多參數現場自動測量與分選系統的製作方法

2023-06-05 21:17:51 2

專利名稱：多參數現場自動測量與分選系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種工業現場精密零件檢測系統。特別是涉及一種針對內燃機缸套類零件的多參數現場自動測量與分選系統。
背景技術：
內燃機從誕生之日起一百三十多年來為人類社會的發展做出了巨大的貢獻。進入20世紀，內燃機經過了長足的發展和不斷的完善，已經在各種移動式動力機械中佔據了絕對統治的地位。據統計，中國在^一五」期間內燃機總產量達7000萬臺，產值達到3000億，而「十二五」目標是，內燃機工業總產值年均增長在8 - 10%，產量年均增長6 - 8%。而氣缸套作為內燃機的關鍵零部件之一，其產品性能直接影響著內燃機的整體性能，是國家長期重點支持發展的產業。傳統氣缸套類零件的檢測方法主要為人工檢測，如圓度儀、極限量規和坐標測量機等，而近年來誕生的一些智能檢測方法只是針對計量室環境下的小批量檢測。隨著汽缸套類零件的需求量的急劇增長，氣缸套類零件的檢測效率面臨著新的挑戰，並且急需工業現場的實時測試來指導生產。隨著檢測技術的提高，雷射自混合幹涉測距技術不斷發展和完善，CCD視覺測量技術也已經成熟。雷射自混合幹涉技術是近年來興起的一種精密光學非接觸測量技術。雷射自混合幹涉技術的特點是:具 有一個幹涉通道、易準直、結構簡單緊湊、易小型化，由於其非接觸特性，因此抗電氣幹擾能力強，可實現更高的解析度。基於雷射自混合幹涉技術的非接觸式測頭，具有體積小、分辨力高和測量效率高的特點，因此可以測量空間體積狹小的工件體，並且容易實現高精度的測量。CCD視覺測量技術是基於計算機視覺的測量技術，可實現對工件的快速掃描測量，具有很高的測量效率。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是，提供一種在現有智能檢測手段的基礎上，在工業現場環境下對其關鍵性的參數，主要是幾何尺寸和形位誤差及輪廓信息，進行自動化測量，並根據測量結果按照生產需要對工件進行自動分選，同時根據檢測結果進一步指導生產，促進生產過程更加科學、有效的進行，降低產品報廢率的多參數現場自動測量與分選系統。本發明所採用的技術方案是:一種多參數現場自動測量與分選系統，包括有用於傳送各待測缸套類零件的傳送帶，在傳送帶的一側並沿傳送帶的長度方向依次設置有:用於將各待測缸套類零件自動輸送到傳送帶上的自動上料機構、用於對待測缸套類零件的幾何尺寸和形位誤差進行高精度測量的第一測量工位、用於獲取缸套類零件的輪廓信息的第二測量工位以及用於根據前面的測量結果將不同標準的缸套類零件自動的進行分類甄選的自動分選機構。在傳送帶上各缸套類零件之間的距離為設定的距離d，所述的距離d為確保第一測量工位和第二測量工位同時進入下一次測量工作。所述的自動上料機構包括有第一機械手、第二機械手、振動臺和振動器，所述的振動器連接在振動臺的底部，所述的第一機械手、第二機械手和振動臺之間通過傳送槽相連接的設置在傳送帶的一側，並且，所述的第一機械手與傳送帶相平行的設置，所述的第二機械手和振動臺與傳送帶相垂直的設置。所述的傳送槽為T型結構，所述的第一機械手和第二機械手分別對應設置在T型結構傳送槽的橫槽的兩端，所述的該橫槽與所述的傳送帶相平行，並且，其中的第二機械手是通過一個與所述的傳送帶相垂直的直槽與所述的傳送槽相連，所述的振動臺的出口對應設置在T型結構傳送槽的與所述的橫槽相垂直的縱槽的底端。所述的第一測量工位包括有:設置在傳送帶的具有自動上料機構一側的第一工作檯和設置在傳送帶另一側並與所述的第一工作檯相對應的第三機械手，所述的第一工作檯上且位於與所述的傳送帶相垂直的方向設置有由機械手導軌、設置在機械手導軌上的機械手推手和驅動機械手推手沿機械手導軌移動的機械手驅動電機構成的第四機械手，在第一工作檯上且位於第四機械手的前面設置有用於對由第三機械手推到第一工作檯上的缸套類零件進行定位的第一 V型定位塊，在第一工作檯上且位於第四機械手的兩側相對稱的各設置有一個固定柱，第四機械手兩側的固定柱的頂端設置有用於對缸套類零件進行測量的測量機構，所述的測量機構包括有被支撐在固定柱頂端的水平和垂直移動結構，與水平和垂直移動結構相連的主軸，固定連接在主軸底端的用於對缸套類零件的內外表面進行測量的非接觸式測頭。