专利名称：一种椭球单元配光特性检测系统及其方法
技术领域：
本发明涉及一种对汽车前照灯的椭球单元的配光特性进行检测的系统及其检测方法。
背景技术：
汽车前大灯采用椭球单元是汽车前照灯总成技术发展的趋势。椭球单元作为新型的远光和近光部件目前正逐步得到推广应用，椭球近光前大灯可以大大提高近光灯的发光效率，特别是在改善配光性能(光的照度、光线分布的均匀性)的同时又解决了眩目问题。椭球的配光特性决定了汽车前照灯总成的配光性能，因此在装配之前椭球单元必须经过严格的调校以保证灯光符合标准。椭球单元目前主要包括二大类:HID椭球和LED椭球。在线检测过程中，针对高端的椭球单元，系统必须配备LIN或CAN协议总线控制器以调校其AFS功能。椭球的配光性能在点灯(或开启)30秒之后才趋于稳定，因此在其配光特性的在线检测过程中必须有一个30秒的预热阶段,而真正的光检时间大约在6 12秒(如果兼功能则有AFS,光检时间大约在15 25秒)，可见如果按照预热、光检这种顺序单一的检测模式，效率是极其底下的，直接影响汽车前照灯总成装配流水线的生产效率，完全不能适应现代化生产的需求。所以开发和研制具有自主知识产权的多工位椭球预热、光检系统，准确调校在线生产的汽车前大灯椭球的配光特性是否符合相关标准，是提高椭球配光特性在线检测水平和效率的唯一途径，也是目前车灯制造行业急待解决的项目，同时可以促进我国汽车工业相关车灯配光在线检测技术领域的发展与 创新。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种多工位椭球单元配光特性检测系统，可以在检测过程中实现一个工位进行光检的同时多个工位预热，解决了预热检测单一模式的检测效率过低的问题，大大提高了椭球单元配光特性的检测效率。为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案:一种椭球单元配光特性检测系统，用于对汽车前照灯的椭球单元的配光特性进行检测，包括转盘，转盘包含一个取放工位、一个光检工位和至少一个预热工位，用于放置多个椭球单元，具有这样的特征，还包括:转动部，包含伺服放大器和伺服电机，用于控制转盘转动；定位锁定部，包含接近开关组、设置在转盘上的复数个位置编码螺栓组、定位气缸、定位销，用于定位并锁定转盘；取放部，包含单向电动气阀、卡爪气缸、气嘴和转盘上的卡爪气口以及卡爪，用于取放椭球单兀；光检信号发射部，包含LIN控制器、CAN控制器和电插插头,用于向椭球单兀发出AFS控制信号；光型收集部，包含凸透镜、成像屏和摄像头，用于获取椭球单元的光型分布图像；以及控制部，包含工控机以及与该工控机连接的数字I/O卡，用于控制转动部、定位锁定部、取放部、光检信号发射部和光形收集部，并分析光型分布图像，得到配光特性的检测结果，其中，转盘上设有复数个定位孔。进一步，本发明的椭球单元配光特性检测系统，还可以具有这样的特征:其中，接近开关组中接近开关数与位置编码螺栓组中位置编码螺栓数相同，且接近开关数与转盘的工位数相对应。进一步，本发明的椭球单元配光特性检测系统，还可以具有这样的特征:其中，工控机控制伺服放大器驱动转盘的转动。进一步，本发明的椭球单元配光特性检测系统，还可以具有这样的特征:其中，接近开关组与位置编码螺栓组构成不同的状态信号来识别转盘的分度位置并向工控机发出位置信号，工控机接收到特定位置信号时控制定位气缸，使定位销插入最接近的定位孔来锁定转盘，当光检完毕时，工控机控制定位锁定部对转盘解锁。进一步，本发明的椭球单元配光特性检测系统，还可以具有这样的特征:其中，工控机控制卡爪气缸,使气嘴插入卡爪气口，并控制打开单向电动气阀向卡爪气口中导入压缩空气，卡爪在气压的作用下松开。进一步，本发明的椭球单元配光特性检测系统，还可以具有这样的特征:其中，工控机分别连接LIN控制器和CAN控制器，并都进一步连接到电插插头上，向椭球单元发出AFS控制信号，椭球单元接收AFS控制信号后发出的光束通过凸透镜投射在成像屏上，摄像头获取成像屏上的椭球光形分布图像并传回工控机。