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专利名称：全自动车轮动平衡、跳动一体在线检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车轮的检测设备，特别是一种全自动车轮动平衡及跳动一体的在线检测系统。
背景技术：
目前，车轮检测动平衡机，是采用手动动平衡机。手动平衡机一般用于实验室抽 检，或者用于汽车维修店等场合。其主要原因是检测效率低，劳动强度大，检测重复精度低， 另外，检测精度易受人为因素影响，检测精度高的大约在5g. cm以上，而且，手动动平衡机 普遍使用寿命短，通常，在轮毂厂使用最广泛的是德国霍夫曼的卧式手动动平衡机，其寿命 通常为12至15个月不等。另外，手动动平衡机没有不平衡点的自动寻找功能；每次在检 测完毕后，还需要人工去寻找不平衡点位，非常不方便，并且寻位定位精度非常低。对车轮跳动检测跳动的有手动跳动和半自动跳动检测试验机。手动跳动机只能满 足车轮制造厂商对车轮的抽检需要，而无法满足其生产线上的在线检测需要；而半自动跳 动检测仪，虽然可以满足在线检测需要，但却因为其无轮型识别系统以及大变径的膨胀夹 具，所以无法实现多品种的混线检测。

发明内容
为克服现有技术存在的问题，本发明提供一种能够实现轮毂的全自动跳动与动平 衡一体化的，既工件放置到上料辊道后，能实现车轮自动上料、对车轮进行自动轮型识别， 根据所识别的轮型自动调出产品所对应的检测程序及检测参数，然后自动对该车轮进行跳 动检测、谐波检测、动平衡检测以及静平衡检测的在线检测系统。本发明解决其技术问题所采取的技术方案是全自动车轮动平衡、跳动一体在线 检测系统，包括轮毂入口装置、轮型识别装置、跳动检测装置、跳动标记装置、动平衡检测 装置、动平衡标识装置、分拣装置、物料传送装置、电控装置，其特征在于轮毂入口装置、轮 型识别装置、跳动检测装、跳动标记装置、动平衡检测装置、动平衡标识装置、分拣装置均通 过物料传送装置而连接成一个有机整体，并在一台工业控制电脑的控制下协调动作以完成 整个跳动和动平衡的在线检测及标记任务。所述的轮型识别装置是由暗箱、荧光灯、CXD摄像机、图像处理器、监视器、计算机、 定位机械手、电控装置构成，CCD摄像机安装在暗箱顶部的支架上，暗箱顶部同时安装一个 荧光灯，暗箱的底部安装有定位机械手；CCD摄像机连接图像处理器，图像处理器再与计算 机连接，计算机一端连接电控装置，另一端连接监视器；
所述的跳动检测装置是由膨胀夹具、跳动主轴、跳动伺服电机、位移传感器、测头定位 机构构成，膨胀夹具安装在跳动主轴上端；跳动伺服电机通过皮带驱动跳动主轴旋转；四 个位移传感器安装在测头定位机构的直线滑块上；测头定位机构带动两个测头靠近并接触 到已装夹固定在跳动膨胀夹具上的轮毂的内外轮缘上，两测头把两轮缘的轴向及径向跳动 的变化量传送到四个位移传感器中，四个位移传感器分别把接收到的位移变化量转换为电信号并送入电脑处理器中。所述的动平衡检测装置是由膨胀卡具、应变传感器、动平衡主轴、平衡伺服电机构 成，膨胀卡具安装在动平衡主轴上端，动平衡主轴侧边固定两个应变传感器，平衡伺服电机 通过皮带驱动动平衡主轴旋转，在主轴带动夹紧在膨胀夹具上的轮毂旋转时，两个应变传 感器便把主轴的震动量转化为电讯号并传送到电脑处理器中。