一种基于机械视觉的轮毂跳动柔性自动检测系统的制作方法

本发明属于机器或结构部件的静态或动态平衡的测试领域，特别涉及一种基于机械视觉的轮毂跳动柔性自动检测系统。

背景技术：

轮毂是机动车辆驱动系统的重要组成部分。轮毂装配质量的好坏直接影响到机动车辆的安全性能，其中轮毂端、径跳动是否合格，直接影响到行驶过程中的舒适度和安全性，是关键技术指标之一，主要技术要求为，以轮毂的中心轴心线为基准，确定轮辋的端面跳动和径向跳动。所以轮毂端径面的跳动检测技术在轮毂装配技术领域起到举足轻重的作用。

目前轮毂端径面的跳动检测方式多采用人工检测，首先将芯轴穿过轴孔，与另一面轴孔上装配的芯轴套相配合，并用木榔头敲紧，然后再装到偏摆仪上，人工转动轮毂，通过观察杠杆百分表得出轮毂跳动，并根据数值判断是否合格。存在的问题为：检测效率过低，检测误差大。

为了解决上述技术问题，现有技术公开了自动检测系统，例如CN105277124公开了一种轮毂单元法拉盘的端跳和径跳检测设备，该设备包括主架、上下料机构、压紧机构、转动机构以及压装机构，该设备提供一种测量指标精准、检测快速、结构简单并且克服了现有技术中提出的轮毂单元法兰盘端径面测量技术不准确的检测设备；又如CN203310388公开了一种轮毂跳动自动检测分检仪，其包括轮毂、旋转台和轮毂定位套等部件，该分检仪可用于轮毂端、径跳动的检测，并能自动区分产品是否合格，提升产品的检测效率和检查的准确度。现有技术存在的自动检测系统代替了人工检测的方式，提高了检测效率，但是现有技术公开的检测系统不能够对刹车鼓跳动进行检测。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于机械视觉的轮毂跳动柔性自动检测系统，该自动检测系统不但能够实现对轮毂上下端跳、上下径跳的检测，更重要的是该自动检测系统还能够实现对刹车鼓跳动的检测，检测效率高，无需人工干预。

本发明具体技术方案如下：

本发明提供一种基于机械视觉的轮毂跳动柔性自动检测系统，该自动检测系统包括测量设备主体，测量设备主体包括测量基本组件、上下端面测量组件、下定位组件、上定位组件和控制柜组件，其中，上下端面测量组件、下定位组件、上定位组件和控制柜组件均设于起支撑作用的测量基本组件上；上下端面测量组件包括设于测量基本组件上的两个测量传感器单元；下定位组件包括与测量基本组件连接的轴承套座单元、从轴承套座单元内伸出的下芯轴及与下芯轴连接的第三气缸，轴承套座单元上还分别连接有第一电机和刹车鼓测量单元；上定位组件包括与下芯轴配合使用的转盘定位换套单元。

进一步的改进，测量基本组件包括基座底板、竖直设于基座底板上的导轨立柱、轮毂支撑单元和第一气缸，导轨立柱上设有第二气缸及竖直设于导轨立柱上的第一导轨，第一导轨自上而下依次滑动连接有第二滑块和第一滑块；

优选地，上定位组件还包括与测量基本组件连接的导轨连接上板、与导轨连接上板连接的电机传动单元、和设于导轨连接上板的第一传感器，转盘定位换套单元与电机传动单元相连。

进一步的改进，转盘定位换套单元包括转盘、设于转盘侧壁上的上定心套和下定心套；上定心套和下定心套靠近转盘侧壁的位置处分别套设有压圈和轴套固定座，压圈上还套设有轴套可拆卸固定套，下定心套上设有拉丁副。

进一步的改进，电机传动单元包括第三电机、与第三电机相连的减速机和通过联轴器与减速机相连且穿入到转盘内的加长轴。

进一步的改进，刹车鼓测量单元包括与轴承套座单元相连的第一竖直气缸、设于第一竖直气缸上的双轴电缸连接板、水平设于双轴电缸连接板上的双轴电缸、与双轴电缸的双轴连接的活动件、与活动件连接的测头电缸连接板、设于测头电缸连接板上的伸缩电缸和通过测头连接板连接到伸缩电缸上的测头。

