專利名稱：全自動車輪動平衡、跳動一體在線檢測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種車輪的檢測設備，特別是一種全自動車輪動平衡及跳動一體的在線檢測系統(tǒng)。
背景技術：
目前，車輪檢測動平衡機，是采用手動動平衡機。手動平衡機一般用于實驗室抽 檢，或者用于汽車維修店等場合。其主要原因是檢測效率低，勞動強度大，檢測重復精度低， 另外，檢測精度易受人為因素影響，檢測精度高的大約在5g. cm以上，而且，手動動平衡機 普遍使用壽命短，通常，在輪轂廠使用最廣泛的是德國霍夫曼的臥式手動動平衡機，其壽命 通常為12至15個月不等。另外，手動動平衡機沒有不平衡點的自動尋找功能；每次在檢 測完畢后，還需要人工去尋找不平衡點位，非常不方便，并且尋位定位精度非常低。對車輪跳動檢測跳動的有手動跳動和半自動跳動檢測試驗機。手動跳動機只能滿 足車輪制造廠商對車輪的抽檢需要，而無法滿足其生產線上的在線檢測需要；而半自動跳 動檢測儀，雖然可以滿足在線檢測需要，但卻因為其無輪型識別系統(tǒng)以及大變徑的膨脹夾 具，所以無法實現(xiàn)多品種的混線檢測。

發(fā)明內容
為克服現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種能夠實現(xiàn)輪轂的全自動跳動與動平 衡一體化的，既工件放置到上料輥道后，能實現(xiàn)車輪自動上料、對車輪進行自動輪型識別， 根據(jù)所識別的輪型自動調出產品所對應的檢測程序及檢測參數(shù)，然后自動對該車輪進行跳 動檢測、諧波檢測、動平衡檢測以及靜平衡檢測的在線檢測系統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術問題所采取的技術方案是全自動車輪動平衡、跳動一體在線 檢測系統(tǒng)，包括輪轂入口裝置、輪型識別裝置、跳動檢測裝置、跳動標記裝置、動平衡檢測 裝置、動平衡標識裝置、分揀裝置、物料傳送裝置、電控裝置，其特征在于輪轂入口裝置、輪 型識別裝置、跳動檢測裝、跳動標記裝置、動平衡檢測裝置、動平衡標識裝置、分揀裝置均通 過物料傳送裝置而連接成一個有機整體，并在一臺工業(yè)控制電腦的控制下協(xié)調動作以完成 整個跳動和動平衡的在線檢測及標記任務。所述的輪型識別裝置是由暗箱、熒光燈、CXD攝像機、圖像處理器、監(jiān)視器、計算機、 定位機械手、電控裝置構成，CCD攝像機安裝在暗箱頂部的支架上，暗箱頂部同時安裝一個 熒光燈，暗箱的底部安裝有定位機械手；CCD攝像機連接圖像處理器，圖像處理器再與計算 機連接，計算機一端連接電控裝置，另一端連接監(jiān)視器；
所述的跳動檢測裝置是由膨脹夾具、跳動主軸、跳動伺服電機、位移傳感器、測頭定位 機構構成，膨脹夾具安裝在跳動主軸上端；跳動伺服電機通過皮帶驅動跳動主軸旋轉；四 個位移傳感器安裝在測頭定位機構的直線滑塊上；測頭定位機構帶動兩個測頭靠近并接觸 到已裝夾固定在跳動膨脹夾具上的輪轂的內外輪緣上，兩測頭把兩輪緣的軸向及徑向跳動 的變化量傳送到四個位移傳感器中，四個位移傳感器分別把接收到的位移變化量轉換為電信號并送入電腦處理器中。所述的動平衡檢測裝置是由膨脹卡具、應變傳感器、動平衡主軸、平衡伺服電機構 成，膨脹卡具安裝在動平衡主軸上端，動平衡主軸側邊固定兩個應變傳感器，平衡伺服電機 通過皮帶驅動動平衡主軸旋轉，在主軸帶動夾緊在膨脹夾具上的輪轂旋轉時，兩個應變傳 感器便把主軸的震動量轉化為電訊號并傳送到電腦處理器中。