防松标记自动绘制控制系统、装置及方法与流程

1.本发明属于防松标记绘制技术领域，具体涉及防松标记自动绘制控制系统、装置及方法。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.在转向架制造中比较重要的是车轮制造，车轮在高速转动时，用于固定车轮的螺栓难免会松动，因此，需要定期进行螺栓松动检查以防止发生运行事故。
4.目前，螺栓印线作为组装作业过程中必要的基础工作，对保障轴端的质量和后续的列车安全运行至关重要。但是目前在轴端螺栓印线的作业过程中，主要通过人工使用专用印线笔印线的方式，即使有些自动化设备也能用划线笔进行划线，但大大减少了划线笔的寿命，其步骤也较为复杂，同时也存在不符合工艺设计要求的风险。


技术实现要素：

5.本发明为了解决上述问题，提出了防松标记自动绘制控制系统，本发明能减少人工工作量，提高防松标记绘制工作的效率和质量。
6.根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：
7.第一方面，公开了防松标记自动绘制控制系统，包括：
8.信息采集模块、定位模块、运算模块和运动控制模块；
9.所述信息采集模块被配置为：接收采集的整个车轮平面图像信息并基于该图像信息获取螺栓位置和螺栓是否有异物遮挡，基于获取的信息发出印线任务信息、印线指令信息；
10.所述定位模块被配置为：根据采集的图像信息获得待印线螺栓在测量场中的实际的坐标位置，印线装置在测量场中的实际坐标位置；
11.所述运算模块被配置为：对信息采集模块发出的印线任务信息、印线指令信息和定位模块中的螺栓实际的坐标信息和印线装置的实际坐标信息进行处理，并据此计算出印线装置的行走路线和印线动作信息；
12.所述运动控制模块被配置为：收到来自运算模块的信息，并基于该信息控制印线动作。
13.作为进一步的技术方案，所述信息采集模块接收采集的图像信息之前，将计算机生产信息化系统下发的采集信息的信号传递至视觉传感器，以使视觉传感器开始采集螺栓图像信息。
14.作为进一步的技术方案，所述信息采集模块还实时接收液位传感器传递的墨量液位信息，并在墨量液位低于设定值将导致印线装置无法印线之前做出警告。
15.作为进一步的技术方案，所述运算模块在所有螺栓印线结束时通过视觉传感器传
回的图像检测印线质量。
16.第二方面，公开了一种印线装置，包括印线模具、加墨机构；
17.所述印线模具安装在两个互相配合的液压杆件上，给予印线模具向下压力，以使印线模具在滑槽内移动，继而能够达到车轮的不同位置；
18.所述加墨机构包括印池，印池内安装有液位传感器，液位传感器将检测数据传输至控制系统，实时监测剩余墨量。
19.第三方面，公开了防松标记自动绘制印线方法，包括：
20.采集螺栓拧紧后的车轮图像数据，基于采集的车轮图像数据检测每颗螺栓是否已经拧紧，螺栓上方是否有遮挡物，之后产生印线任务信息和印线指令信息；
21.基于采集的车轮图像数据获得左右两侧螺栓在测量场中的坐标位置，印线装置在测量场中的实际坐标位置；
22.接收印线任务信息和印线指令信息，并根据实际的螺栓位置，进行运算获取印线路线；
23.根据印线路线进行印线。
24.作为进一步的技术方案，产生印线任务信息和印线指令信息的前提条件是：印池内墨量符合设定的要求，车轮上的螺栓已经拧紧且无遮挡物。
25.作为进一步的技术方案，所述印线路线包括印线装置两个定位点、始点和终点。
26.作为进一步的技术方案，所述根据印线路线进行印线，具体为：
27.将液压杆件缓慢下降，使印花模具能够贴合车轮表面的印线始点中心位置，持续下压，硅胶模具变形，将模具上的墨线充分压在螺栓表面上，随后液压杆件缓慢抬起，并在滑槽中到达右侧螺栓孔位置，再次下压进行印线，印线完成液压杆件缓慢抬起，到达印池内补充墨量，再次重复印线。
28.作为进一步的技术方案，还包括：
29.在0
°
、180
°
两个角度的位置上第一次印线完成，印线结束液压杆自动复位，随后运动控制模块通过电机将旋转盘转动30
°
，印线模具将重新在印池内进行上墨，进行第二次印线；
30.经过5次旋转，6次印线过程，螺栓孔均做好标记，旋转盘、印线装置复位，印线结束。
31.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
