一種基于灰關聯(lián)評估的凸輪輪廓檢測裝置及其方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于自動化檢測技術領域，涉及到一種基于灰關聯(lián)評估的凸輪輪廓檢測裝 置及其方法，可適用于不同形狀凸輪的輪廓檢測和分揀。
【背景技術】
[0002] 凸輪的輪廓檢測與分揀是凸輪生產(chǎn)中的關鍵環(huán)節(jié)，凸輪的輪廓及其形狀決定了凸 輪所在的機械結構的運動方式和工作原理，因此對生產(chǎn)出來的凸輪進行輪廓檢測，判斷并 分揀出輪廓合格的凸輪顯得尤為重要。目前，生產(chǎn)企業(yè)對凸輪輪廓的檢測采用的是人工輔 助與檢測設備協(xié)同的半自動方式。其具體過程為：用接觸式檢測設備測出凸輪的相位角和 升程之間的關系曲線，根據(jù)目測特性曲線（相位角-升程的關系曲線）的特征點的方式，來 判斷凸輪的輪廓是否滿足要求。顯然，這種半自動的檢測方式周期長，而且人工誤判和人為 觀察誤差對凸輪篩選影響很大，同時，接觸式測量容易破壞精密凸輪的表面結構，不適合凸 輪的高效檢測和分揀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，提出了一種基于灰關聯(lián)評估的凸輪輪廓檢測裝置及 其方法。
[0004] 本發(fā)明的目的是通過下述技術方案予以實現(xiàn)：
[0005] -種基于灰關聯(lián)評估的凸輪輪廓檢測裝置，包括：基座、安裝架、皮帶運輸機、光電 開關、旋轉(zhuǎn)氣缸、滑臺氣缸、滑臺、薄型氣缸、導軌、旋轉(zhuǎn)平臺、氣浮導軌、激光位移傳感器、伺 服電機、精密轉(zhuǎn)臺、激光位移傳感器支架、主工作臺、被測凸輪。
[0006] 在基座上分別設置有安裝架、皮帶運輸機、主工作臺，所述的主工作臺設置在基座 的幾何中心上，安裝架垂直固定安裝在基座上，所述的安裝架自上而下分別安裝有滑臺氣 缸、導軌、旋轉(zhuǎn)氣缸和光電開關，所述的導軌與安裝架相互垂直，導軌上安裝有滑臺，滑臺氣 缸設置在導軌的兩根軌道之間，滑臺氣缸的輸出軸與滑臺連接，控制滑臺的水平運動，薄型 氣缸通過螺釘連接固定在滑臺上，薄型氣缸的輸出軸末端與精密轉(zhuǎn)臺固定連接，控制精密 轉(zhuǎn)臺的水平方向運動，旋轉(zhuǎn)氣缸通過螺釘連接固定在安裝架上；所述的旋轉(zhuǎn)氣缸的輸出軸 與旋轉(zhuǎn)平臺通過螺紋連接固定，控制旋轉(zhuǎn)平臺的圓周運動，光電開關通過螺紋連接固定在 安裝架上，光電開關的檢測端位于旋轉(zhuǎn)平臺的正下方；旋轉(zhuǎn)平臺通過中軸嵌套的方式與主 工作臺的一側(cè)連接，能夠使旋轉(zhuǎn)平臺圍繞旋轉(zhuǎn)氣缸的輸出軸實現(xiàn)圓周轉(zhuǎn)動，精密轉(zhuǎn)臺安裝 在主工作臺的氣浮導軌上，所述的精密轉(zhuǎn)臺的分度精度為±1"，所述的氣浮導軌貫穿旋 轉(zhuǎn)平臺和主工作臺，使所述的精密轉(zhuǎn)臺能通過氣浮導軌分別在旋轉(zhuǎn)平臺和主工作臺之間往 復直線運動。伺服電機安裝在精密轉(zhuǎn)臺上，被測凸輪通過嵌套的方式套在伺服電機的輸出 軸上，所述的伺服電機用于控制被測凸輪的圓周運動；所述的主工作臺的另一側(cè)通過螺釘 連接方式固定激光位移傳感器支架，所述的激光傳感器支架上水平安裝激光位移傳感器， 激光位移傳感器正對著主工作臺的中心軸安裝且正對著精密轉(zhuǎn)臺，激光位移傳感器能夠在 激光位移傳感器支架的垂直方向上進行上下運動，用于調(diào)節(jié)激光位移傳感器的高度。皮帶 運輸機安裝在旋轉(zhuǎn)平臺的正下端，順時針傳輸用于傳送不合格的被測凸輪，逆時針傳輸用 于傳送合格的被測凸輪。
[0007] 本發(fā)明一種基于灰關聯(lián)評估的凸輪輪廓檢測方法，具體包括以下步驟：
[0008] 步驟一：設置凸輪合格的相位角-升程曲線的特征點參數(shù)序列、灰色絕對關聯(lián)度 ε ,，所述的凸輪合格的相位角-升程曲線的特征點參數(shù)序列和灰色絕對關聯(lián)度ε u初值的 設置由凸輪的形狀決定。
[0009] 通過上位機導入性能合格的凸輪相位角-升程曲線的特征點序列，取相位角度 序列為X。= (x〇(l)，x〇(2)，X()(3)，"SXo(Ii)),則與相位角對應的凸輪升程序列為Ρ。= (p。(I)，p。(2)，p。(3)，…，ρ。(η))。分別將相位角序列X。、凸輪升程序列P。和廠家要求的灰色 絕對關聯(lián)度ε u導入到上位機控制界面的參數(shù)輸入端；