进一步，本发明的椭球单元配光特性检测系统，还可以具有这样的特征:还包括告知部,其中，告知部包含安全光幕投光器和安全光幕受光器，用于感应进入安全光幕保护区域的其他物体，并向工控机发出感应信号，工控机接收感应信号并控制转动部停止转盘转动。另外，本发明的利用椭球单元配光特性检测系统进行检测的方法，还可以具有这样的特征，包括以下步骤:伺服放大器接受工控机的指令信息，驱动转盘逆时针转动；转盘到达特定位置后，工控机控制定位锁定部锁定转盘；工控机控制取放部从取放工位的夹具上取出已检测完毕的椭球单元，放入待预热椭球单元后，电动单向气阀和卡爪气缸复位，卡爪恢复收紧状态，紧固待预热椭球单元；工控机控制光检信号发射部向当前光检工位上的待检椭球单元发出AFS控制信号；待检椭球单元接收工控机发出的AFS控制信号，摄像头获取所成像屏上的椭球光形分布图像并传回给工控机，工控机依据光形分布图像的特征进行分析，完成椭球配光性能的检测；光检结束后，工控机控制电插气缸使电插插头退出电插插座；工控机控制定位气缸，使得定位销从定位孔中退出，解除转盘锁定，转盘由工控机控制继续逆时针转动到下一工位，进行下一循环的检测。发明的作用与效果本发明涉及的多工位椭球单元配光特性检测系统，含有一个取放工位、一个光检工位和至少一个预热工位，可以在检测过程中实现一个工位进行光检的同时多个工位进行预热，解决了传统的预热检测单一模式检测方法的效率过低的问题，大大提高了椭球单元配光特性的检测 效率，解决了目前车灯制造行业急待解决的问题。
图1为本实施例的转盘的结构示意图；图2为本实施例的椭球单元配光特性检测系统的系统控制图；图3为本实施例的椭球单元配光特性检测系统的结构示意图；图4为本实施例的椭球单元配光特性检测系统的检测流程图。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明进行详细阐述。本实施例的椭球单元配光特性检测系统包括:用于放置椭球单元的转盘，控制转盘逆时针转动的转动部，用于取灯和放灯的取放部，在转盘转动时精确控制转盘的位置并进行锁定的定位锁定部，为椭球单元供电的供电部，向椭球单元发出AFS控制信号的光检信号发射部，获取椭球单元 的光型分布图像的光型收集部，提供安全防护的告知部，以及控制部，用于控制取放部、转动部、定位锁定部、供电部、光检信号发射部、光形收集部和告知部，并分析所述光型分布图像，得到所述配光特性的检测结果。 其中，控制部包含IPC-6608工业用控制计算机(以下简称为工控机)以及与该工控机连接的数字I/o卡。图1是本实施例中椭球单元配光特性检测系统的转盘的结构示意图。如图1所示，在转盘I上:在转盘I中心周围均匀分布六个工位，以顺时针方向依次为工位a 工位f ;六个固定待测试的椭球单元的夹具2a 2f ;六个电插插座3a 3f ;以及六个集电靴对4a 4f。每个工位分别配套一个夹具2、一个电插插座3和一个集电靴对4。夹具上的椭球单元可以通过该夹具所配套的电插插座3或集电靴对4供电。工位a为光检工位，工位b 工位e为预热工位，工位f为取放工位。转盘I在逆时针转动的过程中依次经历放灯(工位f)，预热(工位e 工位b)，以及光检(工位a)，最终进行取灯(回到工位f)，完成一个循环，同时检测完的椭球单元从夹具2f上被取出后，工位f的夹具2f上会再次放入下一个椭球单元，进入下一个检测循环。图2为本实施例的椭球单元配光特性检测系统的系统控制图；图3为本实施例的椭球单元配光特性检测系统的结构示意图。本发明的检测系统的转动部包含伺服放大器19、伺服电机20、同步带22和主轴21，用于控制转盘I转动。在本实施例中，如图2、图3所示，系统基座28和转盘I平行设置，主轴21水平放置并穿过系统基座28和转盘1，通过同步带22连接伺服电机20，伺服电机20再连接ASD-A0721-AB伺服放大器19，并进一步通过RS-232总线连接到工控机上。伺服放大器19设定为位置控制模式，伺服放大器19接收系统工业控制计算机的指令信息控制伺服电机20驱动转盘进行逆时针转动。本发明的检测系统的定位锁定部中的定位单元包括一组接近开关组18和设置在转盘上的多组位置编码螺栓组5。