通过传感器快速检测零件尺寸的方法和系统与流程

本发明涉及一种零件尺寸的检测方法和系统，尤其涉及利用高精度传感器对零件尺寸进行快速检测的方法和系统。

背景技术：

在整车制造车身焊接过程中经常发现，冲压单件或焊接分拼(特别是底板零件中的前、后纵梁总成)尺寸不稳定，会对白车身焊接尺寸稳定性产生很大影响。尺寸偏差导致的后果很多，轻者影响整车尺寸匹配质量，重者直接影响自动生产线正常运行；自动工序中当夹具内传感器无信号，显示零件夹持不到位，生产线立即故障停线警报，后续处理将花费很多不必要的维修工时。为避免此问题带来的严重后果，通常采用的方法是，检验样架100％测量零部件，或三坐标100％测量，但成本过高、周期过长，在全自动生产线快节拍大批量生产的过程中，基本不可能实现。可以说，对于这个技术问题，目前还没有快速简易有效的解决方案。同时，这个技术问题，也是实现工业4.0全自动化生产，必须率先解决的最实际问题。

在现有已知的生产尺寸质量控制过程中，主要有如下四种常见方法，但这些方法都受到成本、场地、时间、人力、适用范围等因素的制约：

1.三坐标测量是一种离线测量方法，将被测物体置于三坐标测量空间，可获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经计算求出被测物体的几何尺寸、形状和位置，可适用于单件、分总成和总成，但是这种测量方法的周期较长，且设备庞大，维护成本高，无法并入自动化生产线；

2.Inline在线测量方法是将激光视觉传感器固定在高精度机器人手臂的末端进行程序化自动检测，通过控制机器人在空间的位姿变换，视觉传感器能够依次到达空间指定测量位置，采集空间特征点的图像信息，并通过数据处理和坐标变换，获得该点在车身坐标系下的三维坐标数据，主要适用于总成检测。这种方法中所使用的设备较昂贵，维护成本高，并入自动化生产线后响应速度较慢，作为后道检查，无法阻止尺寸缺陷发生，无法剔除问题零件；

3.白光(蓝光)测量是在线、离线测量方法，通过光学测头，配合Opticell自动化测量系统，准确提供零件全表面、边界、孔、表面点及截面线的测量数据，主要适用于四门两盖单件测量。这种方法使用到的测量设备较昂贵，维护成本高；无法并入自动化生产线；

4.样架测量是一种离线测量方法，通过以RPS基准来定位，用塞尺、百分表等量具对外框指定位置的缝隙、平整度进行测量记录，判断焊接件是否合格，主要用于检测四门两盖、前后围、前后风窗及尾灯的缝隙、平整度匹配状态。但这种测量方式的频次较低，误差较大，人工操作对测量结果会产生直接影响，且操作耗时较多，无法并入自动化生产线。

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并将感受到的信息，按照一定规律变换为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。其具有微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化的特点。

技术实现要素：

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

本发明为解决上述技术问题，提供了一种通过传感器快速检测零件尺寸的方法和系统，在零件上料阶段就能够自动识别并剔除不合格品，是在全自动生产过程中提前控制尺寸不合格品的产生的纠错方法，可以应用于整个汽车制造行业的自动化车身焊接生产线上，也可以应用于与汽车工业具有类似工艺特性的制造业自动化焊接生产线上。