进一步的改进，测量传感器单元包括通过电缸连接底板与导轨立柱连接的电动缸、与电动缸上的第六滑块连接的电缸连接板、设于电缸连接板上的活塞杆电缸、与活塞杆电缸的活塞杆连接的传感器安装板，传感器安装板上设有第一导杆气缸和设置在第一导杆气缸上的第一位移传感器，传感器安装板上还安装有第二位移传感器。

进一步的改进，测量设备主体还包括设于轮毂支撑单元上的压紧组件，压紧组件包括第二导轨、与轮毂支撑单元连接的气爪安装板、设于气爪安装板上的第二导杆气缸，第二导轨上滑动连接有第三滑块，第三滑块通过连接板组件与第二导杆气缸两侧的导杆相连。

进一步的改进，自动检测系统还包括自动上下料装置，自动上下料装置包括底座，设于底座上的转台机构，设于转台机构上的升降机构和设于升降机构两侧的两个夹手机构；升降机构包括转台升降连接组件、设于转台升降连接组件上的两个第三导轨气缸、对称设于转台升降连接组件相对两侧的四个竖直导轨，每个竖直导轨上均滑动连接有第四滑块；夹手机构包括两个机械手、与位于转台升降连接组件同一侧的第四滑块和第三导轨气缸连接的机械手连接板、设于机械手连接板中间的第四导轨气缸和对称且分别设于机械手连接板两端的四个水平导轨，每个水平导轨上均滑动连接有第五滑块，两个机械手分别与第四导轨气缸两侧的导杆和第五滑块相连。

进一步的改进，自动检测系统还包括传输线体，传输线体包括机架，机架顶部两侧对称设有若干互相传动连接的链轮滚筒，机架底部设有驱动电机和与驱动电机传动连接的双侧滚筒驱动轴，双侧滚筒驱动轴的两端分别与两侧的链轮滚筒传动连接。

进一步的改进，机架顶部中间设有轮毂孔，机架的底部位于轮毂孔的下方还设有粗定位单元，粗定位单元包括粗定位框、设于粗定位框中部的齿轮、两个平行安转于粗定位框上的粗定位导向光轴、及分别套设在粗定位导向光轴两端的导向轴滑块，每个导向轴滑块底部均设有与齿轮啮合的齿条，且两个齿条不在同一侧，其中一个导向轴滑块上还连接有第四气缸，两个导向轴滑块上均竖直设有夹爪，第四气缸通过导向轴安装板安装到两个粗定位导向光轴上。

进一步的改进，该自动检测系统还包括轮毂型号识别组件，轮毂型号识别组件包括光源安装架和安装在光源安装架上的摄像机。

本发明的有益效果：本发明提供的自动检测系统可自动化成套检测设备实现轮毂5个位置的跳动检测，包括上下端跳、上下径跳和刹车鼓跳动的检测，代替人工检测的方式。本套检测系统利用机器视觉系统实现轮毂5个位置的跳动检测，检测的参数更加全面准确，提高了轮毂的加工效果。

附图说明

图1为实施例1测量设备主体的结构示意图；

图2为实施例1下定位组件的左视图；

图3为实施例2测量基本组件的结构示意图；

图4为实施例3上定位组件的结构示意图；

图5为实施例4刹车鼓测量单元的结构示意图；

图6为实施例5转盘定位换套单元的局部剖视图；

图7为实施例5上定位组件的剖视图；

图8为实施例6测量传感器单元的结构示意图；

图9为实施例6测量传感器单元的左视图；

图10为实施例7测量设备主体的结构示意图；

图11为实施例7压紧组件的结构示意图；

图12为实施例8自动上下料装置的结构示意图；

图13为实施例8升降机构的结构示意图；

图14为实施例8夹手机构的结构示意图；

图15为实施例9传输线体的结构示意图；

图16为实施例9传输线体的左视图；

图17为实施例10传输线体的结构示意图；

图18为实施例10粗定位单元的结构示意图；

图19为实施例11轮毂型号识别组件的结构示意图。

具体实施方式

本发明需要说明的是，各部件的图可能存在比例不一致的情况，各图及部件都是与在图1的基础上进行了适当的缩放，目的是为了看清楚相应的结构。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例1