32.本发明控制系统中，信息采集模块通过现场caa系统传递工作信号给ccd传感器，ccd传感器开始拍照，采集整个车轮平面信息，并从中获取螺栓位置和防松标记绘制质量信息；定位模块用于采集左右待绘制防松标记螺栓在测量场中的坐标位置；运算模块用于将信息采集模块中的绘制任务信息、绘制指令信息和定位模块中的螺栓实际坐标信息进行处理，并据此计算获得防松标记绘制装置的行走路线和防松标记绘制动作信息；运动控制模块将收到来自运算模块的信息，实现控制防松标记绘制装置的动作。本发明有效实现了轮装制动盘螺栓膏体防松标记自动绘制和合格性检验，减少了人工工作量，提高了防松标记绘制工作的效率和质量。本发明将采用新型模具印制的形式进行单条印线。
33.本发明控制系统中通过各模块实现了对车轮螺栓的自动定位和印线操作，减少了工作人员的工作量，提高了印线作业效率，降低生产成本，加快了工作进程的周期，有利于
将生产制造推向无人化。通过视觉传感器和模块之间的配合，可以实时显示印线图像，并能预览印线动作与结果图像。
34.本发明控制系统中采用新型的印线装置，采用印线硅胶模具不仅减少了用划线笔划线的复杂步骤，还大大提高了印线作业效率，只需往印池中加入足够的墨量，便可持续工作，体积较小，重量轻，便于现场作业人员携带及搬运，后期只需更模具头便可以印不同的线型，应用广泛。印线精度高，通过视觉传感器可以实时捕捉图像信息，由于印线进程只能对两个螺栓孔进行印线且每个螺栓孔上方都有自己的视觉传感器，精准定位两条印线情况，大大提高了印线精度。
35.本发明印线整个过程，对印线质量进行多次检测，出现问题及时报警，大大提高了印线质量，提高了印线的效率。
36.综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具有高度产业利用价值。
37.本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
38.为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
39.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
40.图1为为本发明中整体结构示意图；
41.图2为本发明中内部结构剖视图；
42.图3为本发明中的模块盒结构图；
43.图4为本发明中的印花硅胶模具图；
44.图5为本发明中的印线部分局部放大图；
45.图6为本发明中的印线完成车轮俯视图；
46.图中，1、模块盒；2、印池底座；3、印池；4、壳体；5、滑槽；6、第一液压杆；7、第二液压杆；8、印线硅胶模具；9、视觉传感器；10、内车轮；11、外车轮；12、车轮托盘；13、旋转盘；14、底座；15、显示器；16、液位传感器；17、齿轮；18、模块开关；19、信息采集模块；20、定位模块；21、运算模块；22、运动控制模块。
具体实施方式：
47.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
48.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
49.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
50.实施例一：
51.在本实施例中，以进行列车轮装制动盘螺栓防松标记膏绘制进行举例说明，但并不代表本发明提供的方法、系统仅能适用于列车上的轮装制动盘螺栓中。其也可以根据螺栓使用的场景的不同，适用于其他装置的螺栓防松标记中。
52.如图1和图2所示，本实施例子提供了一种自动印线控制系统，用于控制印线装置在印线车轮上的自动定位、行走和印线，包括信息采集模块19、定位模块20、运算模块21、运动控制模块22。
53.更为具体的，如图3所示，模块盒中包含采集模块19、定位模块20、运算模块21、运动控制模块22，并设有模块供电开关18。
54.信息采集模块19，与计算机生产信息化系统(caa)相通信，通过现场caa系统传递给信息采集模块开始工作的信号，信息采集模块将工作指令发送至视觉传感器，随即视觉传感器开始采集图像，视觉传感器自动捕捉螺栓的位置并旋转相应角度，信息采集模块1将视觉传感器传入的图像进行特征提取并从中获取关键特征，包括螺栓位置和是否有异物遮挡，并发出印线任务信息、印线指令信息，同时，液位传感器将墨量信息传递给信息采集模块。
55.例如，当车轮螺栓安装完成时，caa系统将传递给信息采集模块工作信号，信息采集模块控制视觉传感器在其正上方拍照后自动捕捉螺栓位置，液位传感器传递墨量信息，随后信息采集模块将图像信息传递给定位模块20。
56.关于定位模块20，通过信息采集模块19中的图像信息，首先生成左右待印线螺栓在测量场中的坐标系oxyz中的实际坐标位置，其次生成印线装置在测量场中的坐标系oxyz中的实际坐标位置，随后将两个坐标信息组合后传入运算模块21。