所述的水平和垂直移動結構包括有設置在第四機械手兩側的固定柱頂端的X軸導軌、固定在X軸導軌上的測量導軌外罩和設置在X軸導軌上的滑架，所述的X軸導軌的一側通過設置在兩端的X軸滑輪安裝有X軸齒形帶，所述的X軸齒形帶與所述的滑架固定連接，所述的X軸導軌上還設置有驅動X軸齒形帶的X軸電機，所述的滑架位於傳送帶的一側向外凸出的形成有能夠貫穿主軸並帶動主軸隨滑架移動的上導向套，所述的主軸上固定連接有Z軸齒形帶，所述的Z軸齒形帶通過分別固定在滑架和測量導軌外罩上的兩個Z軸滑輪以及固定在滑架上的Z軸電機轉動。所述的X軸導軌的下端設置有與所述的上導向套相對應的能夠貫穿主軸的下導向套。所述的非接觸式測頭包括有位於中部且在該非接觸式測頭下移時能夠插入到缸套類零件內周的內吊杆，與所述的內吊杆相平行的均勻的分布在內吊杆周邊且在該非接觸式測頭下移時位於缸套類零件的外周的四個外吊杆，其中，所述的四個外吊杆的端部各設置一個用於對缸套類零件的外周壁進行信號採集的傳感器，所述的內吊杆端部設置有用於對缸套類零件的內周壁進行信號採集的四個傳感器。所述的第二測量工位包括有:設置在傳送帶的具有自動上料機構一側的第二工作檯和設置在傳送帶另一側並與所述的第二工作檯相對應的第五機械手，所述的第二工作檯上且位於與所述的傳送帶相垂直的方向設置有機械手導軌，所述的機械手導軌遠離傳送帶的那端設置有機械手驅動電機，機械手導軌上設置有與機械手驅動電機的輸出軸相連接的第一絲槓，所述的機械手導軌上設置有能夠通過所述的第一絲槓沿機械手導軌移動的滑塊，所述的機械手導軌的上方設置有由機械手推手和一端與機械手推手相連的機械手臂構成的第六機械手，所述的機械手推手與由第五機械手推到第二工作檯上的缸套類零件相對應，所述的機械手臂的另一端固定連接在滑塊上，在第二工作檯上且位於第六機械手的前面設置有用於對由第五機械手推到第二工作檯上的缸套類零件進行定位的第二 V型定位塊，所述的第二工作檯上還設置有與所述的機械手導軌相平行的視覺架調整導軌，視覺架調整導軌遠離傳送帶的那端設置有視覺架調整電機，視覺架調整導軌上設置有與視覺架調整電機的輸出軸相連接的第二絲槓，所述的視覺架調整導軌上還垂直設置有能夠通過所述的第二絲槓沿視覺架調整導軌移動的縱向視覺架，所述縱向視覺架的一端設置有視覺架電機，所述縱向視覺架上並沿縱向視覺架的長度方向設置有與所述的視覺架電機的輸出軸相連的第三絲槓，所述的縱向視覺架上還設置有能夠通過第三絲槓沿縱向視覺架上下移動的橫向視覺架，所述的橫向視覺架上分別設置有用於對缸套類零件進行照明的背向照明光源和用於採集缸套類零件圖像信息的CCD視覺傳感器，所述的背向照明光源和CCD視覺傳感器同軸且均平行於X軸。所述的自動分選機構包括有位於傳送帶一側的用於推動從傳送帶上移來的檢測合格/不合格的缸套類零件的第七機械手，位於傳送帶另一側並與第七機械手相對應設置有用於接收由第七機械手推動的檢測合格/不合格的缸套類零件的第一接收部，位於傳送帶終端用於接收從傳送帶上移來的檢測不合格/合格的缸套類零件的第二接收部。本發明的多參數現場自動測量與分選系統，具有如下效果:1、本發明採用基於雷射自混合幹涉技術的非接觸式測頭，在結構上採用內外各四個測頭的八測頭結構形式，快速完成對汽缸套類零件的幾何尺寸和形位誤差的在線檢測，具有高精度、高效率等特點。2、基於雷射自混合幹涉技術的非接觸式測頭，具有體積小、分辨力高和測量效率高的特點，因此可以測量空間體積狹小的工件體，並且容易實現高精度的測量。3、本發明採用CCD視覺測量技術完成零件倒角等輪廓信息的測量，可以完成接觸式測量難以完成的工作，測量效率高。4、本發明可以用於工況環境複雜的工業生產現場，環境適應能力好，可以根據系統實時測量結果來評估生產過程，有效的實現了對生產的現場指導，降低了產品的報廢率。5、本發明集工件上下料系統、轉配機構、自動檢測系統及自動分選系統於一身，基本實現了缸套類零件檢測的全自動化，大大降低了人力成本，減少了人為因素對檢測的影響，有效的提聞了檢測效率。6、本發明兩個測量工位總是同時處於測量狀態，充分利用了系統的測量功能，大大提聞了系統的檢測效率。7、用戶可根據需求自定義檢測方案，實現對氣缸套指定尺寸的自動檢測，氣缸套各項參數自動生成數據報表，並自動保存檢測數據，方便用戶查閱。8、本發明具有較好的通用性，針對內燃機不同種類的氣缸套，只需採用不同型號的工裝，設計好檢測方案，便可一機多用，適合多種類型氣缸套類零件的檢測。