在本实施例中，设接近开关组18中接近开关数为n，则需2n>工位数，在本实施例中工位数为六，因此接近开关组中接近开关的数量设定为三，从而每个工位所对应的的位置编码螺栓组5中位置编码螺栓的数量也为三。如图1、图2、图3所示，转盘I上的六个夹具一侧都分别设置了一组数量为三个的位置编码螺栓5a 5f，其与系统基座上LR12BF02DNR接近开关组18可以构成不同的状态信号，进而识别转盘位置并判断转盘I是否准确处于工位的几何分度位置，并向工控机发出位置信号。本实施例的检测系统的定位锁定部中的锁定单元包括定位气缸U、定位销10和定位孔9，用于精确定位并锁定转盘I。转盘I中每个工位都设置了对应的定位孔9a 9f，当转盘到达指定位置时，工控机接收到特定位置信号，通过数字I/O卡控制定位气缸11，定位销10插入转盘I上的当前定位孔9d来锁定转盘1，保证工位的位置精度，从而消除定位误差带来的光检测量误差。当光检完毕时，工控机控制所述定位锁定部，使定位销10从定位孔9d中退出，对所述转盘I解锁。本发明的检测系统的取放部包含单向电动气阀15、卡爪气缸14和转盘上的卡爪气口 12以及卡爪6，用于在取放工位上取放椭球单元。在本实施例中，如图1、图2、图3所示，转盘I的六个夹具2a 2f里分别设置了卡爪6a 6f，用于紧固椭球单元。卡爪6a 6f在自由状态时处于收紧状态，当工位f处进行取灯或放灯操作时，工控机通过数字I/O控制卡爪气缸14，使气嘴13插入卡爪气口 13，并控制打开电动单向气阀15向卡爪气口 12中导入压缩空气，使卡爪6f在气压的作用下松开，进行取灯或放灯操作，当取灯或放灯动作完成后，复位电动单向气阀15和卡爪气缸14，使卡爪6f恢复收紧状态，以紧固椭球单元。本发明的检测 系统的供电部包含为预热工位供电的预热供电单元、为光检工位供电的光检供电单元以及在检测椭球单元时供电的点灯供电单元，三个单元分别单独供电。在本实施例中，如图1、图2、图3所示，转盘I上六个夹具2a 2f—侧都分别设置了对应的集电靴对4a 4f,每个集电靴对4a 4f的末端都有一个导电滚轮7a 7f,可以随转盘I 一起转动，集电靴对4通过滚轮7与系统基座28上的集电环8以线接触连接方式获取供电并提供给对应夹具2上待检的椭球单元进行预热。集电环8分为A、B 二段，相邻的光检工位a和预热工位f之间不需要供电，所以不需要设置集电环8。集电环A段对应于顺时针方向的工位a b,集电环B段对应于顺时针方向的预热工位b f。工控机通过数字I/O卡连接第一固态继电器并进一步连接到集电环B段，控制预热供电单元，工控机通过数字I/O卡连接第二固态继电器并进一步连接到集电环A段，控制光检供电单元，工控机连接到电插气缸16，工控机通过数字I/O卡连接第三固态继电器并进一步连接到电插插头17。工业控制计算机通过数字I/O卡控制电插气缸16使电插插头17插入电插插座3a,控制点灯供电单元的供电，另外，三个固态继电器分别连接到一个总开关电源。打开总开关电源后，在预热工位，椭球单元通过其夹具2对应的集电靴对4及集电环B段获得供电进行预热；当转盘转动，预热工位b转换到光检工位a的过程中，集电靴滚轮7与集电环8的线接触结构使得椭球单元在瞬间由集电环B段和集电环A段同时供电，达到了预热工位b与光检工位a的无间断点灯供电切换。在光检工位，椭球单元由集电环A段供电切换至电插供电，然后进行常规的配光特性检测。本发明的检测系统的光检信号发射部包括LIN控制器、CAN控制器以及电插插头。在本实施例中，如图2、图3所示，工控机通过USB接口分别与N1-8476LIN总线控制器和N1-8473CAN总线控制器连接，并都进一步连接到电插插头17上，当椭球单元进入光检工位时，工控机向椭球单元发出AFS控制信号。本发明的检测系统的光型收集部包含凸透镜25、成像屏24和摄像头23。在本实施例中，如图2、图3所示，工控机通过IEEE1394适配卡与AVTF504C摄像头23连接。椭球单元接收工控机发出的AFS控制信号后，其发出的光束通过凸透镜25投射在成像屏24上，此时摄像头23获取成像屏24上的椭球光形分布图像并传回给工控机，工控机依据光形分布图像的特征进行分析，得到所述配光特性的检测结果。