57.关于运算模块21，用于将信息采集模19中的印线任务信息、印线指令信息和定位模块20中的螺栓实际的坐标信息和印线装置实际坐标信息进行处理，并据此计算出印线装置的行走路线和印线动作信息。运算模块21与信息采集模块19和定位模块20相连，其中印线装置的行走路线是指经运算模块21处理后，将印线模具8从印池3蘸好墨量到印线螺栓的路线，其中印出的线为贯穿螺栓中心点的、与轴线垂直的一条直线，还包括印线装置两个定位点、始点和终点，而印线动作信息则包括印线装置的液压杆件移动量、开始、停止、复位等动作。
58.关于行走路线：通过定位模块20中的螺栓在测量场中的坐标系oxyz中的实际坐标位置和印线装置在测量场中的坐标系oxyz中的实际坐标位置，将实际的印线装置坐标作为起始点，螺栓中心点为终点，只是获取定位点确定行走的路线。
59.印线动作信息：从获取到的起始点通过程序控制杆件的移动量，实现开始、停止操作，操作结束后返回起始点。
60.关于运动控制模块22，与运算模块21相连，将收到来自运算模块21的行走路线和印线动作信息，实现控制印线装置的移动和印线动作，印线结束后印线模具自动复位。
61.本实施例子中的自动印线控制系统，也是印线装置的控制系统，通过视觉传感器9自动捕捉印线螺栓进行图像处理，通过印线任务信息、印线指令信息，再结合印线螺栓和印线装置在测量场中的坐标系oxyz中的实际坐标位置，计算出印线装置的行走路线和动作信息，并控制印线装置进行印线动作。
62.作为印线装置的控制系统，利用信息采集模块中的视觉传感器捕捉螺栓的位置和当前状态，并把印线任务信息和印线指令信息传递给运算模块，在显示器中可以显示实时印线图像，对于印线信息可以及时调用，其次利用图像，定位模块可以自动获取图像中待印线螺栓和印线装置在测量场中的坐标位置，运算模块结合印线任务信息、印线指令信息和坐标位置，自动计算出印线装置的两个定位点，始点终点、行走路线，控制印线装置行走并进行印线。此发明实现了对车轮螺栓的自动定位和印线，减少了工作人员的工作量，提高了印线作业效率，降低生产成本，加快了工作进程的周期。通过自动捕捉并印线的设计，有利于将生产制造推向无人化，通过大数据与5g技术的发展，进一步提升信息化水平。
63.实施例二：
64.基于实施例一的系统，参考图2和图5所示，本实施例子还提供了一种印线装置，用于在结构复杂的螺栓表面印线，包括印线模具、行走机构、加墨机构。将印线车轮放到印线底盘上，所述印线模具安装在两个互相配合的液压杆件上，给予印线模具向下压力，通过在滑槽内移动，使它能够达到车轮的两个不同位置。
65.其中，印线模具具体指的是图4所示的硅胶模具；行走机构指的是滑槽5、第一液压杆6、第二液压杆7；加墨机构指的是印池底座2、印池3、液位传感器16；印池3设置在印池底座2上，液位传感器16设置在印池3内；印线模具固定在第二液压杆7上，第二液压杆7与第一液压杆6互相配合带动硅胶模具沿着滑槽5移动，加墨时，移动至印池3上方，获取印池的墨，然后，第二液压杆7与第一液压杆6互相配合再带动硅胶模具沿着滑槽5移动返回至车轮的两个不同位置。
66.关于信息采集模块、定位模块、运算模块和运动控制模块都安装在机器外部壳体的控制箱内，视觉传感器安装在壳体上，视觉传感器实时监测印线质量，液位传感器安装在印池内，实时监测剩余墨量。
67.其中壳体4作为设备的主要固定件，而第一液压杆6、第二液压杆7、印线模具8组成了印线装置的主要活动部分，将从印池3和车轮托盘12上的车轮螺栓之间通过滑槽5往复滑动。其中壳体4和滑槽5是固定连接，第二液压杆7可以在第一液压杆6内腔里活动，液压杆件6安装在滑槽5内。
68.具体地，在本实施例子中，印线模具如图4所示，材料为硅胶材质，硅胶头上有凸起圆环，正好与螺栓孔端完全配合，其动作时配合第一液压杆6、第二液压杆7进行使用，需给印线模具施加向下压力，动作结束后，硅胶头可以自动回弹，一次蘸墨可以进行两次印线。
69.在本实施例中，视觉传感器9可以自动旋转捕捉螺栓孔的位置，车轮中共有12个螺栓孔，经过模块盒1中的各模块处理后，得到行走路线和印线动作信息，通过印线动作信息得到每个液压杆件的移动量，其中每个液压杆件的位置误差控制为正常的10％以内，印线模具8将从印池3蘸好墨之后先对最左侧螺栓进行印线，再通过右侧视觉传感器的图像信息定位第二个螺栓孔进行二次印线，随即第一次印线进程结束，旋转盘转动30
°
，印线模具8将从印池3重新蘸完墨进行二次印线进程，进行5次旋转之后，对12个螺栓孔进行印线，所有螺栓防松标记做完，车轮做完防松标记。
70.实施例三：