本发明的有益效果是效率高，全自动动平衡机配备自动上下料装置和自动夹紧 装置，整个上下料和夹紧工件的时间不超过5秒/件；高精度，本自动平衡机采用软支撑结 构，平衡速度高，检测精度高；在批量检测的环境下，对检测工件的质量一致性有很好的保 证，采取自动装夹工件的方法，每次装夹的力度完全一致，不会受人为因素影响，这保证了 产品质量标准的一致性；与半自动相比，全自动机具有产品自动识别系统，可以自动识别出 不同的产品并根据不同的产品自动调出相应的检测程序，从而可以实现多品种混线检测的 功能。下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。


图1是本发明系统的结构示意图2是本发明系统中的识别装置结构示意图； 图3是本发明系统中的跳动装置结构示意图； 图4是本发明系统中的平衡装置结构示意图。图1中所示轮毂入口装置1、轮型识别装置2、跳动检测装置3、跳动标记装置4、 动平衡检测装置5、动平衡标识装置6、物料传送装置7、分拣装置8、电控装置9。图2中所示暗箱10、荧光灯11、(XD摄像机12、图像处理器13、监视器14、计算机 15、定位机械手16、电控装置17。
图3中所示膨胀夹具18、跳动主轴19、跳动伺服电机20、位移传感器21、测头定位机
构22。
图4中所示膨胀卡具23、应变传感器24、动平衡主轴25、平衡伺服电机26。
具体实施例方式如图1所示，全自动车轮动平衡、跳动一体在线检测系统，包括轮毂入口装置、轮 型识别装置、跳动检测装置、跳动标记装置、动平衡检测装置、动平衡标识装置、分拣装置、 物料传送装置、电控装置。轮毂入口装置1、轮型识别装置2、跳动检测装3、跳动标记装置 4、动平衡检测装置5、动平衡标识装置6、分拣装置8通过物料传送装置7连接成有机整体。如图2所示，轮型识别装置2是由暗箱10、荧光灯11、CXD摄像机12、图像处理器 13、监视器14、计算机15、定位机械手16、电控装置17构成，CXD摄像机12安装在暗箱10 顶部的支架上，暗箱顶部同时安装一个荧光灯11，暗箱的底部安装有定位机械手16 ；CCD摄 像机12连接图像处理器13，再与计算机15连接，计算机一端连接电控装置17，另一端连接 监视器14 ；
如图3所示，跳动检测装置3是由膨胀夹具18、跳动主轴19、跳动伺服电机20、位移传 感器21、测头定位机构22构成，膨胀夹具18装在跳动主轴19上端；跳动主轴连接跳动伺服电机20 ；四个位移传感器21装在测头定位机构22的直线滑块上；测头定位机构带动测 头及位移传感器21分别接触装夹在主轴上端的膨胀夹具上的轮毂的内外轮缘上；
如图4所示，动平衡检测装置5是由膨胀卡具23、应变传感器24、动平衡主轴25、平衡 伺服电机26构成，膨胀卡具23与动平衡主轴25连接；动平衡主轴一端连接应变传感器24， 另一端连接平衡伺服电机26。轮毂入口装置
采用SMC气动元件驱动入口阻挡机械手，当入口装置中有轮毂时，若此时位于其后部 的轮型识别装置中无轮，则入口阻挡机械手就会配合传送辊筒把轮毂推入到轮型识别装置 中；而如果此时轮型识别装置中正好还有一个轮子，则入口装置的阻挡机械手就会阻挡轮 子进入到识别装置中，从而避免轮子相互碰撞，直到识别装置中的轮子转移到跳动检测装 置后，入口的阻挡机械手才放行。这样便实现了每一次只送入一只轮型到识别装置中的作 用。轮型识别装置