本发明的技术方案为：本发明揭示了一种通过传感器快速检测零件尺寸的方法，包括：

在工位的控制点上安装多个传感器，多个传感器的信号输出至控制单元；

通过合格封样件对多个传感器的高度尺寸进行确认和固定；

当工位上的零件的贴合面超出传感范围，会导致传感器在控制单元中显示为无信号，检测到零件尺寸发生变化。

根据本发明的通过传感器快速检测零件尺寸的方法的一实施例，传感器的精度和主定位零件的控制公差相匹配。

根据本发明的通过传感器快速检测零件尺寸的方法的一实施例，工位的控制点包括零件变形量最大的控制点、或者受到关注的后续尺寸的控制点。

根据本发明的通过传感器快速检测零件尺寸的方法的一实施例，控制单元外接报警单元，当检测到零件尺寸发生变化就通过报警单元提示报警信号。

根据本发明的通过传感器快速检测零件尺寸的方法的一实施例，控制单元是独立的外接设备，或者是生产线自带的自动控制单元。

本发明还揭示了一种快速检测零件尺寸的系统，包括：

多个传感器，安装在工位的控制点上，高度尺寸通过合格封样件进行确认和固定；

控制单元，多个传感器的信号输出至控制单元；

其中，当工位上的零件的贴合面超出传感范围，会导致传感器在控制单元中显示为无信号，检测到零件尺寸发生变化。

根据本发明的快速检测零件尺寸的系统的一实施例，传感器的精度和主定位零件的控制公差相匹配。

根据本发明的快速检测零件尺寸的系统的一实施例，工位的控制点包括零件变形量最大的控制点、或者受到关注的后续尺寸的控制点。

根据本发明的快速检测零件尺寸的系统的一实施例，控制单元外接报警单元，当检测到零件尺寸发生变化就通过报警单元提示报警信号。

根据本发明的快速检测零件尺寸的系统的一实施例，控制单元是独立的外接设备，或者是生产线自带的自动控制单元。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明的方案有两个特点，其一是通过选取受标准认可的测量合格零件为参照物，在特定技术条件下以此为依据进行传感器标定和封样；其二是在零件上料时或者单件刚完工时就能快速检测并判断其是否尺寸合格(或发生形状变化)，是否适合继续进行后续的自动化生产过程。在自动化生产过程中，提前进行尺寸纠错，从而及时剔除不合格品，减少可能发生的由于零件尺寸偏差而造成的设备故障的返修，其本质是在零件被进一步加工前就进行快速、准确的检测，避免了不必要的故障和返修。

相较于传统技术，本发明利用高精度传感器在零件上件时就能快速检测出尺寸不合格品、或者发现零件形状变化的情况，能及时在自动化生产中剔除不合格品，减少后道返工及设备故障，降低返修成本。

本发明采用的高精度传感器和控制单元成本低廉，采购渠道多样化，维护成本低。

本发明通过调整高精度传感器的型号、种类、安装位置及精度，亦即控制精度随零件的公差范围和加工精度的变化而灵活调整，可使得本发明的应用范围扩展至各种自动焊接生产线工位上，包括上料工位、工序中尺寸快速检测等，简单好用。

附图说明

图1示出了本发明的通过传感器快速检测零件尺寸的方法的一个实施例的流程图。

图2和图3是在车辆的前纵梁总成定位的夹具台上应用本发明的检测方法的一个示例的原理图。

图4示出了本发明的快速检测零件尺寸的系统的一个实施例的原理图。

具体实施方式

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1示出了本发明的通过传感器快速检测零件尺寸的方法的一个实施例的流程。请参见图1，下面是对本实施例的检测方法的各个步骤的详细描述。

步骤S1：在工位的控制点上安装多个传感器，这多个传感器的信号输出至控制单元。

精度是传感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高，其价格越昂贵，因此，传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必选得过高。在本实施例中，通常选取与主定位零件的控制公差相匹配。较佳的，放置在零件变形量最大的控制点，或后续尺寸关注度高的控制点上。

步骤S2：通过合格封样件对多个传感器的高度尺寸进行确认和固定。

步骤S3：当工位上的零件的贴合面超出传感范围，会导致某一个或某几个传感器在控制单元中显示为无信号，从而检测到零件尺寸发生了变化。

传感器显示为无信号，意味着尺寸没有落在公差带范围内，是不合格品。较佳的，可以在控制单元外接报警单元，当检测到零件尺寸发生变化后就通过报警单元提示报警信号。比如通过报警指示灯被点亮，提醒剔除不合格品。

可以在普通的上料夹具台上安装独立的控制单元，可以在全自动化生产线上料工位或特定的带检测功能的工位，安装高精度传感器，并将信号接入生产线自动控制单元，也能达到同样效果。

以图2和图3所示的前纵梁总成定位的夹具台为例来进一步说明本发明的检测方法。请结合图2和图3，前纵梁总成定位在夹具台5上，易变形区域6尺寸经常波动，当波动量超过公差带3mm则对后道工序及质量产生影响，设计的目的是自动化生产前剔除尺寸超差零、部件。设计加装的高精度传感器1、2、3放置在纵梁变形量最大的中间区域的3个控制点上(取上平面两边各选1个点对应于传感器2、3，侧面选1个点对应于传感器1，通过这3个点可以检测明显的零件变形或扭转)，选取传感高度为3mm(与零件公差带一致)的高精度传感器来进行安装，并以合格的封样件为标准，接触面下降1.5mm安装传感器高度(通常高度设置为封样件下降1/2公差带的距离)。当零件传感面超出1.5mm时，传感器无感应，即显示没有零件，信号传递到控制器4报错，以此来告诉操作者零件变形已经超出公差要求，不能用于后续的自动化生产。换上合格品后传感器有感应，显示有零件则继续生产。这样的设计，有效地避免了不合格上线，避免了由于运输导致的变形零件上线，为自动化生产高效、有序运行提供了保障。

从上述的方法中可知，本发明的检测方法所依赖的系统如图4所示，包括多个传感器7、控制单元8，较佳的还包括报警单元9。多个传感器7安装在工位的控制点上，高度尺寸通过合格封样件进行确认和固定。多个传感器7的信号输出至控制单元8。当工位上的零件的贴合面超出传感范围，会导致传感器7在控制单元8中显示为无信号，检测到零件尺寸发生变化。当检测到零件尺寸发生变化就通过报警单元9提示报警信号。

精度是传感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高，其价格越昂贵，因此，传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必选得过高。在本实施例中，通常选取与主定位零件的控制公差相匹配。工位的控制点包括零件变形量最大的控制点、或者受到关注的后续尺寸的控制点。

控制单元8是独立的外接设备，或者是生产线自带的自动控制单元。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。