71.基于实施例一的装置，本实施例还提供了一种印线方法，采用上述的印线装置进行，再次参考图2和图5所示，印线方法包括以下步骤s1～s4：
72.s1、将内车轮10和外车轮11放置在车轮托盘12上，首先经过拧紧机构将螺栓进行拧紧，根据现场计算机生产信息化系统(caa)的信息，将传递给信息采集模块19工作信号，信息采集模块19控制视觉传感器9开始采集图像，视觉传感器9自动捕捉螺栓孔的位置，并旋转采集螺栓孔360
°
全景图像，传入显示器15中，随后视觉传感器9持续在侧面采集实时印线图像传入显示器15中，并向定位模块20发送印线任务信息、印线指令信息。
73.具体地，在本实施例中，印线任务信息包括印线的长度、宽度。印线指令信息包括定位模块21的工作信号和印线线型的信息。
74.具体地，在本实施例中，现场计算机生产信息化系统(caa)将控制螺栓的拧紧过程，并通过视觉传感器9进行初步检测每颗螺栓上方是否有遮挡物、是否已经拧紧，caa系统自带的检测模块只能对视觉传感器9中的图像进行初步识别，识别出车轮部件型号、拧紧状态，对螺栓状态进行第一次检测，其中第一次检测着重检测螺栓上方是否有遮挡物，随后将给信息采集模块19工作信号，使信息采集模块19进行二次检测。
75.s2、定位模块20通过收到的信息采集模块19中的图像信息，首先左侧的视觉传感器生成采集左侧待印线螺栓在测量场中的坐标系oxyz中的实际坐标位置，其次右侧的视觉传感器生成采集右侧待印线螺栓在测量场中的坐标系oxyz中的实际坐标位置，随后生成印线装置在测量场中的坐标系oxyz中的实际坐标位置，最后将两个坐标信息组合后传入运算模块21。
76.s3、运算模块21收到来自信息采集模块19中的印线任务信息、印线指令信息和定位模块21中的螺栓实际的坐标信息和印线装置实际坐标信息，将在显示器15中显示预处理的各条信息，根据这些信息计算出印线装置的行走路线和印线动作信息。其中印线装置的行走路线是指经运算模块21处理后，贯穿螺栓中心点的、与轴线垂直的一条直线，还包括印线装置两个定位点、始点、和终点，而印线动作信息则包括印线装置的液压杆件量、开始、停止、复位等动作，经过运算模块21的运作，将会在显示器15中显示出印线装置的预动作动画和印线结果，如果产生印线偏移较大，系统将自动报警，则查看是否预处理的信息出现问题。
77.具体地，在本实施例中，运算模块21收到来自定位模块20的实际坐标信息，通过以上信息对螺栓进行二次检测，此次检测着重检测螺栓旋进程度，通过获取螺栓头在oxyz坐标系中的oz轴的坐标来获取螺栓旋进深度，如果深度超过误差范围，运算模块21将进行语音报警并在显示屏15中进行警告，需通过人工审查并在系统中解决警报后再继续往下进行。
78.s4、运动控制模块22将收到来自运算模块21的信息，运动控制模块22启动时进行自检，通过运算模块21传递的行走路线和印线动作信息进行动作，运动控制模块22将控制印线部件中液压杆件的移动量，首先将第二液压杆件7缓慢下降，使印花模具能够完美贴合车轮表面的印线始点中心位置，持续下压，硅胶模具变形，将模具上的墨线充分压在螺栓表面上，随后第二液压杆件7缓慢抬起，并在滑槽5中到达右侧螺栓孔位置，再次下压进行印线，印线完成第二液压杆件7缓慢抬起，到达印池3内补充墨量，再次重复印线步骤。能够将印线的误差控制在正常的10％之内，印线结束液压杆7自动复位。此时视觉传感器9依然在工作，给显示器15实时传递图像信息。
79.在本实施例中，在每次启动与蘸墨过程中，液位传感器16都会检测印池内墨量的
容量，如果墨量过少则中断进程、进行报警，等待人工加注，在印线工程中，液位传感器实时向信息采集模块传递剩余墨量信息并在显示器15中进行显示。
80.在本实施例中，经过此上步骤在0
°
、180
°
两个角度的位置上第一次印线完成，印线结束液压杆6自动复位，随后运动控制模块通过电机将旋转盘13转动30
°
，印线模具8将重新在印池3内进行上墨，进行第二次印线，印线步骤如第一次过程，经过5次旋转，6次印线过程，12个螺栓孔均做好标记，旋转盘、印线装置复位，印线结束。
81.随着自动印线系统的启动，视觉传感器9一直工作，给显示器15实时传递图像信息，当印线结束时，视觉传感器9将划好的每个螺栓上方的图像信息传递给运算模块21，运算模块21将检查每个螺栓上的印线质量，是否出现印线不直或者过粗、是否出现断点等情况，如果出现则报警提醒，如果进程顺利则传递给(caa)系统印线结束指令，进行下一步动作。印线完成车轮俯视图参见附图6所示。
82.上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。