一种基于机械视觉的轮毂跳动柔性自动检测系统，该自动检测系统包括测量设备主体1，如图1所示，测量设备主体1包括测量基本组件100、上下端面测量组件、下定位组件300、上定位组件400和控制柜组件500，上下端面测量组件、下定位组件300、上定位组件400和控制柜组件500均设于起支撑作用的测量基本组件100上；上下端面测量组件包括设于测量基本组件100上的两个测量传感器单元200；上下端面测量组件包括对称设于导轨立柱102相对两侧面的两个测量传感器单元200；本发明提供的测量传感器单元主要是为了测量轮毂端面和径面弹跳位移，该测量传感器单元主要包括位移传感器；如图2所示，下定位组件300包括与测量基本组件100连接的轴承套座单元301、从轴承套座单元301内伸出的下芯轴302及与下芯轴302连接的第三气缸303，轴承套座单元301上还分别连接有第一电机304和刹车鼓测量单元305；进一步优选地，本发明提供的轴承套座单元301包括与第一滑块109和第一气缸105连接的导轨下连接板3011和与导轨下连接板3011连接的下轴轴承座3012，其中下芯轴302从下轴轴承座3012内伸出；上定位组件400包括与下芯轴302配合使用的转盘定位换套单元403。

本发明提供的自动检测系统可自动化成套检测设备实现轮毂5个位置的跳动检测，包括上下端跳、上下径跳和刹车鼓跳动的检测，代替人工检测的方式。本套检测系统利用机器视觉系统实现轮毂5个位置的跳动检测，检测的参数更加全面准确，提高了轮毂的加工效果。

实施例2

一种基于机械视觉的轮毂跳动柔性自动检测系统，该自动检测系统与实施例1不同的是，如图3所示，测量基本组件100包括基座底板101、竖直设于基座底板101上的导轨立柱102、轮毂支撑单元103和第一气缸105，导轨立柱102上设有第二气缸106及竖直设于导轨立柱102上的第一导轨107，第一导轨107自上而下依次滑动连接有两块第二滑块108和两块第一滑块109；本发明所指的轮毂支撑单元可以是四方形的支撑框架，可以是如图3所示的，由两根基座矩形管1031和两根基座方管1032组成，进一步优选地可以分别在两根基座矩形管1031和两根基座方管1032分别对应加上第一等高块1033和第二等高块1034，目的是为放置轮毂提供更平稳的支撑界面。

实施例3

一种基于机械视觉的轮毂跳动柔性自动检测系统，该自动检测系统与实施例2不同的是，轴承套座单元301与第一滑块109和第一气缸105相连；如图4所示，上定位组件400还包括与测量基本组件100连接的导轨连接上板401、与导轨连接上板401连接的电机传动单元402、和设于导轨连接上板401的第一传感器404，转盘定位换套单元403与电机传动单元402相连。

本发明提供的自动检测系统可自动化成套检测设备实现轮毂5个位置的跳动检测，包括上下端跳、上下径跳和刹车鼓跳动的检测，代替人工检测的方式。本套检测系统利用机器视觉系统实现轮毂5个位置的跳动检测，检测的参数更加全面准确，提高了轮毂的加工效果。

实施例4

一种基于机械视觉的轮毂跳动柔性自动检测系统，该自动检测系统与实施例1的区别在于，如图5所示，刹车鼓测量单元305包括与轴承套座单元301相连的第一竖直气缸306、设于第一竖直气缸306上的双轴电缸连接板307、水平设于双轴电缸连接板307上的双轴电缸308、与双轴电缸308的双轴连接的活动件309、与活动件309连接的测头电缸连接板310、设于测头电缸连接板310上的伸缩电缸311和通过测头连接板312连接到伸缩电缸311上的测头313。本发明进一步通过对刹车鼓测量单元进行限定，使得该检测系统能够精确地实现对刹车鼓跳动的检测，实现对轮毂加工参数的进一步校正。

实施例5

一种基于机械视觉的轮毂跳动柔性自动检测系统，该自动检测系统与实施例3的区别在于，如图6所示，转盘定位换套单元403包括转盘405、设于转盘405侧壁上的上定心套406和下定心套407；上定心套406和下定心套407靠近转盘405侧壁的位置处分别套设有压圈408和轴套固定座409，压圈408上还套设有轴套可拆卸固定套410，下定心套407上设有拉丁副411。