圖1是本發明的多參數現場自動測量與分選系統的總體結構示意圖；圖2是自動上料機構的結構示意圖3是第一測量工位的結構示意圖；圖4是第一測量工位內部的結構示意圖；圖5是非接觸式測頭的結構示意圖；圖6是第二測量工位的結構示意圖；圖7是第二測量工位內部的結構示意圖。圖中1:自動上料機構2:第一測量工位3:第二測量工位4:自動分選機構5:傳送帶6:缸套類零件11:第一機械手12:第二機械手13:振動臺14:振動器

15:傳送槽21:第一工作檯22:第三機械手23:第四機械手231:機械手導軌232:機械手推手233:機械手驅動電機24:第一 V型定位塊25:固定柱26:主軸27:非接觸式測頭28:測量機構29:機械手外罩31:第二工作檯32:第五機械手33:第六機械手34:第二 V型定位塊35:滑塊36:機械手導軌37:機械手驅動電機38:第一絲槓39:視覺架調整導軌271:內吊杆272:外吊杆273:傳感器280:測量導軌外罩281:X軸導軌282:滑架283:X軸滑輪284:X軸齒形帶285:X軸電機286:上導向套287:下導向套288:Z軸齒形帶289:Z軸電機291:Z軸光柵292:X軸光柵310:視覺架調整電機311:第二絲槓312:縱向視覺架313:橫向視覺架314:背向照明光源315:CCD視覺傳感器316:第三絲槓331:機械手推手334:機械手臂
具體實施例方式下面結合實施例和附圖對本發明的多參數現場自動測量與分選系統做出詳細說明。本發明的多參數現場自動測量與分選系統，提供了一種工業現場測量內燃機氣缸套類零件的實時檢測方法。通過自動上料系統將密集在一起的零件分離開來，每兩個相鄰零件之間的距離為兩個測量工位之間的間隔。然後通過兩個測量工位對零件進行檢測，在系統運行過程中，兩個工位總是同時處於測量中，其中第一個測量工位通過基於雷射自混合技術的非接觸式測頭完成缸套類零件的幾何尺寸和形位誤差的檢測，第二個測量工位通過CCD視覺測量的方法獲取缸套類零件的輪廓信息。最後，自動分選系統完成不同標準零件的自動分選。如圖1所示，本發明的多參數現場自動測量與分選系統，包括有用於傳送各待測缸套類零件6的傳送帶5，在傳送帶5的一側並沿傳送帶5的長度方向依次設置有:用於將各待測缸套類零件6自動輸送到傳送帶5上的自動上料機構1、用於對待測缸套類零件6的幾何尺寸和形位誤差進行高精度測量的第一測量工位2、用於獲取缸套類零件6的輪廓信息的第二測量工位3以及用於根據前面的測量結果將不同標準的缸套類零件6自動的進行分類甄選的自動分選機構4。在傳送帶5上各缸套類零件2之間的距離為設定的距離d，所述的距離d為確保第一測量工位2和第二測量工位3同時進入下一次測量工作。這裡，先假設兩個測量工位之間沿傳送帶的距離為d (以下稱為兩個測量工位之間的距離)，第二個測量工位和自動分選機構沿傳送帶的距離也為d。自動上料機構的作用是，將一批待測缸套類零件自動輸送到傳送帶上，並且通過控制各機械手的動作，來控制進入傳送帶上的兩個相鄰缸套類零件之間的距離保持為兩個測量工位之間的距離d。兩個測量工位的作用是，完成缸套類零件的幾何尺寸、形位誤差和輪廓信息的檢測，其中第一個測量工位是採用基於雷射自混合技術的非接觸式測頭完成缸套類零件幾何尺寸和形位誤差的高精度測量，第二個測量工位採用CCD視覺測量技術獲取缸套類零件的輪廓信息。分選機構的作用是根據測量結果將不同標準的缸套零件自動的進行分類甄選，本次系統結構圖中，假定用戶只需要分選出合格品和不合格品，因而分選結構大大簡化，如果用戶需要進行多標準的分類，可以在此基礎上進行擴展，因而給用戶提供了一定的靈活性。如圖2所示，所述的自動上料機構I包括有第一機械手11、第二機械手12、振動臺13和振動器14，所述的振動器14連接在振動臺13的底部，所述的第一機械手11、第二機械手12和振動臺13之間通過傳送槽15相連接的設置在傳送帶5的一側，並且，所述的第一機械手11與傳送帶5相平行的設置，所述的第二機械手12和振動臺13與傳送帶5相垂直的設置。所述的傳送槽15為T型結構，所述的第一機械手11和第二機械手12分別對應設置在T型結構傳送槽15的橫槽的兩端，所述的該橫槽與所述的傳送帶5相平行，並且，其中的第二機械手12是通過一個與所述的傳送帶5相垂直的直槽16與所述的傳送槽15相連，所述的振動臺13的出口對應設置在T型結構傳送槽15的與所述的橫槽相垂直的縱槽的底端。