本發(fā)明的有益效果是效率高，全自動動平衡機配備自動上下料裝置和自動夾緊 裝置，整個上下料和夾緊工件的時間不超過5秒/件；高精度，本自動平衡機采用軟支撐結 構，平衡速度高，檢測精度高；在批量檢測的環(huán)境下，對檢測工件的質量一致性有很好的保 證，采取自動裝夾工件的方法，每次裝夾的力度完全一致，不會受人為因素影響，這保證了 產品質量標準的一致性；與半自動相比，全自動機具有產品自動識別系統(tǒng)，可以自動識別出 不同的產品并根據(jù)不同的產品自動調出相應的檢測程序，從而可以實現(xiàn)多品種混線檢測的 功能。下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的結構示意圖2是本發(fā)明系統(tǒng)中的識別裝置結構示意圖； 圖3是本發(fā)明系統(tǒng)中的跳動裝置結構示意圖； 圖4是本發(fā)明系統(tǒng)中的平衡裝置結構示意圖。圖1中所示輪轂入口裝置1、輪型識別裝置2、跳動檢測裝置3、跳動標記裝置4、 動平衡檢測裝置5、動平衡標識裝置6、物料傳送裝置7、分揀裝置8、電控裝置9。圖2中所示暗箱10、熒光燈11、(XD攝像機12、圖像處理器13、監(jiān)視器14、計算機 15、定位機械手16、電控裝置17。
圖3中所示膨脹夾具18、跳動主軸19、跳動伺服電機20、位移傳感器21、測頭定位機
構22。
圖4中所示膨脹卡具23、應變傳感器24、動平衡主軸25、平衡伺服電機26。
具體實施例方式如圖1所示，全自動車輪動平衡、跳動一體在線檢測系統(tǒng)，包括輪轂入口裝置、輪 型識別裝置、跳動檢測裝置、跳動標記裝置、動平衡檢測裝置、動平衡標識裝置、分揀裝置、 物料傳送裝置、電控裝置。輪轂入口裝置1、輪型識別裝置2、跳動檢測裝3、跳動標記裝置 4、動平衡檢測裝置5、動平衡標識裝置6、分揀裝置8通過物料傳送裝置7連接成有機整體。如圖2所示，輪型識別裝置2是由暗箱10、熒光燈11、CXD攝像機12、圖像處理器 13、監(jiān)視器14、計算機15、定位機械手16、電控裝置17構成，CXD攝像機12安裝在暗箱10 頂部的支架上，暗箱頂部同時安裝一個熒光燈11，暗箱的底部安裝有定位機械手16 ；CCD攝 像機12連接圖像處理器13，再與計算機15連接，計算機一端連接電控裝置17，另一端連接 監(jiān)視器14 ；
如圖3所示，跳動檢測裝置3是由膨脹夾具18、跳動主軸19、跳動伺服電機20、位移傳 感器21、測頭定位機構22構成，膨脹夾具18裝在跳動主軸19上端；跳動主軸連接跳動伺服電機20 ；四個位移傳感器21裝在測頭定位機構22的直線滑塊上；測頭定位機構帶動測 頭及位移傳感器21分別接觸裝夾在主軸上端的膨脹夾具上的輪轂的內外輪緣上；
如圖4所示，動平衡檢測裝置5是由膨脹卡具23、應變傳感器24、動平衡主軸25、平衡 伺服電機26構成，膨脹卡具23與動平衡主軸25連接；動平衡主軸一端連接應變傳感器24， 另一端連接平衡伺服電機26。輪轂入口裝置
采用SMC氣動元件驅動入口阻擋機械手，當入口裝置中有輪轂時，若此時位于其后部 的輪型識別裝置中無輪，則入口阻擋機械手就會配合傳送輥筒把輪轂推入到輪型識別裝置 中；而如果此時輪型識別裝置中正好還有一個輪子，則入口裝置的阻擋機械手就會阻擋輪 子進入到識別裝置中，從而避免輪子相互碰撞，直到識別裝置中的輪子轉移到跳動檢測裝 置后，入口的阻擋機械手才放行。這樣便實現(xiàn)了每一次只送入一只輪型到識別裝置中的作 用。輪型識別裝置
