[发明专利]一种基于灰关联评估的凸轮轮廓检测装置及其方法

摘要

本发明公开了一种基于灰关联评估的凸轮轮廓检测装置及其方法，本发明通过上位机导入凸轮合格的相位角‑升程曲线的特征点序列，利用该凸轮轮廓检测装置，检测出凸轮实际的相位角‑升程曲线，构建合格特征点序列与实际检测出的特征点序列之间的灰关联度评估模型，定量地分析二者之间的灰色绝对关联度，再将灰色绝对关联度反馈给上位机，通过控制系统判断被测凸轮是否合格，并对其进行分拣。这节省了凸轮轮廓的检测周期，避免了人工误差。在进行凸轮轮廓检测和分拣过程中，基于上述灰关联评估的凸轮轮廓检测装置及其方法更满足工业检测和精细生产的需要。

主权项

一种基于灰关联评估的凸轮轮廓检测方法，装置部分包括：基座、一号安装架、一号皮带运输机、一号光电开关、一号旋转气缸、一号滑台气缸、一号滑台、一号薄型气缸、一号导轨、一号旋转平台、气浮导轨、激光传感器支架导台、伺服电机、精密转台、主工作台、二号旋转平台、二号薄型气缸、二号滑台气缸、二号旋转气缸、二号光电开关、二号皮带运输机、二号安装架、二号导轨、二号滑台、被测凸轮、激光位移传感器和激光位移传感器支架；其特征在于：在基座上分别设置有一号安装架、一号皮带运输机、主工作台、激光位移传感器支架导台、二号皮带运输机、二号安装架，所述的主工作台设置在基座的几何中心上，一号安装架和二号安装架以主工作台为对称中心垂直固定安装在基座上，所述的一号安装架自上而下分别安装有一号滑台气缸、一号导轨、一号旋转气缸和一号光电开关，所述的一号导轨与一号安装架相互垂直，一号导轨上安装有一号滑台，一号滑台气缸设置在一号导轨的两根导轨之间，一号滑台气缸的输出轴与一号滑台连接，控制一号滑台的水平运动，一号薄型气缸通过螺钉连接固定在一号滑台上，一号薄型气缸的输出轴的运动方向为向精密转台的方向水平运动，一号旋转气缸通过螺钉连接固定在一号安装架上；所述的一号旋转气缸的输出轴与一号旋转平台通过螺纹连接固定，控制一号旋转平台的圆周运动，一号光电开关通过螺纹连接固定在一号安装架上，并且位于一号旋转平台的正下方；一号旋转平台通过中轴嵌套的方式与主工作台的一侧连接，能够使一号旋转平台围绕一号旋转气缸的输出轴实现圆周转动，精密转台安装在主工作台的气浮导轨上，所述的精密转台的分度精度为±1″,所述的气浮导轨贯穿一号旋转平台、主工作台和二号旋转平台，使所述的精密转台能通过气浮导轨分别在一号旋转平台、主工作台和二号旋转平台上直线运动；伺服电机安装在精密转台上，被测凸轮通过嵌套的方式套在伺服电机的输出轴上，所述的伺服电机用于控制被测凸轮的圆周运动；所述的主工作台的另一侧通过中轴嵌套的方式与二号旋转平台的一侧连接，二号旋转平台的另一侧与二号旋转气缸的输出轴螺纹连接，实现二号旋转平台的圆周运动，一号旋转气缸的输出轴和二号旋转气缸的输出轴同轴设置；所述的二号旋转气缸通过螺钉连接固定在二号安装架上，所述的二号安装架自上而下分别安装有二号滑台气缸、二号导轨、二号旋转气缸和二号光电开关，所述的二号导轨上安装有二号滑台，二号滑台气缸设置在二号导轨的两根导轨之间，所述的二号滑台气缸的输出轴与二号滑台连接，控制二号滑台的水平运动，二号薄型气缸通过螺钉连接固定在二号滑台上，二号薄型气缸的输出轴的运动方向为向精密转台的方向水平运动，二号光电开关通过螺纹连接固定在二号安装架上，并位于二号旋转平台正下方，一号皮带运输机安装在一号旋转平台的正下端，用于传送不合格的被测凸轮