如圖3所示，所述的第一測量工位2包括有:設置在傳送帶5的具有自動上料機構I 一側的第一工作檯21和設置在傳送帶5另一側並與所述的第一工作檯21相對應的第三機械手22，所述的第一工作檯21上且位於與所述的傳送帶5相垂直的方向設置有由機械手導軌231、設置在機械手導軌231上的機械手推手232和驅動機械手推手232沿機械手導軌231移動的機械手驅動電機233構成的第四機械手23，在第一工作檯21上且位於第四機械手23的前面設置有用於對由第三機械手22推到第一工作檯21上的缸套類零件6進行定位的第一 V型定位塊24，在第一工作檯21上且位於第四機械手23的兩側相對稱的各設置有一個固定柱25，第四機械手23兩側的固定柱25的頂端設置有用於對缸套類零件6進行測量的測量機構28，所述的測量機構包括有被支撐在固定柱25頂端的水平和垂直移動結構，與水平和垂直移動結構相連的主軸26，固定連接在主軸26底端的用於對缸套類零件6的內外表面進行測量的非接觸式測頭27。如圖4所示，所述的水平和垂直移動結構28包括有設置在第四機械手23兩側的固定柱25頂端的X軸導軌281、固定在X軸導軌281上的測量導軌外罩280和設置在X軸導軌281上的滑架282，所述的X軸導軌281的一側通過設置在兩端的X軸滑輪283安裝有X軸齒形帶284，所述的X軸齒形帶284與所述的滑架282固定連接，所述的X軸導軌281上還設置有驅動X軸齒形帶284的X軸電機285，X軸電機285可以通過X軸齒形帶284驅動滑架282沿著X軸導軌281自由滑動，所述的滑架282位於傳送帶5的一側向外凸出的形成有能夠貫穿主軸26並帶動主軸26隨滑架282移動的上導向套286，所述的主軸26上固定連接有Z軸齒形帶288，所述的Z軸齒形帶288通過分別固定在滑架282和測量導軌外罩280上的兩個Z軸滑輪283以及固定在滑架282上的Z軸電機289轉動。Z軸電機28可以通過Z軸齒形帶288驅動主軸26沿Z向自由移動。所述的主軸26上設置有Z軸光柵291，所述的X軸導軌281上設置有X軸光柵292。所述的X軸導軌281的下端設置有與所述的上導向套286相對應的能夠貫穿主軸26的下導向套287。如圖5所示，所述的非接觸式測頭27包括有位於中部且在該非接觸式測頭27下移時能夠插入到缸套類零件6內周的內吊杆271，與所述的內吊杆271相平行的均勻的分布在內吊杆271周邊且在該非接觸式測頭27下移時位於缸套類零件6的外周的四個外吊杆272，其中，所述的四個外吊杆272的端部各設置一個用於對缸套類零件6的外周壁進行信號採集的傳感器273，所述的內吊杆271端部設置有用於對缸套類零件6的內周壁進行信號採集的四個傳感器273。如圖6、圖7所示，所述的第二測量工位3包括有:設置在傳送帶5的具有自動上料機構I 一側的第二工作檯31和設置在傳送帶5另一側並與所述的第二工作檯31相對應的第五機械手32，所述的第二工作檯31上且位於與所述的傳送帶5相垂直的方向設置有機械手導軌36，所述的機械手導軌36遠離傳送帶5的那端設置有機械手驅動電機37，機械手導軌36上設置有與機械手驅動電機37的輸出軸相連接的第一絲槓38，所述的機械手導軌36上設置有能夠通過所述的第一絲槓38沿機械手導軌36移動的滑塊35，所述的機械手導軌36的上方設置有由機械手331和一端與機械手331相連的機械手臂332構成的第六機械手33，所述的機械手331與由第五機械手32推到第二工作檯31上的缸套類零件6相對應，所述的機械手臂332的另一端固定連接在滑塊35上，在第二工作檯31上且位於第六機械手33的前面設置有用於對由第五機械手32推到第二工作檯31上的缸套類零件6進行定位的第二 V型定位塊34，所述的第二工作檯31上還設置有與所述的機械手導軌36相平行的視覺架調整導軌39，視覺架調整導軌39遠離傳送帶5的那端設置有視覺架調整電機310，視覺架調整導軌39上設置有與視覺架調整電機310的輸出軸相連接的第二絲槓311，所述的視覺架調整導軌39上還垂直設置有能夠通過所述的第二絲槓311沿視覺架調整導軌39移動的縱向視覺架312，所述縱向視覺架312的一端設置有視覺架電機(圖中未示出)，所述縱向視覺架312上並沿縱向視覺架312的長度方向設置有與所述的視覺架電機的輸出軸相連的第三絲槓316，所述的縱向視覺架312上還設置有能夠通過第三絲槓316沿縱向視覺架312上下移動的橫向視覺架313，所述的橫向視覺架313上分別設置有用於對缸套類零件6進行照明的背向照明光源314和用於採集缸套類零件6圖像信息的CCD視覺傳感器315。