CN115112006B - 一种自动定位接触控制汽车覆盖件关键尺寸测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动定位接触控制汽车覆盖件关键尺寸测量系统，包括base板、检具体、控制检测模块、上工装以及单片机。检具体固定在base板的上表面，控制检测模块集成于检具体的内部，且检具体的外侧壁上设有多个第一传感器，第一传感器与控制检测模块电连接，以检测汽车覆盖件的内侧尺寸。上工装的下表面还设有多个第二传感器，第二传感器用于检测伸缩杆的移动值。单片机用于控制机械臂以及四个步进电机移动。本发明的汽车覆盖件定位基准采用机械手抓取，三维立体移动至检具，并进行X向、Y向、Z向立体感应调节，自动控制定位，定位精度达到微米级；汽车覆盖件面差等检测点集采用自动定位接触控制测量，精度达到微米级。
Description
技术领域
本发明涉及汽车零部件尺寸检测技术领域，更具体地，涉及一种自动定位接触控制汽车覆盖件关键尺寸测量系统。
背景技术
在汽车覆盖件关键尺寸检测中，目前的测量方法所采用的定位一般为主、辅定位孔结构，孔定位精度只能达到﹢0.1mm；覆盖件的面差检测精度只能达到±0.5mm，面差值决定着车身装配尺寸的总体精度；面差检测目前采用人工检测工具(塞尺、面差计等)检测，因人、检测工具、检测方法不同，测量值会发生不同程度的差异。目前该方法，检具本身标定精度要求达到微米级，但是，由于对覆盖件进行传统的人工定位+检测，测量精度要求达到0.1毫米级，并且测量值变异性大，精准性无法保证；孔位精度保证不了的同时，面差精度更是无法保证。因此，覆盖件关键尺寸精度难以保证，车身装配尺寸问题频频发生。
因此，如何提供一种可有效对汽车覆盖件的尺寸进行检测的系统成为本领域亟需解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种自动定位接触控制汽车覆盖件关键尺寸测量系统，以解决上述背景技术中的问题。
根据本发明的第一方面，提供了一种自动定位接触控制汽车覆盖件关键尺寸测量系统，包括base板、检具体、控制检测模块、上工装以及单片机；
所述检具体固定在所述base板的上表面，所述控制检测模块集成于所述检具体的内部，且所述检具体的外侧壁上设有多个第一传感器，所述第一传感器与所述控制检测模块电连接，以检测汽车覆盖件的内侧尺寸；
所述上工装的顶部设有管柱，所述管柱与机械臂连接，以使得所述机械臂能够带动所述管柱及所述上工装移动，所述上工装的四个角落设有步进电机，所述步进电机的输出端通过齿轮连接有伸缩杆，所述伸缩杆的底部设有橡胶吸圈，所述橡胶吸圈用于吸附及夹持汽车覆盖件，并使其移动至所述检具体上；所述上工装的下表面还设有多个第二传感器，所述第二传感器用于检测所述伸缩杆的移动值；
所述控制检测模块、第二传感器、步进电机均与所述单片机电连接，所述单片机用于控制所述机械臂以及四个步进电机移动。
可选地，根据本发明所述的自动定位接触控制汽车覆盖件关键尺寸测量系统，所述第一传感器设置在所述检具体的四侧角落处，其包括定位检测传感器和面差检测传感器，所述定位检测传感器用于实时检测汽车覆盖件与检具体之间的距离；所述面差检测传感器用于实时检测汽车覆盖件四周的面差，以保证车身装配尺寸。
可选地，根据本发明所述的自动定位接触控制汽车覆盖件关键尺寸测量系统，所述检具体与汽车覆盖件的内侧预设距离为3mm，其公差范围为±0.5mm。
可选地，根据本发明所述的自动定位接触控制汽车覆盖件关键尺寸测量系统，当所述检具体与汽车覆盖件的接触距离为3mm时，所述控制检测模块显示蓝色光；当所述检具体与汽车覆盖件的接触距离在公差范围内±0.5mm时，所述控制检测模块显示为黄色光，并同时显示公差值；当所述检具体与汽车覆盖件的接触距离超出公差范围时，所述控制检测模块显示为红色光，并同时显示超差值。
可选地，根据本发明所述的自动定位接触控制汽车覆盖件关键尺寸测量系统，所述第二传感器的数量为五个，其中四个第二传感器分别设置在四个步进电机的一侧，其用于实时检测所述步进电机驱动所述伸缩杆移动的距离；另一个第二传感器设置在所述上工装的下表面任意一处。
可选地，根据本发明所述的自动定位接触控制汽车覆盖件关键尺寸测量系统，所述第一传感器和第二传感器均为霍尔传感器，其所采用的传感器芯片为HX6649。
可选地，根据本发明所述的自动定位接触控制汽车覆盖件关键尺寸测量系统，所述单片机中，MCU的第2脚至第6脚分别与五个第二传感器电连接，以检测所述上工装的下表面与汽车覆盖件之间的实时距离。