[0010] 步驟二：將被測的凸輪套在精密轉(zhuǎn)臺的安裝軸上，調(diào)節(jié)激光位移傳感器在激光位 移傳感器支架上的位置，使激光位移傳感器正對被測的凸輪；啟動伺服電機以Γ /s的角 速度沿順時針轉(zhuǎn)動一周，同時，激光位移傳感器實時檢測被測凸輪輪廓邊緣到激光位移傳 感器之間的直線距離，所述的被測凸輪輪廓邊緣到激光位移傳感器之間的直線距離即為升 程。
[0011] 步驟三：上位機實時檢測并保存被測的凸輪相位角-升程曲線及其特征點序列 [0012] 利用凸輪輪廓檢測裝置對被測的凸輪進行輪廓的實時檢測，保存并繪制相位 角-升程之間的數(shù)據(jù)關系曲線，并通過上位機提取該數(shù)據(jù)關系曲線在所述相位角序列Xd = (x0(l)，x。(2)，X。(3)，"·，χ。(η))處對應的升程值序列 P1= (Pi(Ihp1Qhp1G),…，P1(Ii));
[0013] 步驟四：根據(jù)灰色關聯(lián)度公式，建立序列匕與P i之間的灰關聯(lián)度評估模型
[0014] 取兩序列匕與P i，用序列中的每一項減去序列中的第一項，得到兩序列的初始零 化像!^與1^。
[0021] 根據(jù)所述的I S(j|、I S11和I StJ-S11，計算序列的灰色絕對關聯(lián)度ε Q1
[0023] 兩序列間P。與P屈灰色絕對關聯(lián)度取值范圍在0和1之間，如果0. 6 < 說明兩序列有顯著的關聯(lián)性；〇< ε M< 0.5說明兩序列之間的關聯(lián)度忽略； 0.5彡0.6說明兩序列之間的關聯(lián)度不顯著。
[0024] 步驟五：通過上位機，將由灰關聯(lián)度評估模型計算的序列P。與P 灰色絕對關聯(lián) 度^^與廠家要求的灰色絕對關聯(lián)度ε u進行差值比較，差值△ ε u為
[0025] Δ ε ij= ε οι- ε ij
[0026] 差值比較的過程為一個反饋調(diào)節(jié)的過程，系統(tǒng)通過反饋的差值Δ ε ^，判斷被測凸 輪的性能狀態(tài)，并決定凸輪輪廓檢測裝置的下一步操作：
[0027] (1)如果差值Δβ，[0Α1]，則判定被測凸輪不合格，系統(tǒng)跳至步驟六；
[0028] (2)如果差值Δ ε i]e [0,0. 1]，則判定被測凸輪有可能合格，系統(tǒng)停機，進行重復 測試，系統(tǒng)記錄同一被測凸輪的檢測次數(shù)，并跳至步驟二；
[0029] (3)如果差值Δ ε i]e [0, 0.05]，則判定被測凸輪合格，系統(tǒng)跳至步驟七；
[0030] (4)如果同一被測凸輪輪廓檢測的次數(shù)超過三次，則自動判斷被測的凸輪不合格， 系統(tǒng)跳至步驟六。
[0031] (5)如果人工中斷檢測過程，系統(tǒng)跳至步驟八。
[0032] 步驟六：同時啟動滑臺氣缸和薄型氣缸，推動精密轉(zhuǎn)臺沿著氣浮導軌從主工作臺 移動到旋轉(zhuǎn)平臺上；上述過程結束后，旋轉(zhuǎn)氣缸帶動旋轉(zhuǎn)平臺連同其上精密轉(zhuǎn)臺一起，沿著 順時針方向轉(zhuǎn)動180度，呈垂直向下的方向，將套在精密轉(zhuǎn)臺上的被測凸輪卸載至皮帶運 輸機上，光電開關用于檢測被測凸輪是否成功卸載，所述的皮帶運輸機按順時針方向運轉(zhuǎn)， 將被測的凸輪傳送至不合格產(chǎn)品區(qū)；之后，旋轉(zhuǎn)氣缸連同其上精密轉(zhuǎn)臺一起，沿著逆時針方 向轉(zhuǎn)動180度，呈垂直向上的方向；啟動薄型氣缸，推動精密轉(zhuǎn)臺沿著氣浮導軌從旋轉(zhuǎn)平臺 移動到主工作臺上；系統(tǒng)停機，轉(zhuǎn)至步驟二。。
[0033] 步驟七：同時啟動滑臺氣缸和薄型氣缸，推動精密轉(zhuǎn)臺沿著氣浮導軌從主工作臺 移動到旋轉(zhuǎn)平臺上；上述過程結束后，旋轉(zhuǎn)氣缸帶動旋轉(zhuǎn)平臺連同其上精密轉(zhuǎn)臺一起，沿著 順時針方向轉(zhuǎn)動180度，呈垂直向下的方向，將套在精密轉(zhuǎn)臺上的被測凸輪卸載至皮帶運 輸機上，光電開關用于檢測被測凸輪是否成功卸載，所述的皮帶運輸機按逆時針方向運轉(zhuǎn)， 將被測的凸輪傳送至合格產(chǎn)品區(qū)；之后，旋轉(zhuǎn)氣缸連同其上精密轉(zhuǎn)臺一起，沿著逆時針方向 轉(zhuǎn)動180度，呈垂直向上的方向；啟動薄型氣缸，推動精密轉(zhuǎn)臺沿著氣浮導軌從旋轉(zhuǎn)平臺移 動到主工作臺上；系統(tǒng)停機，轉(zhuǎn)至步驟二。
[0034] 步驟八：系統(tǒng)停機。
[0035] 本發(fā)明利用一種基于灰關聯(lián)評估的凸輪輪廓檢測裝置及其方法