所述的背向照明光源314和C⑶視覺傳感器315同軸且均平行於X』軸，背向照明光源314使迴轉體工件的輪廓清晰成像在CCD視覺傳感器315中，二者固定在橫向視覺架313兩端。第二 V型定位塊34的迴轉軸線垂直於XOY平面；並可以通過調節背向照明光源314和CXD視覺傳感器315在橫向視覺架313上的位置使得第二 V型定位塊34的迴轉中心處於CXD視覺傳感器315焦平面上。如圖1所示，所述的自動分選機構4包括有位於傳送帶5 —側的用於推動從傳送帶5上移來的檢測合格/不合格的缸套類零件6的第七機械手42，位於傳送帶5另一側並與第七機械手42相對應設置有用於接收由第七機械手42推動的檢測合格/不合格的缸套類零件6的第一接收部42，位於傳送帶5終端用於接收從傳送帶5上移來的檢測不合格/合格的缸套類零件6的第二接收部。自動分選機構4是上位機根據檢測結果，進而通過控制機械手，將不合格工件推送到傳送帶5上，將合格工件通過另一傳送機構送出。本發明的多參數現場自動測量與分選系統，在整個自動化測量過程中需注意的是:首先，由於缸套類零件屬於高精密類零件，因此本發明的傳輸系統具有很好的穩定性、平穩性，以保證缸套類零件在傳送過程中，不會由於強烈震動或者其它某些意外因素，導致零件的損傷或破壞。所以，在本發明中所述的第一工作檯21、第二工作檯31和固定柱25都採用大理石材料。其次，為了充分發揮系統的檢測功能，使系統工作在較高的工作效率下，要求兩個相鄰的工件之間的距離要控制在兩個測量工位距離d，以保證兩個工位同時處於不間斷的測量狀態。測量過程中，兩個工位同時處於測量狀態，此時傳送帶處於等待停止運行狀態，等待兩個工位的測量全部完成後，傳送帶再次運動兩個測量工位的距離d，使兩個測量工位同時進入下一次測量。測量時間為兩個工位測量時間的最大值。再次，高精度的裝夾是高精度測量的有效保證，因此要求兩個測量工位的裝夾機構具有很高的精度，本發明採用V型塊定位，具有良好的定位精度。再者，本發明的工作環境為工業現場，因此測量系統受環境因素的影響比較大。本發明對兩個測量工位通過測試櫃進行了環境屏蔽，減少工業現場劇烈變化的惡劣環境對系統的直接影響，並在此基礎上進行了一定的環境補償，使系統對環境的依賴性大大減小。最後，自動分選機構具有一定的靈活性，可以根據用戶需求進行擴展，從而進行不同標準、不同規格的缸套類零件的自動歸類。本發明的多參數現場自動測量與分選系統的具體實現過程包括以下步驟:
I)在進行測量之前，缸套類零件首先通過自動上料機構分離開來，使兩個相鄰的缸套類零件之間的距離大致為兩個測量工位之間的距離d。2)缸套類零件通過自動上料機構按照固定距離間隔通過第一測量工位，每當一個缸套類零件通過第一測量工位時，安裝在第一個測量工位的光電傳感器被觸發，輸出信號給總控制櫃，指示有缸套類零件通過此工位。此時，總控制櫃發出控制信號，使傳送帶停止運動，並控制相應的機械手動作，將工件移位到第一測量工位的測量位置，並通過第一 V型定位塊使被測工件準確定位，為測量做準備。然後，總控制櫃指示測量機開始第一測量工位的測量，上位機記錄測量數據並標記測量工件的序號。3)待完成第一測量工位的測量後，總控制櫃控制此第一測量工位的機械手將缸套類零件移位回到傳送帶上。此時，總控制櫃檢測第二測量工位的缸套類零件是否放回到傳送帶上，只有兩個工位都測量完畢並且缸套類零件都也已經放回至傳送帶上，此時，總控制櫃才控制傳送帶重新開始運動，傳送帶將繼續移動兩個測量工位的距離，兩個工位同時進入下一次測量。當缸套類零件通過第二測量工位時，安裝在第二測量工位的光電傳感器被觸發，輸出信號給總控制櫃，指示有缸套類零件通過此工位。此時，總控制櫃發出控制信號，使傳送帶停止運動，並控制相應的機械手動作，將缸套類零件移位到第二測量工位的測量位置，並通過第二 V型定位塊使被測缸套類零件準確定位，為測量做準備。然後，總控制櫃指示測量機開始第二測量工位的測量，上位機記錄測量數據並標記測量缸套類零件的序號。需要說明的是，兩個測量工位總是同步進行測量的。4)缸套類零件完成兩個工位的測量後，上位機就得到了缸套類零件的關鍵性參數，然後缸套類零件進入自動分選機構。