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专利号: 2018104372406
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-04-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种平面弯曲钣金件弯曲轮廓自动检测装置,其包括机械装置和控制装置两部分,其特征在于:所述控制装置包括控制箱、PLC、单片机、电脑,其中PLC设在控制箱内,电脑设在控制箱箱体上部,PLC与电脑通过以太网线连接,PLC与X模组伺服电机和Y模组伺服电机通过信号线连接,单片机设在机械装置内与电脑通过数据线连接;

所述机械装置包括框架、X方向平移模组、Y方向平移模组、线阵CCD摄像头;其中框架为矩形框架,框架内设有X方向平移模组和Y方向平移模组,框架的底部设有与其固连的工件托板,工件托板下方设有光源系统,光源系统发出垂直线阵CCD摄像头光照接受面的平行线束,且光源面积和工件托板相当,工件托板采用透明亚克力板,光源发出的光透过工件托板,照射在线阵CCD摄像头光照接受面上;在框架长度方向的两侧均设有相对的与框架固连的短横梁,在框架的另外两侧的上述短横梁下方均设有相对的并与框架固连的长横梁;

在两个短横梁的两端均设有Y模组支承座,两个Y模组连杆分别连接两个相对的Y模组支承座,每个Y模组连杆的两端均设有Y模组同步带轮一,同一端的两个Y模组同步带轮一通过Y模组同步带连接,Y模组伺服电机固定在靠其中一个Y模组支承座旁的长横梁上,Y模组伺服电机轴端设有Y模组伺服电机同步带轮,Y模组伺服电机带轮通过Y模组电机轴端用同步带与Y模组同步带轮二相连,该Y模组同步带轮二设在Y模组同步带轮与Y模组支承座之间的连杆上;

在两个长横梁的两端均设有X模组支承座,两个Y模组滑杆分别穿过两个X模组丝杠支承座上部的光孔,其两端分别固定在两个相对的X模组支承座上,X模组丝杠支承座的顶端分别与上述Y模组同步带固连,X模组伺服电机设在与上述Y模组伺服电机同侧的X模组丝杠支承座上,X模组伺服电机的输出端设有X模组伺服电机带轮,X模组伺服电机带轮通过X模组电机轴端用同步带与设在X模组丝杠末端的X模组同步带轮连接;在两个X模组丝杠支承座下部中间均设有与上述上部光孔相交的中心轴承孔,中心轴承孔两侧分别设有光孔,在X模组滑块上设有与X模组丝杠支承座下部相对应的中心螺纹孔和光孔,两个X模组滑杆分别穿过X模组滑块上的光孔,其两端分别设在X模组丝杠支承座下部的光孔内,X模组丝杠穿过X模组滑块上的中心螺纹孔,其一端设在X模组丝杠支承座下部的中心轴承孔内,其另一端穿过中心轴承孔与上述X模组同步带轮连接;线阵CCD摄像头设在X模组滑块的下表面;

单片机设在X模组滑块上表面,与线阵CCD摄像头通过信号线连接,与电脑通过数据线连接,用于传输线阵CCD摄像头采集的信息;PLC与X模组伺服电机和Y模组伺服电机通过信号线连接,PLC发送脉冲给伺服电机,两个伺服电机执行相应的运动,最终实现线阵CCD摄像头在XY平面内的运动。

2.权利要求1的平面弯曲钣金件弯曲轮廓自动检测装置的检测方法,其特征在于:

(1)将待测钣金件具有弯曲轮廓的面放置于检测装置的工件托板上;

(2)电脑装有PLC编程软件,用于程序控制和记录编码器反馈给PLC的CCD摄像头位置数据以及单片机处理的CCD摄像头采集信息;在软件端启动PLC,选择归原点运动程序,即PLC发送脉冲给伺服电机,两个伺服电机同时运动,控制线阵CCD摄像头归原点,原点位于XY平面的左下角;

(3)启动单片机,单片机控制线阵CCD摄像头信号驱动电路,为处理线阵CCD采集的信息做准备;

(4)检测前由人工测量钣金件的最大弯曲挠度值,并与线阵CCD摄像头的检测线宽做比较,若最大挠度值小于线阵CCD检测线宽则由PLC控制两个伺服电机执行扫描轨迹一程序;

若最大挠度值大于线阵CCD检测线宽,则由PLC控制两个伺服电机执行扫描轨迹二程序;依据钣金件的尺寸,设定线阵CCD摄像头的扫描频率;

(5)线阵CCD摄像头在PLC和伺服电机的控制下开始沿选定轨迹扫描待检测钣金件弯曲轮廓;

(6)由单片机数据采集系统处理线阵CCD摄像头采集的光强信息,经图像处理得到轮廓边缘的像元位置信息,即可计算出轮廓边缘在线阵CCD摄像头自身坐标系里的Y′坐标值,此值由单片机通过数据线传送给电脑,将当前Y平移模组编码器的反馈值记为Y″,此值由PLC通过以太网传送给电脑,电脑将数据整合得出当前轮廓点在整体坐标系里的Y坐标值,即Y=Y′±Y″;

(7)采集X方向平移模组的编码器反馈值记为轮廓的X坐标值,由PLC通过以太网传送给电脑,结合轮廓点的Y坐标值,存储一组轮廓点的X、Y坐标值;

(8)重复执行步骤(5)和步骤(7),直至完成整个轮廓扫描程序。当完成所有检测后,输出轮廓点云文件,完成钣金件轮廓检测。

3.根据权利要求2所述的平面弯曲钣金件弯曲轮廓自动检测装置的检测方法,其特征在于:

所述检测程序一执行过程为:首先线阵CCD摄像头由原点位置沿Y方向移动到钣金件挠度中央位置,使得整个钣金件挠曲宽度能够被线阵CCD线宽包含在内。确定好扫描起始位置后,线阵CCD摄像头沿X方向扫描钣金件轮廓;

所述检测程序二执行过程为:设检测区域X方向宽度值为m,线阵CCD检测线宽值为h。线阵CCD摄像头由原点位置(0,0)沿X正方向移动到X方向末端(m,0)点处,然后沿Y正方向移动一个CCD线宽的距离,到达点(m,h)处,再沿X负方向移动到(0,h)处,再由(0,h)移动到(0,

2h)处,CCD摄像头按轨迹运动直至整个扫描区域被全部扫描为止,扫描过程中,扫描轨迹线始终位于线阵CCD宽度中央位置。