可选地，根据本发明所述的自动定位接触控制汽车覆盖件关键尺寸测量系统，所述步进电机包括DM-01步进电机、DM-02步进电机、DM-03步进电机以及DM-04步进电机，所述单片机中；
MCU的第19脚和第20脚驱动控制DM-01步进电机，所述DM-01步进电机对应所述上工装的A位置进行垂直移动；
MCU的第21脚和第22脚驱动控制DM-02步进电机，所述DM-02步进电机对应所述上工装的B位置进行垂直移动；
MCU的第25脚和第26脚驱动控制DM-03步进电机，所述DM-03步进电机对应所述上工装的C位置进行垂直移动；
MCU的第43脚和第44脚驱动控制DM-04步进电机，所述DM-01步进电机对应所述上工装的D位置进行垂直移动。
可选地，根据本发明所述的自动定位接触控制汽车覆盖件关键尺寸测量系统，所述机械臂中还设有控制所述管柱移动的DM-05步进电机和DM-06步进电机，所述单片机中；
MCU的第45脚和第46脚驱动控制DM-05步进电机，所述DM-05步进电机对应所述上工装沿着Y轴方向的纵向移动；
MCU的第47脚和第48脚驱动控制DM-06步进电机，所述DM-06步进电机对应所述上工装沿着X轴方向的横向移动。
可选地，根据本发明所述的自动定位接触控制汽车覆盖件关键尺寸测量系统，所述base板上位于所述检具体的两侧还设有支架，所述支架上设有把手，所述base板的下侧设有万向滚轮，以便于移动所述检具体。
本发明将控制检测模块设计于检具内部，自动定位检测可以对覆盖件进行三维立体(X向、Y向及Z向)定位，主要是通过机械手吸盘通过汽车覆盖件中心点定位抓取后，按自动控制系统设计的平面程序平行移动到感应检测检具，和检具体平面中心点感应Z向定位确定，然后通过调节X向、Y向并且感应定位，得到四角主体感应定位完成；传统型的孔定位精度为+0.1mm,属于毫米级，本发明自动定位接触控制测量定位系统感应精度可以达到微米级，精度提高1000倍。面差采用接触控制测量检测点集，检具体的第一传感器可以检测冲压件四周的面差，该面差可以保证车身装配尺寸。再结合上工装对汽车覆盖件的控制驱动，从而有效的保证对汽车覆盖件的检测精度。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1为本发明的上工装的结构示意图；
图2为本发明的单片机的电控系统图；
图3为本发明的检具体的结构示意图；
图4为本发明图3的局部放大图。
附图标记说明：
11、base板；12、检具体；13、把手；14、定位检测传感器；15、面差检测传感器；
21、上工装；22、管柱；23、DM-01步进电机；24、DM-02步进电机；25、DM-03步进电机；26、DM-04步进电机；27-伸缩杆；28-橡胶吸圈。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
根据图1至图4所示，本发明提供了一种自动定位接触控制汽车覆盖件关键尺寸测量系统，包括base板11、检具体12、控制检测模块、上工装21以及单片机。
检具体12固定在base板11的上表面，base板11的材质为45#钢板，厚度为25mm，主要功能为保证检具体12的平面度及稳定性。检具体12的材质为5166树脂材料，该材料具有抗热膨胀、抗热变形能力强，检测精度稳定，准确度高。控制检测模块集成于检具体12的内部，且检具体12的外侧壁上设有多个第一传感器，第一传感器与控制检测模块电连接，以检测汽车覆盖件的内侧尺寸。
上工装21的顶部设有管柱22，管柱22与机械臂连接，以使得机械臂能够带动管柱22及上工装21移动，上工装21的四个角落设有步进电机，步进电机的输出端通过齿轮连接有伸缩杆27，伸缩杆27的底部设有橡胶吸圈28，橡胶吸圈28用于吸附及夹持汽车覆盖件，并使其移动至检具体12上；上工装21的下表面还设有多个第二传感器，第二传感器用于检测伸缩杆27的移动值。
控制检测模块、第二传感器、步进电机均与单片机电连接，单片机用于控制机械臂以及四个步进电机移动。
进一步地，如图3和图4所示，第一传感器设置在检具体12的四侧角落处，其包括定位检测传感器14和面差检测传感器15，定位检测传感器14设置在检具体12的四个角落，以用于实时检测汽车覆盖件与检具体12之间的距离；面差检测传感器15设置在检具体12的四周，以用于实时检测汽车覆盖件四周的面差，以保证车身装配尺寸。
