沿絲杠和導向桿從右端接近開關位置勻速掃描輪轂毛坯至左端接近開關位置停止，工控機向激光器發送指令，激光器停止采集測量數據，并存儲測量數據至工控機；

第六步，PLC控制步進電機帶動與氣動夾緊機構相連接的齒輪轉動，使氣動夾緊裝置逆時針旋轉，穩定后，工控機向激光器發送指令，激光器開始采集數據，PLC控制伺服電機帶動滾珠絲杠運動，使激光器從左端接近開關位置勻速掃描輪轂毛坯至右端接近開關位置停止，工控機向激光器發送指令，激光器停止采集測量數據，并存儲測量數據到工控機；

第七步，PLC控制步進電機和齒輪的動作，使氣動夾緊機構繼續逆時針旋轉，穩定后，重復第五步，第六步；

第八步，激光器通過USB線傳輸測量數據至工控機中，經過工控機內部數據處理軟件處理得到輪轂毛坯的輪廓，根據輪廓曲線曲率變化分別提取輪緣面和輪轂中心平面處的特征點；根據特征點計算出輪緣面變形和中心平面軸向變形；

第九步，計算完成，工控機向PLC發送指令，PLC控制氣缸使氣動夾緊機構下降，同時PLC控制氣動夾緊機構松開輪轂毛坯；

第十步，工控機將第八步得到的結果與設定值比較,超差即為不合格品，并發出警報，由機械手分揀出不合格品。

2.根據權利要求1所述的測量方法，其特征在于：所述的逆時針旋轉，每次旋轉45°或者90°。

3.根據權利要求1所述的測量方法，其特征在于：所述的數據處理軟件處理，具體步驟如下：

（1）坐標標定：

在輪轂毛坯不同位置開始掃描時，設定激光器沿滾珠絲杠運動方向為x軸方向；設定兩激光器光點連線方向為y軸方向，以其中一激光器開始運動位置為y軸零點，則這條掃描線上的所有點y軸坐標為0，另一條掃描線上的所有點y軸坐標為L，L為光點間距；設定激光束照射方向為z軸方向，激光器量程中點為z軸零點，各點z軸坐標值即為實際激光器采集高度值；由此得出所采集點的三維坐標值；

（2）輪轂毛坯表面特征點提取：

如果在激光器的掃描點中存在三個點i、i-n1和i+n1，相鄰兩點在z軸高度值存在以下關系：

|z_i-n1-z_i|＜s

|z_i+n1-z_i|＜s

則點i為特征點，根據坐標標定方法，得到其坐標（x_i，y_i，z_i）；其中，n1為設定點數；S為平面閥值；z_i為特征點i的z軸坐標；

根據以上算法提取所需要的特征點；

（3）輪轂毛坯輪緣面平面度計算：

根據第（2）步中在輪緣面處均勻提取的特征點，獲得各點坐標值，根據這些特征點擬合理想平面如下：

Ax+By+Cz+D=0

A，B，C，D是根據特征點坐標所確定的平面系數；

利用點到平面的距離方程，計算輪緣面各特征點到此理想平面的距離；然后輪緣平面變形及平面誤差△z₁即為輪緣面平面度：

△z₁=z_max-z_min

式中，z_max為輪緣面各特征點到理想平面的最大距離，z_min為輪緣面各特征點到理想平面的最小距離；

（4）中心平面軸向變形計算：

根據輪緣面處特征點所確定的理想平面，

Ax+By+Cz+D=0

A，B，C，D是根據輪緣面特征點確定的系數。

利用點到平面的距離方程，計算毛坯中心處16個特征點到輪緣面理想平面的距離得到距離值h_i，i=1,2,3…16，在這些距離值中選取最大值h_max和最小值h_min，中心處軸向變形最大值為：

h_max-h₀

中心處軸向變形最小值為：

h_min-h₀

h₀為輪轂中心部位到輪緣面的理論距離值；如果中心處軸向變形最大值和最小值均在公差范圍門內，輪轂毛坯合格；任意一個數值超出公差，輪轂毛坯不合格。