自动识别装置主要是使机器在对不同的轮型检测前先自动认出轮型规格，然后再根据 不同的轮型自动调出相应的检测程序和检测参数。大夹紧范围的自动膨胀夹具主要是解决 用一套夹具便可以装夹所有不同轮型的要求，由于增加了以上两种配置，该设备便能实现 自动在线混线的无人检测功能了。CCD摄像机安装在暗箱顶部的支架上，暗箱顶部同时安装一个荧光灯，暗箱 可以避免外界光线对摄像机的干扰，同时，其上部的荧光灯可以给摄像机提供一个稳定的 光照度环境。而生产线上的轮毂依次从暗箱底部通过，每当轮毂从暗箱底部通过时，定位机 械手会对轮毂进行调整定位，然后位于暗箱顶部的CCD相机便会对轮毂进行抓拍，然后便 把抓拍获得的原始图像数据传送到图像处理器中对图像进行处理运算。处理器在对图像处 理后，便与图库中的轮型进行对比计算，最后得出轮型型号，最后把轮型型号信息送入到监 视器以便操作员监控，同时也把轮型信息送入到电控装置中的计算机中。跳动检测装置
当轮毂定位卡紧后，根据要检测轮毂的尺寸要求，伺服电机自动把四个位移感应器分 别从径向方向和轴向方向接触到轮毂的两个胎圈座上，伺服电机驱动轮毂旋转，感应器将 检测到的信号传送到数据处理系统进行计算。自动膨胀夹具装在跳动主轴上端，四个位移传感器装在测头定位机构的直线滑块 上，检测时，自动膨胀夹具夹紧轮毂，测头定位机构带动测头及位移传感器分别接触上轮毂 的内外轮缘上，然后跳动伺服电机通过皮带带动跳动主轴旋转，位移传感器把内外轮缘的 轴向及径向位移变化信息传送到电控装置中的计算机中，计算机通过对这些原始信号处理 滤波，最后得出各轮缘的径向及轴向跳动量以及谐波量。跳动打标装置
该装置能根据使用的设置要求，自动在轮毂表面标记出轮毂的跳动或者谐波的高 点或者低点位置。动平衡检测装置
轮毂平衡性检测由两个应变传感器和伺服驱动电机及气动装卡装置组成。检测通道和 位置两个通道(内外平面)计算项目动不平衡量及角度、力偶不平衡量及角度、静不平衡量及角度。自动膨胀夹 具装在动平衡主轴上端，两个应变传感器装在动平衡主轴侧边，检测时，自动膨胀夹具夹紧 轮毂，然后跳动伺服电机通过皮带带动动平衡主轴旋转，两个应变传感器把主轴震动变化 讯号传送到电控装置中的计算机中，计算机通过对这些原始信号处理与滤波，最后计算出 轮毂的动不平衡量及相位以及静不平衡量及其相位。动平衡标记装置
标识点可根据使用者的要求，自动将轮毂动平衡或者静平衡的轻/重点位置标识在 轮毂表面上。计算机
本系统通过工控机对机器整个动作过程进行控制，同时，对各种传感信号进行采 集、滤波、以及相应的适配计算，最后得出跳动值、谐波值、动平衡值、静平衡值等结果，并把 这些检测结果存入电脑硬盘。分拣装置
标识过程完成后，轮毂被传送到出口部分，通过气动分拣机械手和传送装置，将合格与 不合格的轮毂被自动分选出来，传送到各自指定的位置。完成全自动车轮动平衡、跳动一体在线检测的过程是
轮毂入口装置是一种将不同规格型号的轮毂每次一只送入轮毂识别装置中的一种自 动送料装置。轮型识别装置在接收到轮毂入口装置传送来的轮毂后，便开动CXD摄像机对 轮毂进行抓拍，在其对抓拍的图像进行处理并通过与轮型数据库进行对比计算后得出轮型 后，通过计算机调出该轮型的检测设置参数和检测程序，以便对该轮毂进行正确的跳动及 动平衡检测。在识别装置识别出轮型后，传动装置7把轮毂传送到跳动检测装置3中，跳动 检测装置根据轮型识别装置识别出的型号和参数对轮毂进行夹紧和相关的检测。跳动检测 完毕后，跳动主轴带着轮毂旋转到轮毂高点或低点位置停下，然后跳动标记装置对该轮毂 的极值点做标记。跳动标记完毕后，跳动主轴松开轮毂，然后传动装置把轮毂从跳动检测装 置中传送到动平衡检测装置中。