再进一步地，检具体12与汽车覆盖件的内侧预设距离为3mm，其公差范围为±0.5mm，在此范围内，第一传感器则能够针对汽车覆盖件的内侧尺寸进行有效检测。
再进一步地，当检具体12与汽车覆盖件的接触距离为3mm时，控制检测模块显示蓝色光；当检具体12与汽车覆盖件的接触距离在公差范围内±0.5mm时，控制检测模块显示为黄色光，并同时显示公差值；当检具体12与汽车覆盖件的接触距离超出公差范围时，控制检测模块显示为红色光，并同时显示超差值。通过控制检测模块实时显示第一传感器所检测的数值，以便于操作人员快速地根据该数值控制上工装21的移动，从而将汽车覆盖件与检具体12之间达到预定的距离值。
进一步地，第二传感器的数量为五个，其中四个第二传感器分别设置在四个步进电机的一侧；其用于实时检测步进电机驱动伸缩杆27移动的距离；另一个第二传感器设置在上工装21的下表面任意一处。如图1所示，其中A、B、C、D、E五个位置分别为五个第二传感器的位置，分别设定为霍尔Hall-01、霍尔Hall-02、霍尔Hall-03、霍尔Hall-04、霍尔Hall-05来代替。
再进一步地，第一传感器和第二传感器均为霍尔传感器，其所采用的传感器芯片为HX6649，其精度可达微米级。
再进一步地，单片机中，MCU的第2脚至第6脚分别与五个第二传感器电连接，以检测上工装21的下表面与汽车覆盖件之间的实时距离。
可选地，根据本发明的自动定位接触控制汽车覆盖件关键尺寸测量系统，步进电机包括DM-01步进电机23、DM-02步进电机24、DM-03步进电机25以及DM-04步进电机26。
单片机中，MCU的第19脚和第20脚驱动控制DM-01步进电机23，DM-01步进电机23对应上工装21的A位置进行垂直移动；MCU的第21脚和第22脚驱动控制DM-02步进电机24，DM-02步进电机24对应上工装21的B位置进行垂直移动；MCU的第25脚和第26脚驱动控制DM-03步进电机25，DM-03步进电机25对应上工装21的C位置进行垂直移动；MCU的第43脚和第44脚驱动控制DM-04步进电机26，DM-04步进电机26对应上工装21的D位置进行垂直移动。在实施时，通过定位检测传感器14对覆盖件与检具体12之间的距离进行实时检测，使其达到预设距离3±0.5mm的范围值之内，当其值大于该范围值时，则表明汽车覆盖件与检具体12之间的距离较远，通过对应的步进电机驱动伸缩杆27朝向检具体12移动，从而使得汽车覆盖件与检具体12之间的距离缩短，直至达到预设距离为止；当其值小于该范围值时，则表明汽车覆盖件与检具体12之间的距离较近，通过对应的步进电机驱动伸缩杆27朝向管柱22的方向移动，从而使得汽车覆盖件与检具体12之间的距离增加，直至达到预设距离为止。待检具体12四个角落上的定位检测传感器14均检测到汽车覆盖件与检具体12之间的距离均在范围值之内时，面差检测传感器15开始对汽车覆盖件四周的面差进行检测，该面差可以保证车身装配尺寸。
A、B、C、D、E五处的第二传感器则能够实时显示对应的步进电机的移动值，与第一传感器相结合，共同实现汽车覆盖件与检具体12之间的距离控制，一般三点即可满足空间定位，本发明采用五处检测点，则是为了提高算法的响应时间。
再进一步地，机械臂中还设有控制管柱22移动的DM-05步进电机和DM-06步进电机。
单片机中，MCU的第45脚和第46脚驱动控制DM-05步进电机，DM-05步进电机对应上工装21沿着Y轴方向的纵向移动；MCU的第47脚和第48脚驱动控制DM-06步进电机，DM-06步进电机对应上工装21沿着X轴方向的横向移动。如图2所示，为本发明的自动定位接触控制测量电路图，工件预设程序会通过U1单片机MCU的第41脚Clock，第42脚DATA端口输入进去，上工装21会通过DM-05步进电机，DM-06步进电机将工件放置预设程序的位置上。而后U1单片机MCU根据第二传感器的A、B、C、D四处检测点的实时距离信息经过分析处理驱动相对应的步进电机进行精确定位。
进一步地，base板11上位于检具体12的两侧还设有支架，支架上设有把手13，base板11的下侧设有万向滚轮，以便于移动检具体12，主要作用是保证检具使用过程中的位置移动和转移。相应的，base板11的底部还应当设有多根支撑柱，万向滚轮可以向上回缩，以便于支撑柱将base板11固定在地面上。虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