自動識別裝置主要是使機器在對不同的輪型檢測前先自動認出輪型規(guī)格，然后再根據(jù) 不同的輪型自動調出相應的檢測程序和檢測參數(shù)。大夾緊范圍的自動膨脹夾具主要是解決 用一套夾具便可以裝夾所有不同輪型的要求，由于增加了以上兩種配置，該設備便能實現(xiàn) 自動在線混線的無人檢測功能了。CCD攝像機安裝在暗箱頂部的支架上，暗箱頂部同時安裝一個熒光燈，暗箱 可以避免外界光線對攝像機的干擾，同時，其上部的熒光燈可以給攝像機提供一個穩(wěn)定的 光照度環(huán)境。而生產線上的輪轂依次從暗箱底部通過，每當輪轂從暗箱底部通過時，定位機 械手會對輪轂進行調整定位，然后位于暗箱頂部的CCD相機便會對輪轂進行抓拍，然后便 把抓拍獲得的原始圖像數(shù)據(jù)傳送到圖像處理器中對圖像進行處理運算。處理器在對圖像處 理后，便與圖庫中的輪型進行對比計算，最后得出輪型型號，最后把輪型型號信息送入到監(jiān) 視器以便操作員監(jiān)控，同時也把輪型信息送入到電控裝置中的計算機中。跳動檢測裝置
當輪轂定位卡緊后，根據(jù)要檢測輪轂的尺寸要求，伺服電機自動把四個位移感應器分 別從徑向方向和軸向方向接觸到輪轂的兩個胎圈座上，伺服電機驅動輪轂旋轉，感應器將 檢測到的信號傳送到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行計算。自動膨脹夾具裝在跳動主軸上端，四個位移傳感器裝在測頭定位機構的直線滑塊 上，檢測時，自動膨脹夾具夾緊輪轂，測頭定位機構帶動測頭及位移傳感器分別接觸上輪轂 的內外輪緣上，然后跳動伺服電機通過皮帶帶動跳動主軸旋轉，位移傳感器把內外輪緣的 軸向及徑向位移變化信息傳送到電控裝置中的計算機中，計算機通過對這些原始信號處理 濾波，最后得出各輪緣的徑向及軸向跳動量以及諧波量。跳動打標裝置
該裝置能根據(jù)使用的設置要求，自動在輪轂表面標記出輪轂的跳動或者諧波的高 點或者低點位置。動平衡檢測裝置
輪轂平衡性檢測由兩個應變傳感器和伺服驅動電機及氣動裝卡裝置組成。檢測通道和 位置兩個通道(內外平面)計算項目動不平衡量及角度、力偶不平衡量及角度、靜不平衡量及角度。自動膨脹夾 具裝在動平衡主軸上端，兩個應變傳感器裝在動平衡主軸側邊，檢測時，自動膨脹夾具夾緊 輪轂，然后跳動伺服電機通過皮帶帶動動平衡主軸旋轉，兩個應變傳感器把主軸震動變化 訊號傳送到電控裝置中的計算機中，計算機通過對這些原始信號處理與濾波，最后計算出 輪轂的動不平衡量及相位以及靜不平衡量及其相位。動平衡標記裝置
標識點可根據(jù)使用者的要求，自動將輪轂動平衡或者靜平衡的輕/重點位置標識在 輪轂表面上。計算機
本系統(tǒng)通過工控機對機器整個動作過程進行控制，同時，對各種傳感信號進行采 集、濾波、以及相應的適配計算，最后得出跳動值、諧波值、動平衡值、靜平衡值等結果，并把 這些檢測結果存入電腦硬盤。分揀裝置
標識過程完成后，輪轂被傳送到出口部分，通過氣動分揀機械手和傳送裝置，將合格與 不合格的輪轂被自動分選出來，傳送到各自指定的位置。完成全自動車輪動平衡、跳動一體在線檢測的過程是
輪轂入口裝置是一種將不同規(guī)格型號的輪轂每次一只送入輪轂識別裝置中的一種自 動送料裝置。輪型識別裝置在接收到輪轂入口裝置傳送來的輪轂后，便開動CXD攝像機對 輪轂進行抓拍，在其對抓拍的圖像進行處理并通過與輪型數(shù)據(jù)庫進行對比計算后得出輪型 后，通過計算機調出該輪型的檢測設置參數(shù)和檢測程序，以便對該輪轂進行正確的跳動及 動平衡檢測。在識別裝置識別出輪型后，傳動裝置7把輪轂傳送到跳動檢測裝置3中，跳動 檢測裝置根據(jù)輪型識別裝置識別出的型號和參數(shù)對輪轂進行夾緊和相關的檢測。跳動檢測 完畢后，跳動主軸帶著輪轂旋轉到輪轂高點或低點位置停下，然后跳動標記裝置對該輪轂 的極值點做標記。跳動標記完畢后，跳動主軸松開輪轂，然后傳動裝置把輪轂從跳動檢測裝 置中傳送到動平衡檢測裝置中。動平衡檢測裝置根據(jù)輪型識別裝置識別出的型號調出檢測 參數(shù)并對輪轂進行夾緊、旋轉和檢測。在動平衡檢測完畢后，動平衡主軸帶著輪轂旋轉到輪 轂不平衡點的輕點或者重點位置停下，然后動平衡主軸松開輪轂。在動平衡主軸松開輪轂 后，傳動裝置把輪轂傳送到動平衡標記裝置中，動平衡標記裝置便給該輪轂的輕點或重點 位置作出標記。在動平衡標記完成后，輪轂傳送到分揀裝置中，在分揀裝置中，合格的輪轂 被送入到合格品出口，而不合格品配送入到不合格品出口。整個檢測過程與機械傳送動作 由電控裝置中計算機控制。