本发明进一步通过对转盘定位换套单元进行进一步的限定，能够提供下芯轴与不同上定心套和下定心套实现轮毂跳动检测所必须的定心精度，并且下芯轴与上定心套和下定心套在磨损后，易于更换；同时该系统能够进一步提高轮毂的加工刚度，保证同轴度的稳定性。

如图7所示，电机传动单元402包括第三电机412、与第三电机412相连的减速机413和通过联轴器414与减速机413相连且穿入到转盘405内的加长轴415。提高整个自动检测系统的传动力。

实施例6

一种基于机械视觉的轮毂跳动柔性自动检测系统，该自动检测系统与实施例2的区别在于，如图8-9所示，测量传感器单元200包括通过电缸连接底板201与导轨立柱102连接的电动缸202、与电动缸202上的第六滑块203连接的电缸连接板204、设于电缸连接板204上的活塞杆电缸205、与活塞杆电缸205的活塞杆连接的传感器安装板206，传感器安装板206上设有第一导杆气缸207和设置在第一导杆气缸207上的第一位移传感器208，传感器安装板206上还安装有第二位移传感器209。为了起到保护的作用，在电缸连接底板201还设有与电动缸202平行且与电缸连接板204连接的水平拖链210，在电缸连接板204上还设有与传感器安装板206连接的竖直拖链211。

本发明提供测量传感器单元可以更加准确方便地实现对轮毂的径向跳动和端面跳动的检测。

实施例7

一种基于机械视觉的轮毂跳动柔性自动检测系统，该自动检测系统与实施例2的区别在于，如图10所示，测量设备主体1还包括设于轮毂支撑单元103上的压紧组件600，如图11所示，压紧组件600包括第二导轨601、与轮毂支撑单元103连接的气爪安装板602、设于气爪安装板602上的第二导杆气缸603，第二导轨601上滑动连接有第三滑块604，第三滑块604通过连接板组件与第二导杆气缸603两侧的导杆相连。

优选地，连接组件包括与第三滑块604连接的滑块连接板605、竖直设于滑块连接板605上的楔形块606，与导杆连接的夹手气爪连接板607、及设于滑块连接板605和夹手气爪连接板607之间的浮动压紧块608。

本发明提供的压紧组件为轮毂提供了一定的压紧力，能够进一步保证轮毂定心的精度。

实施例8

一种基于机械视觉的轮毂跳动柔性自动检测系统，该自动检测系统与实施例2的区别在于，自动检测系统还包括自动上下料装置2，如图12所示，自动上下料装置2包括底座20，设于底座20上的转台机构30，设于转台机构30上的升降机构40和设于升降机构40两侧的两个夹手机构50；转台机构30可以为常规的具有旋转功能的设备，例如可以为凸轮分割器。

如图13所示，升降机构40包括转台升降连接组件41、设于转台升降连接组件41上的两个第三导轨气缸42、对称设于转台升降连接组件41相对两侧的四个竖直导轨43，每个竖直导轨43上均滑动连接有第四滑块44；进一步的改进，转台升降连接组件41包括设于转台机构30上的转台升降连接底板45、竖直设于转台升降底板45上的两块转台升降立板46、设于两块转台升降立板46之间的转台升降立板加强筋47和设于两块转台升降立板46上的转台升降气缸连接板48，两个第三导轨气缸42设于转台升降气缸连接板48上，四个竖直导轨43分别设于两块转台升降立板46的相对两侧。

如图14所示，夹手机构50包括两个机械手55、与位于转台升降连接组件41同一侧的第四滑块44和第三导轨气缸42连接的机械手连接板51、设于机械手连接板51中间的第四导轨气缸52和对称且分别设于机械手连接板51两端的四个水平导轨53，每个水平导轨53上均滑动连接有第五滑块54，两个机械手55分别通过夹手手臂连接底板56与第五滑块54相连，通过机械手连接板57与第四导轨气缸52两侧的导杆相连。

进一步的改进，本发明通过设置以上结构可以实现对轮毂的自动上下料，节省了人力物力，并且通过对升降机构和夹手机构进行进一步的限定了，提高了升降的准确度和精度，并且该夹手机构可以适合夹取不同大小的轮毂，操作方便，适用性广。