自動分選機構和第二測量工位沿傳送帶的距離也為d，當缸套類零件正在進行測量時，自動分選機構同時工作，對缸套類零件進行篩選。自動分選機構可以根據用戶的需要進行靈活的擴展。自動分選機構根據用戶的設置，將測量完畢的缸套類零件按照用戶的標準進行分類，分類的完成是通過多個工位的協同控制。在本發明中，所述的第一機械手11、第二機械手12結構相同、第三機械手22、第四機械手23、第五機械手32和第六機械手33結構都是相同的，只是前端的用於推動缸套類零件的機械手推手不同。由於本發明的多參數現場自動測量與分選系統，是針對內燃機缸套類的一種通用檢測方法，並且系統具有一定的靈活性和可擴展性。下面，針對具有內外徑尺寸和倒角信息的一類零件進行測量，並且假定自動分選系統只需分離出不合格的零件，給出具體實施過程。a)首先是上電前準備階段。由於坐標測量機採用的是氣浮導軌，因此，首先開啟氣源，直至氣壓達到所設定數值。檢測以下各傳感器是否處於正常工作狀態，包括CCD視覺傳感器是否能正常採集圖像，CCD視覺傳感器的照明光源是否處於正常工作狀態，雷射自混合測頭是否工作正常等。b)打開計算機和控制系統，系統進入測量準備階段，測量準備階段包括上料準備和測量準備。上料準備主要是將批量待測零件放到自動上料機構的入口處(可以和自動化生產線相結合，也可以人工放置)；測量準備主要是回零準備:第一測量工位機構的回零，包括X向電機驅動滑架和Z向電機驅動主軸的回零，以及這兩個軸所帶動的非接觸式測頭回零；還包括Y』向電機和Z』向電機這兩個軸的回零，這兩個軸帶動C⑶視覺傳感器回零。
c)開啟測量軟體系統，載入測量儀各運動軸的誤差補償表，啟動軟體功能面板並手動選取待測量的工件型號及測量方案，測量方案是對該型號工件全部待測項目進行檢測的方案，包括待檢項目序號、名稱、位置信息、標準尺寸與公差範圍。d)測量階段,點擊測量按鈕,整個系統開始運行。自動自動上料機構通過振動臺13的微震動，使零件從振動臺13上慢慢的滑下至機械手11的位置，機械手11在控制系統的作用下，按照一定時間間隔將每兩個相鄰的零件推送到傳送帶5上，使兩個相鄰的零件距離間隔為兩個測量工位的距離。e)每當一個缸套類零件通過第一測量工位時，安裝在第一測量工位處的光電傳感器被觸發，通知控制系統有零件到達第一測量工位。控制系統首先使傳送帶停止運動，接著命令第三機械手將工件移位到第一測量工位的測量位置，待第一 V型定位塊24對零件進行定位完成後，測量機開始進行零件內外徑的測量。基於雷射自混合技術的非接觸式測頭27沿Z軸向下運動，完成內外徑的測量，並將測量零件編號。接著，在控制系統的控制下，第四機械手23動作，將缸套類零件退回到傳送帶5上。f)接著，控制系統發出指令，傳送帶再次運動兩個測量工位的距離，即將在第一測量工位的零件傳送到第二測量工位，將第二測量工位處的零件傳送到自動分選機構。當零件到達第二測量工位時，位於第二測量工位處的光電傳感器被觸發，通知控制系統有零件達到第二測量工位。控制系統首先使傳送帶停止運動，接著命令第五機械手將工件移位到第二測量工位的測量位置，待第二 V型定位塊34對零件進行定位完成後，測量機開始進行零件倒角的測量。然後，Y』向電機與Z』向電機驅動縱向視覺架和橫向視覺架，從而帶動CCD視覺傳感器按照測量方案中的設定運動至視覺測量的起始定位點，CCD拍攝圖像並上傳給上位機，完成零件倒角的測量，並將測量零件編號。接著，在控制系統的控制下，機械手動作，將零件退回到傳送帶5上。g)得到計算結果後，程序將結果以圖形和數據的形式輸出到用戶界面，根據事先存儲在資料庫中該測量項目的標準尺寸和公差範圍判斷該項目的測量結果是否合格，合格性結果將輸出到界面。h)當零件退回到傳送帶上後，傳送帶在控制系統的作用下再次運動兩個測量工位之間的距離。當零件到達分選機構時，位於分選機構處的光電傳感器被觸發，發出信號給控制系統，控制系統詢問上位機該編號零件的信息(合格或不合格)，將零件進行分選處理。以上所闡述的測量過程只是針對某種只具有內外徑尺寸和倒角信息的缸套類零件的檢測步驟，對於測量其它不同尺寸、不同表面特徵的缸套，需要檢測的尺寸不同、特徵不同，測量路徑與檢測的步驟可能需要進行相應的調整。
權利要求