權利要求
1.全自動車輪動平衡、跳動一體在線檢測系統(tǒng)，包括輪轂入口裝置、輪型識別裝置、 跳動檢測裝置、跳動標記裝置、動平衡檢測裝置、動平衡標識裝置、分揀裝置、物料傳送裝 置、電控裝置，暗箱、熒光燈、CCD攝像機、圖像處理器、監(jiān)視器、計算機、定位機械手、電控裝 置、膨脹夾具、跳動主軸、跳動伺服電機、位移傳感器、測頭定位機構，其特征在于輪轂入 口裝置(1)、輪型識別裝置(2)、跳動檢測裝(3)、跳動標記裝置(4)、動平衡檢測裝置(5)、動 平衡標識裝置(6 )、分揀裝置(8 )均通過物料傳送裝置(7 )連接成一個整體。
2.如權利要求1所述的全自動車輪動平衡、跳動一體在線檢測系統(tǒng)，其特征在于所 述的輪型識別裝置(2)是由暗箱(10)、熒光燈(11)、CXD攝像機(12)、圖像處理器(13)、監(jiān) 視器(14)、計算機(15)、定位機械手(16)、電控裝置(17)構成，CXD攝像機(12)安裝在暗 箱(10)頂部的支架上，暗箱頂部同時安裝一個熒光燈(11)，暗箱的底部安裝有定位機械手 (16);(XD攝像機(12)連接圖像處理器(13)再與計算機(15)連接，計算機一端連接電控裝 置(17)，另一端連接監(jiān)視器(14)。
3.如權利要求1所述的全自動車輪動平衡、跳動一體在線檢測系統(tǒng)，其特征在于所 述的跳動檢測裝置⑶是由膨脹夾具(18)、跳動主軸(19)、跳動伺服電機(20)、位移傳感器 (21 )、測頭定位機構(22)構成，膨脹夾具(18)裝在跳動主軸(19)上端；跳動主軸連接跳動 伺服電機(20);四個位移傳感器(21)裝在測頭定位機構(22)的直線滑塊上；測頭定位機構 的測頭及位移傳感器(21)分別接觸上輪轂的內外輪緣上。
4.如權利要求1所述的全自動車輪動平衡、跳動一體在線檢測系統(tǒng)，其特征在于所 述的動平衡檢測裝置(5)是由膨脹卡具(23)、應變傳感器(24)、動平衡主軸(25)、平衡伺服 電機(26)構成，膨脹卡具(23)與動平衡主軸(25)連接；動平衡主軸一側連接應變傳感器 (24 )，另一端連接平衡伺服電機(26 )。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種全自動車輪動平衡、跳動一體在線檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括輪轂入口裝置、輪型識別裝置、跳動檢測裝置、跳動標記裝置、動平衡檢測裝置、動平衡標識裝置、分揀裝置、物料傳送裝置、電控裝置，自動輪型識別裝置主要是使機器在對不同的輪型檢測前先自動認出輪型規(guī)格，然后再根據(jù)不同的輪型自動調出相應的檢測程序和檢測參數(shù)，從而避免人工調整機器的操作過程。大夾緊范圍的自動膨脹夾具主要是解決用一套夾具便可以裝夾所有不同輪型的要求，從而避免針對不同輪型需要更換不同夾具的繁雜工作。由于增加了以上兩種配置，該設備便能實現(xiàn)自動在線混線的無人檢測功能。
文檔編號G01M1/22GK102128705SQ20101060553
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月27日 優(yōu)先權日2010年12月27日
發(fā)明者廖敏 申請人:沈陽林敏智能檢測設備有限公司