该自动上下料装置还具有如下功能：

提供180度的旋转功能，实现轮毂的上下料搬运功能；提供升降功能，实现轮毂在搬运过程中不与其他机构在竖直方向干涉；在旋转过程中不与其他机构在水平方向干涉；不同厚度的轮毂安装时，升降的距离要与转台升降的距离一致；在提供升降功能的同时，提供足够的力来安装、取出轮毂；提供夹取轮毂功能，实现对轮毂的夹紧与松开；轮毂的夹取功能提供定心功能，实现不同大小、不同类型的轮毂的中心与转台中心的距离相等。

实施例9

一种基于机械视觉的轮毂跳动柔性自动检测系统，该自动检测系统与实施例8的区别在于，自动检测系统还包括传输线体3，如图15-16所示，传输线体3包括机架60，机架60顶部两侧对称设有若干互相传动连接的链轮滚筒62，机架60底部设有驱动电机63和与驱动电机63传动连接的双侧滚筒驱动轴64，双侧滚筒驱动轴64的两端分别与两侧的链轮滚筒62传动连接。

本发明提供的自动检测系统进一步提供轮毂的输送功能，可以进一步实现传输、搬运和监测一体化功能，实现了这个检测系统的智能化，大大地降低了成本，节省了劳动力。整个输送线体的设计方便上下轮毂，并且可防止轮毂在输送的过程中磕碰和摩擦。

实施例10

一种基于机械视觉的轮毂跳动柔性自动检测系统，该自动检测系统与实施例9的区别在于，如图17所示，传输线体3为3个，中间的传输线体3的机架60顶部中间设有轮毂孔61、机架60的两侧还设有光电传感器65；且机架60的底部位于轮毂孔61的下方还设有粗定位单元70，如图18所示，粗定位单元70包括粗定位框71、设于粗定位框71中部的齿轮72、两个平行安转于粗定位框71上的粗定位导向光轴73、及分别套设在粗定位导向光轴73两端的导向轴滑块74，每个导向轴滑块74底部均设有与齿轮72啮合的齿条75，且两个齿条75不在同一侧，其中一个导向轴滑块74上还连接有第四气缸76，两个导向轴滑块74上均竖直设有夹爪77，第四气缸76通过导向轴安装板78安装到两个粗定位导向光轴73上。

为了起到支撑和促进滑动的作用，粗定位框71上设有与齿条75平行的齿条滑轨751，齿条75底部设有能够在齿条滑轨751上滑动的齿条滑块752。

本发明进一步在轮毂的传输过程中，实现对轮毂的粗心位功能，整个自动检测系统通过对轮毂的两次定心，显著提高了轮毂定心精度和准度，进而提高了整个检测系统的检测精确度。本发明提供的粗定位单元还提供轮毂举升功能，实现上下料夹取装置对轮毂下沿的夹取；同时提供纠正轮毂上料跑偏的功能。

实施例11

一种基于机械视觉的轮毂跳动柔性自动检测系统，该自动检测系统与实施例1的区别在于，如图19所示，自动检测系统还包括轮毂型号识别组件700，轮毂型号识别组件700包括光源安装架701和安装在光源安装架701上的摄像机702。

本发明另一方面还可提供轮毂型号识别功能，能够识别13‐18英寸所有类型的轮毂，并且光源安装架稳定可靠。

实施例12

一种基于机械视觉的轮毂跳动柔性自动检测系统，该自动检测系统与实施例1的区别在于，控制柜组件500包括电控柜及设于电控柜内的控制器和与控制器相连的电气控制板。电气控制板包括所有开关电源、电机控制器、系统空气开关灯电路配件和电路走线。

控制器包括：

传输线体控制模块，用于完成对轮毂的输送、定位和举升功能；

轮毂型号识别模块，用于将传输线体输送到相机型号识别位的预检测轮毂进行型号识别；

轮毂类型切换模块，用于对不同类型的轮毂实现自动切换；

自动上下料控制模块，用于完成转台结构的旋转、完成对夹手机构的升降、完成对轮毂的夹持、松开及搬运、完成轮毂与轴套的安装和分离；

轮毂在线检测定位控制模块，用于完成对安装到下芯轴的轮毂的定心功能、完成对轮毂的压紧功能；

自动检测控制模块，用于接收第一位移传感器、第二位移传感器和测头采集的轮毂跳动最大值；

报警模块，用于实现对轴套磨损过量报警、轮毂安装不平稳报警、轴套不在下芯轴等异常情况进行报警等。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。