如图2、图3所示，告知部包括安全光幕投光器26和安全光幕受光器27。在本实施例中，工控机通过数字I/O卡连接安全光幕受光器27。受光器用于感应进入安全光幕保护区的操作人员或其它异物，并即刻发出感应信号给工控机，工控机接收到感应信号后同时输出停止控制信号，停止转盘运动，保护操作人员与系统设备的安全。图4为本实施例的椭球单元配光特性检测系统的检测流程图。如图4所示，本实施例的检测系统的工作流程包括:状态自检与初始化、转盘工位转换、定位销锁定转盘、取灯放灯、光检、电插退出以及定位销退出。在本实施例中，椭球单元配光特性检测系统首先进行状态自检与初始化，使伺服电机、卡爪等复原到原始状态，转盘转动到几何分度位置。
伺服放大器设定为位置控制模式，接受工控机的指令信息，控制伺服电机驱动转盘逆时针转动，转盘上每一个工位向下一个对应的工位移动。三个接近开关与相对应的三个位置编码螺栓构成不同的状态信号，精确识别转盘位置，断转盘是否准确处于工位的几何分度位置。转盘I中每个工位设置了对应的定位孔，当转盘到达指定的位置时，工控机控制定位气缸，使定位销插入最接近的工位所配套的定位孔锁定转盘，保证工位的位置精度从而消除定位误差带来的光检测量误差。工控机启动取放灯信号,控制卡爪气缸,使气嘴插入卡爪气口，同时工控机控制打开电动单向气阀，通过气嘴向卡爪气口中导入压缩空气，使取放工位上的卡爪在气压的作用下松开，从夹具上取出检测完毕的椭球单元后，再放入待预热椭球单元，取灯放灯操作后，电动单向气阀和卡爪气缸复位，卡爪恢复收紧状态，紧固待预热椭球单元。工控机控制取放部从取放工位的夹具上取出已检测完毕的椭球单元，放入待预热椭球单元后，电动单向气阀和卡爪气缸复位，卡爪恢复收紧状态，紧固待预热椭球单元。工控机启动光检信号，工控机控制电插气缸，使得电插插头插入电插插座，光检工位的椭球单元由集电环A切换至电插供电，工控机通过与电插插头相连接的LIN控制器或CAN控制器，向光检工位上的待检椭球单元发出AFS控制信号。工控机控制光检信号发射部向当前光检工位上的待检椭球单元发出AFS控制信号。检椭球单元接收工控机发出的AFS控制信号后，发出的光束通过凸透镜投射在成像屏上，摄像头获取成像屏上的椭球光形分布图像并传回给工控机，工控机依据光形分布图像的特征进行分析，完成椭球配光性能的检测。待检椭球单元接收工控机发出的AFS控制信号，摄像头获取所成像屏上的椭球光形分布图像并传回给工控机，工控机依据光形分布图像的特征进行分析，完成椭球单元配光性能的检测。光检结束后，工控机控制电插气缸，使得电插插头退出电插插座。工控机控制定位气缸，使得定位销从定位孔中退出，解除转盘锁定，转盘由工控机控制继续逆时针转动到下一工位，进行下一循环的检测。在检测过程中，当有操作人员或其它异物进入安全光幕保护区时，安全光幕受光器即刻发出信号给工业控制计算机，计算机同时输出控制信号停止转盘运动，保护操作人员与系统设备的安全。实施例的作用与效果本实施例涉及的六工位椭球单元配光特性检测系统，含有一个光检工位、一个取放工位和四个预热工位，可以在检测过程中实现一个工位进行光检的同时四个工位进行预热，解决了传统的预热检测单一模式检测方法的效率过低的问题，大大提高了椭球单元配光特性的检 测效率。
权利要求
1.一种椭球单元配光特性检测系统，用于对汽车前照灯的椭球单元的配光特性进行检测，包括转盘，所述转盘包含一个取放工位、一个光检工位和至少一个预热工位，用于放置多个所述椭球单元，其特征在于，还包括: 转动部，包含伺服控制器和伺服电机，用于控制所述转盘转动； 定位锁定部，包含接近开关组、设置在所述转盘上的复数个位置编码螺栓组、定位气缸、定位销，用于定位并锁定所述转盘； 取放部，包含单向电动气阀、卡爪气缸、气嘴和所述转盘上的卡爪气口以及卡爪，用于取放所述椭球单元； 光检信号发射部，包含LIN控制器、CAN控制器和电插插头,用于向所述椭球单兀发出AFS控制信号； 光型收集部，包含凸透镜、成像屏和摄像头，用于获取所述椭球单元的光型分布图像；以及 控制部，包含工控机以及与该工控机连接的数字I/O卡，用于控制所述转动部、定位锁定部、取放部、 光检信号发射部和光形收集部，并分析所述光型分布图像，得到所述配光特性的检测结果， 其中，所述转盘上设有复数个定位孔。