Claims (9)
1.一种自动定位接触控制汽车覆盖件关键尺寸测量系统，其特征在于，包括base板、检具体、控制检测模块、上工装以及单片机；
所述检具体固定在所述base板的上表面，所述控制检测模块集成于所述检具体的内部，且所述检具体的外侧壁上设有多个第一传感器，所述第一传感器与所述控制检测模块电连接，以检测汽车覆盖件的内侧尺寸；
所述上工装的顶部设有管柱，所述管柱与机械臂连接，以使得所述机械臂能够带动所述管柱及所述上工装移动，所述上工装的四个角落设有步进电机，所述步进电机的输出端通过齿轮连接有伸缩杆，所述伸缩杆的底部设有橡胶吸圈，所述橡胶吸圈用于吸附及夹持汽车覆盖件，并使其移动至所述检具体上；所述上工装的下表面还设有多个第二传感器，所述第二传感器用于检测所述伸缩杆的移动值；
所述控制检测模块、第二传感器、步进电机均与所述单片机电连接，所述单片机用于控制所述机械臂以及四个步进电机移动；
所述第一传感器设置在所述检具体的四侧角落处，其包括定位检测传感器和面差检测传感器，所述定位检测传感器用于实时检测汽车覆盖件与检具体之间的距离；所述面差检测传感器用于实时检测汽车覆盖件四周的面差，以保证车身装配尺寸。
2.根据权利要求1所述的自动定位接触控制汽车覆盖件关键尺寸测量系统，其特征在于，所述检具体与汽车覆盖件的内侧预设距离为3mm，其公差范围为±0.5mm。
3.根据权利要求2所述的自动定位接触控制汽车覆盖件关键尺寸测量系统，其特征在于，当所述检具体与汽车覆盖件的接触距离为3mm时，所述控制检测模块显示蓝色光；当所述检具体与汽车覆盖件的接触距离在公差范围内±0.5mm时，所述控制检测模块显示为黄色光，并同时显示公差值；当所述检具体与汽车覆盖件的接触距离超出公差范围时，所述控制检测模块显示为红色光，并同时显示超差值。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的自动定位接触控制汽车覆盖件关键尺寸测量系统，其特征在于，所述第二传感器的数量为五个，其中四个第二传感器分别设置在四个步进电机的一侧，其用于实时检测所述步进电机驱动所述伸缩杆移动的距离；另一个第二传感器设置在所述上工装的下表面任意一处。
5.根据权利要求4所述的自动定位接触控制汽车覆盖件关键尺寸测量系统，其特征在于，所述第一传感器和第二传感器均为霍尔传感器，其所采用的传感器芯片为HX6649。
6.根据权利要求4所述的自动定位接触控制汽车覆盖件关键尺寸测量系统，其特征在于，所述单片机中，MCU的第2脚至第6脚分别与五个第二传感器电连接，以检测所述上工装的下表面与汽车覆盖件之间的实时距离。
7.根据权利要求6所述的自动定位接触控制汽车覆盖件关键尺寸测量系统，其特征在于，所述步进电机包括DM-01步进电机、DM-02步进电机、DM-03步进电机以及DM-04步进电机，所述单片机中；
MCU的第19脚和第20脚驱动控制DM-01步进电机，所述DM-01步进电机对应所述上工装的A位置进行垂直移动；
MCU的第21脚和第22脚驱动控制DM-02步进电机，所述DM-02步进电机对应所述上工装的B位置进行垂直移动；
MCU的第25脚和第26脚驱动控制DM-03步进电机，所述DM-03步进电机对应所述上工装的C位置进行垂直移动；
MCU的第43脚和第44脚驱动控制DM-04步进电机，所述DM-01步进电机对应所述上工装的D位置进行垂直移动。
8.根据权利要求7所述的自动定位接触控制汽车覆盖件关键尺寸测量系统，其特征在于，所述机械臂中还设有控制所述管柱移动的DM-05步进电机和DM-06步进电机，所述单片机中；
MCU的第45脚和第46脚驱动控制DM-05步进电机，所述DM-05步进电机对应所述上工装沿着Y轴方向的纵向移动；
MCU的第47脚和第48脚驱动控制DM-06步进电机，所述DM-06步进电机对应所述上工装沿着X轴方向的横向移动。
9.根据权利要求1所述的自动定位接触控制汽车覆盖件关键尺寸测量系统，其特征在于，所述base板上位于所述检具体的两侧还设有支架，所述支架上设有把手，所述base板的下侧设有万向滚轮，以便于移动所述检具体。
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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