动平衡检测装置根据轮型识别装置识别出的型号调出检测 参数并对轮毂进行夹紧、旋转和检测。在动平衡检测完毕后，动平衡主轴带着轮毂旋转到轮 毂不平衡点的轻点或者重点位置停下，然后动平衡主轴松开轮毂。在动平衡主轴松开轮毂 后，传动装置把轮毂传送到动平衡标记装置中，动平衡标记装置便给该轮毂的轻点或重点 位置作出标记。在动平衡标记完成后，轮毂传送到分拣装置中，在分拣装置中，合格的轮毂 被送入到合格品出口，而不合格品配送入到不合格品出口。整个检测过程与机械传送动作 由电控装置中计算机控制。
权利要求
1.全自动车轮动平衡、跳动一体在线检测系统，包括轮毂入口装置、轮型识别装置、 跳动检测装置、跳动标记装置、动平衡检测装置、动平衡标识装置、分拣装置、物料传送装 置、电控装置，暗箱、荧光灯、CCD摄像机、图像处理器、监视器、计算机、定位机械手、电控装 置、膨胀夹具、跳动主轴、跳动伺服电机、位移传感器、测头定位机构，其特征在于轮毂入 口装置(1)、轮型识别装置(2)、跳动检测装(3)、跳动标记装置(4)、动平衡检测装置(5)、动 平衡标识装置(6 )、分拣装置(8 )均通过物料传送装置(7 )连接成一个整体。
2.如权利要求1所述的全自动车轮动平衡、跳动一体在线检测系统，其特征在于所 述的轮型识别装置(2)是由暗箱(10)、荧光灯(11)、CXD摄像机(12)、图像处理器(13)、监 视器(14)、计算机(15)、定位机械手(16)、电控装置(17)构成，CXD摄像机(12)安装在暗 箱(10)顶部的支架上，暗箱顶部同时安装一个荧光灯(11)，暗箱的底部安装有定位机械手 (16);(XD摄像机(12)连接图像处理器(13)再与计算机(15)连接，计算机一端连接电控装 置(17)，另一端连接监视器(14)。
3.如权利要求1所述的全自动车轮动平衡、跳动一体在线检测系统，其特征在于所 述的跳动检测装置⑶是由膨胀夹具(18)、跳动主轴(19)、跳动伺服电机(20)、位移传感器 (21 )、测头定位机构(22)构成，膨胀夹具(18)装在跳动主轴(19)上端；跳动主轴连接跳动 伺服电机(20);四个位移传感器(21)装在测头定位机构(22)的直线滑块上；测头定位机构 的测头及位移传感器(21)分别接触上轮毂的内外轮缘上。
4.如权利要求1所述的全自动车轮动平衡、跳动一体在线检测系统，其特征在于所 述的动平衡检测装置(5)是由膨胀卡具(23)、应变传感器(24)、动平衡主轴(25)、平衡伺服 电机(26)构成，膨胀卡具(23)与动平衡主轴(25)连接；动平衡主轴一侧连接应变传感器 (24 )，另一端连接平衡伺服电机(26 )。
全文摘要
本发明涉及一种全自动车轮动平衡、跳动一体在线检测系统，该系统包括轮毂入口装置、轮型识别装置、跳动检测装置、跳动标记装置、动平衡检测装置、动平衡标识装置、分拣装置、物料传送装置、电控装置，自动轮型识别装置主要是使机器在对不同的轮型检测前先自动认出轮型规格，然后再根据不同的轮型自动调出相应的检测程序和检测参数，从而避免人工调整机器的操作过程。大夹紧范围的自动膨胀夹具主要是解决用一套夹具便可以装夹所有不同轮型的要求，从而避免针对不同轮型需要更换不同夹具的繁杂工作。由于增加了以上两种配置，该设备便能实现自动在线混线的无人检测功能。
文档编号G01M1/22GK102128705SQ20101060553
公开日2011年7月20日 申请日期2010年12月27日 优先权日2010年12月27日
发明者廖敏 申请人:沈阳林敏智能检测设备有限公司