2.根据权利要求1所述的椭球单元配光特性检测系统，其特征在于: 其中，所述接近开关组中接近开关数与所述位置编码螺栓组中位置编码螺栓数相同，且所述接近开关数与所述转盘的工位数相对应。
3.根据权利要求1所述的椭球单元配光特性检测系统，其特征在于: 其中，所述工控机控制所述伺服放大器驱动所述转盘转动。
4.根据权利要求1所述的椭球单元配光特性检测系统，其特征在于: 其中，所述接近开关组与所述位置编码螺栓组构成不同的状态信号来识别所述转盘的分度位置并向所述工控机发出位置信号， 所述工控机接收到特定位置信号时控制所述定位气缸，使所述定位销插入最接近的所述定位孔来锁定所述转盘， 当光检完毕时，工控机控制所述定位锁定部对所述转盘解锁。
5.根据权利要求1所述的椭球单元配光特性检测系统，其特征在于: 其中，所述工控机控制所述卡爪气缸，使所述气嘴插入所述卡爪气口，并控制打开所述单向电动气阀向所述卡爪气口中导入压缩空气， 所述卡爪在气压的作用下松开。
6.根据权利要求1所述的椭球单元配光特性检测系统，其特征在于: 其中，所述工控机分别连接所述LIN控制器和所述CAN控制器，并都进一步连接到所述电插插头上，向所述椭球单元发出所述AFS控制信号， 所述椭球单元接收所述AFS控制信号后发出的光束通过所述凸透镜投射在所述成像屏上， 所述摄像头获取所述成像屏上的椭球光形分布图像并传回所述工控机。
7.根据权利要求1所述的椭球单元配光特性检测系统，其特征在于: 还包括告知部，其中，所述告知部包含安全光幕投光器和安全光幕受光器，用于感应进入安全光幕保护区域的其他物体，并向所述工控机发出感应信号， 所述工控机接收所述感应信号并发出停止信号，控制所述转动部停止所述转盘转动。
8.一种利用权利要求1所述的椭球单元配光特性检测系统进行检测的方法，其特征在于，包括以下步骤: 所述伺服放大器接受所述工控机的指令信息，驱动所述转盘逆时针转动； 所述转盘到达特定位置后，所述工控机控制定位锁定部锁定所述转盘； 所述工控机控制所述取放部从所述取放工位的夹具上取出已检测完毕的椭球单元，放入待预热椭球单元后，所述电动单向气阀和所述卡爪气缸复位，所述卡爪恢复收紧状态，紧固所述待预热椭球单元； 所述工控机控制光检信号发射部向当前所述光检工位上的待检椭球单元发出所述AFS控制信号； 所述待检椭球单元接收所述工控机发出的所述AFS控制信号，所述摄像头获取所述成像屏上的椭球光形分布图像并传回给所述工控机，所述工控机依据所述光形分布图像的特征进行分析，得到所述配光特性的检测结果； 光检结束后，所述工控机控制所述电插气缸使所述电插插头退出电插插座； 所述工控机控制所述 定位气缸，使得所述定位销从所述定位孔中退出，解除所述转盘锁定，所述转盘由所述工控机控制继续逆时针转动到下一工位，进行下一循环的检测。
全文摘要
一种椭球单元配光特性检测系统，包括用于放置多个所述椭球单元的转盘，还包括转动部，包含伺服控制器、伺服电机和主轴；定位锁定部，包含接近开关组、转盘上的位置编码螺栓组和定位气缸、定位销、转盘上的定位孔；取放部，包含单向电动气阀、卡爪气缸、气嘴和转盘上的卡爪气口以及卡爪；光检信号发射部，包含LIN控制器、CAN控制器和电插插头；光型收集部，包含凸透镜、成像屏和摄像机，用于获取椭球单元的光型分布图像；以及控制部，包含工控机以及与该工控机连接的数字I/O卡，用于控制转动部、定位锁定部、取放部、光检信号发射部和光形收集部，并分析光型分布图像，得到配光特性的检测结果。
文档编号G01M11/06GK103234737SQ20131015029
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月26日 优先权日2013年4月26日
发明者戴曙光, 穆平安, 金晅宏 申请人:上海理工大学