1.一種多參數現場自動測量與分選系統，包括有用於傳送各待測缸套類零件(6)的傳送帶(5)，其特徵在於，在傳送帶(5)的一側並沿傳送帶(5)的長度方向依次設置有:用於將各待測缸套類零件(6)自動輸送到傳送帶(5)上的自動上料機構(I)、用於對待測缸套類零件(6)的幾何尺寸和形位誤差進行高精度測量的第一測量工位(2)、用於獲取缸套類零件(6)的輪廓信息的第二測量工位(3)以及用於根據前面的測量結果將不同標準的缸套類零件(6)自動的進行分類甄選的自動分選機構(4)。
2.根據權利要求1所述的多參數現場自動測量與分選系統，其特徵在於，在傳送帶(5)上各缸套類零件(2)之間的距離為設定的距離d，所述的距離d為確保第一測量工位(2)和第二測量工位(3)同時進入下一次測量工作。
3.根據權利要求1所述的多參數現場自動測量與分選系統，其特徵在於，所述的自動上料機構(I)包括有第一機械手(11)、第二機械手(12)、振動臺(13)和振動器(14)，所述的振動器(14)連接在振動臺(13 )的底部，所述的第一機械手(11)、第二機械手(12)和振動臺(13)之間通過傳送槽(15)相連接的設置在傳送帶(5)的一側，並且，所述的第一機械手(11)與傳送帶(5)相平行的設置，所述的第二機械手(12)和振動臺(13)與傳送帶(5)相垂直的設置。
4.根據權利要求3所述的多參數現場自動測量與分選系統，其特徵在於，所述的傳送槽(15)為T型結構，所述的第一機械手(11)和第二機械手(12)分別對應設置在T型結構傳送槽(15)的橫槽的兩端，所述的該橫槽與所述的傳送帶(5)相平行，並且，其中的第二機械手(12)是通過一個與所述的傳送帶(5)相垂直的直槽(16)與所述的傳送槽(15)相連，所述的振動臺(13)的出口對應設置在T型結構傳送槽(15)的與所述的橫槽相垂直的縱槽的底端。
5.根據權利要求1所述的多參數現場自動測量與分選系統，其特徵在於，所述的第一測量工位(2)包括有:設置在傳送帶(5)的具有自動上料機構(I) 一側的第一工作檯(21)和設置在傳送帶(5)另一側並與所述的第一工作檯(21)相對應的第三機械手(22)，所述的第一工作檯(21)上且位於與所述的傳送帶(5)相垂直的方向設置有由機械手導軌(231)、設置在機械手導軌(231)上的機械手推手(232)和驅動機械手推手(232)沿機械手導軌(231)移動的機械手驅動電機(233)構成的第四機械手(23)，在第一工作檯(21)上且位於第四機械手(23 )的前面設置有用於對由第三機械手(22 )推到第一工作檯(21)上的缸套類零件(6)進行定位的第一 V型定位塊(24)，在第一工作檯(21)上且位於第四機械手(23)的兩側相對稱的各設置有一個固定柱(25)，第四機械手(23)兩側的固定柱(25)的頂端設置有用於對缸套類零件(6)進行測量的測量機構(28)，所述的測量機構包括有被支撐在固定柱(25)頂端的水平和垂直移動結構，與水平和垂直移動結構相連的主軸(26)，固定連接在主軸(26)底端的用於對缸套類零件(6)的內外表面進行測量的非接觸式測頭(27)。
6.根據權利要求5所述的多參數現場自動測量與分選系統，其特徵在於，所述的水平和垂直移動結構(28)包括有設置在第四機械手(23)兩側的固定柱(25)頂端的X軸導軌(281 )、固定在X軸導軌(281)上的測量導軌外罩(280 )和設置在X軸導軌(281)上的滑架(282)，所述的X軸導軌(281)的一側通過設置在兩端的X軸滑輪(283)安裝有X軸齒形帶(284)，所述的X軸齒形帶(284)與所述的滑架(282)固定連接，所述的X軸導軌(281)上還設置有驅動X軸齒形帶(284)的X軸電機(285)，所述的滑架(282)位於傳送帶(5)的一側向外凸出的形成有能夠貫穿主軸(26)並帶動主軸(26)隨滑架(282)移動的上導向套(286)，所述的主軸(26)上固定連接有Z軸齒形帶(288)，所述的Z軸齒形帶(288)通過分別固定在滑架(282)和測量導軌外罩(280)上的兩個Z軸滑輪(283)以及固定在滑架(282)上的Z軸電機(289)轉動。
7.根據權利要求6所述的多參數現場自動測量與分選系統，其特徵在於，所述的X軸導軌(281)的下端設置有與所述的上導向套(286)相對應的能夠貫穿主軸(26)的下導向套(287)。
8.根據權利要求5所述的多參數現場自動測量與分選系統，其特徵在於，所述的非接觸式測頭(27)包括有位於中部且在該非接觸式測頭(27)下移時能夠插入到缸套類零件(6)內周的內吊杆(271 )，與所述的內吊杆(271)相平行的均勻的分布在內吊杆(271)周邊且在該非接觸式測頭(27)下移時位於缸套類零件(6)的外周的四個外吊杆(272)，其中，所述的四個外吊杆(272)的端部各設置一個用於對缸套類零件(6)的外周壁進行信號採集的傳感器(273)，所述的內吊杆(271)端部設置有用於對缸套類零件(6)的內周壁進行信號採集的四個傳感器(273)。
9.根據權利要求1所述的多參數現場自動測量與分選系統，其特徵在於，所述的第二測量工位(3)包括有:設置在傳送帶(5)的具有自動上料機構(I) 一側的第二工作檯(31)和設置在傳送帶(5)另一側並與所述的第二工作檯(31)相對應的第五機械手(32)，所述的第二工作檯(31)上且位於與所述的傳送帶(5)相垂直的方向設置有機械手導軌(36)，所述的機械手導軌(36)遠離傳送帶(5)的那端設置有機械手驅動電機(37)，機械手導軌(36)上設置有與機械手驅動電機(37)的輸出軸相連接的第一絲槓(38)，所述的機械手導軌(36)上設置有能夠通過所述的第一絲槓(38)沿機械手導軌(36)移動的滑塊(35)，所述的機械手導軌(36)的上方設置有由機械手推手(331)和一端與機械手推手(331)相連的機械手臂(332)構成的第六機械手(33)，所述的機械手推手(331)與由第五機械手(32)推到第二工作檯(31)上的缸套類零件(6)相對應，所述的機械手臂(332)的另一端固定連接在滑塊(35)上，在第二工作檯(31)上且位於第六機械手(33)的前面設置有用於對由第五機械手(32)推到第二工作檯(31)上的缸套類零件(6)進行定位的第二 V型定位塊(34)，所述的第二工作檯(31)上還設置有與所述的機械手導軌(36)相平行的視覺架調整導軌(39)，視覺架調整導軌(39)遠離傳送帶(5)的那端設置有視覺架調整電機(310)，視覺架調整導軌(39)上設置有與視覺架調整電機(310)的輸出軸相連接的第二絲槓(311)，所述的視覺架調整導軌(39)上還垂直設置有能夠通過所述的第二絲槓(311)沿視覺架調整導軌(39)移動的縱向視覺架(312)，所述縱向視覺架(312)的一端設置有視覺架電機，所述縱向視覺架(312)上並沿縱向視覺架(312)的長度方向設置有與所述的視覺架電機的輸出軸相連的第三絲槓(316)，所述的縱向視覺架(312)上還設置有能夠通過第三絲槓(316)沿縱向視覺架(312)上下移動的橫向視覺架(313)，所述的橫向視覺架(313)上分別設置有用於對缸套類零件(6)進行照明的背向照明光源(314)和用於採集缸套類零件(6)圖像信息的CCD視覺傳感器(315)，所述的背向照明光源(314)和C⑶視覺傳感器(315)同軸且均平行於X軸。
10.根據權利要求1所述的多參數現場自動測量與分選系統，其特徵在於，所述的自動分選機構(4)包括有位於傳送帶(5) —側的用於推動從傳送帶(5)上移來的檢測合格/不合格的缸套類零件(6)的第七機械手(42)，位於傳送帶(5)另一側並與第七機械手(42)相對應設 置有用於接收由第七機械手(42)推動的檢測合格/不合格的缸套類零件(6)的第一接收部(41)，位於傳送帶(5)終端用於接收從傳送帶(5)上移來的檢測不合格/合格的缸套類零件(6)的第二接收部。
全文摘要
一種多參數現場自動測量與分選系統，有用於傳送各待測缸套類零件的傳送帶，在傳送帶的一側並沿傳送帶的長度方向依次設置有用於將各待測缸套類零件自動輸送到傳送帶上的自動上料機構、用於對待測缸套類零件的幾何尺寸和形位誤差進行高精度測量的第一測量工位、用於獲取缸套類零件的輪廓信息的第二測量工位以及用於根據前面的測量結果將不同標準的缸套類零件自動的進行分類甄選的自動分選機構。在傳送帶上各缸套類零件之間的距離為設定的距離d，所述的距離d為確保第一測量工位和第二測量工位同時進入下一次測量工作。本發明具有高精度、高效率的特點，可以測量空間體積狹小的工件體，並且容易實現高精度的測量。各項參數自動生成數據報表，並自動保存檢測數據。
文檔編號G01B11/24GK103212540SQ201310110188
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月29日 優先權日2013年3月29日
發明者李醒飛, 陳誠, 譚文斌, 姚旺, 張起朋 申請人:天津大學