，二号皮带运输机安装在二号旋转平台的正下端，用于传送合格的被测凸轮；激光位移传感器支架导台正对着主工作台的中心轴安装，激光位移传感器支架安装在所述的激光位移传感器支架导台的气浮导轨上，用于实现激光位移传感器支架的垂直方向的运动，激光位移传感器安装在激光位移传感器支架上且正对着精密转台；其特征在于，该方法具体包括以下步骤：步骤一：设置凸轮合格的相位角‑升程曲线的特征点参数序列、灰色绝对关联度εij，所述的凸轮合格的相位角‑升程曲线的特征点参数序列和灰色绝对关联度εij初值的设置由凸轮的形状决定；通过上位机导入性能合格的凸轮相位角‑升程曲线的特征点序列，取相位角度序列为X0＝(x0(1),x0(2),x0(3),…,x0(n))，则与相位角对应的凸轮升程序列为P0＝(p0(1),p0(2),p0(3),…,p0(n))；分别将相位角序列X0、凸轮升程序列P0和厂家要求的灰色绝对关联度εij导入到上位机控制界面的参数输入端；步骤二：将被测的凸轮套在精密转台的安装轴上，调节激光位移传感器在激光位移传感器支架导台上的位置，使激光位移传感器正对被测的凸轮；启动伺服电机以1°/s的角速度沿顺时针转动一周，同时，激光位移传感器实时检测被测凸轮轮廓边缘到激光位移传感器之间的直线距离，所述的被测凸轮轮廓边缘到激光位移传感器之间的直线距离即为升程；步骤三：上位机实时检测并保存被测的凸轮相位角‑升程曲线及其特征点序列利用凸轮轮廓检测装置对被测的凸轮进行轮廓的实时检测，保存并绘制相位角‑升程之间的数据关系曲线，并通过上位机提取该数据关系曲线在所述相位角序列X0＝(x0(1),x0(2),x0(3),…,x0(n))处对应的升程值序列P1＝(p1(1),p1(2),p1(3),…,p1(n))；步骤四：根据灰色关联度公式，建立序列P0与P1之间的灰关联度评估模型取两序列P0与P1，用序列中的每一项减去序列中的第一项，得到两序列的初始零化像与P00=(p00(1),p00(2),p00(3),...,p00(n))=(p0(1)-p0(1),p0(2)-p0(1),...p0(n)-p0(1))]]>P10=(p10(1),p10(2),p10(3),...,p10(n))=(p1(1)-p1(1),p1(2)-p1(1),...p1(n)-p1(1))]]>根据与计算|s0|、|s1|和|s0‑s1|根据所述的|s0|、|s1|和|s0‑s1|，计算序列的灰色绝对关联度ε01两序列间P0与P1的灰色绝对关联度取值范围在0和1之间，如果0.6＜ε01≤1，说明两序列有显著的关联性；0＜ε01＜0.5说明两序列之间的关联度忽略；0.5≤ε01≤0.6说明两序列之间的关联度不显著；步骤五：通过上位机，将由灰关联度评估模型计算的序列P0与P1的灰色绝对关联度ε01与厂家要求的灰色绝对关联度εij进行差值比较，差值Δεij为Δεij＝ε01‑εij差值比较的过程为一个反馈调节的过程，系统通过反馈的差值Δεij，判断被测凸轮的性能状态，并决定凸轮轮廓检测装置的下一步操作：(1)如果差值则判定被测凸轮不合格，系统跳至步骤六；(2)如果差值Δεij∈[0,0.1]，则判定被测凸轮有可能合格，系统停机，进行重复测试，系统记录同一被测凸轮的检测次数，并跳至步骤二；(3)如果差值Δεij∈[0,0.05]，则判定被测凸轮合格，系统跳至步骤七；(4)如果同一被测凸轮轮廓检测的次数超过三次，则自动判断被测的凸轮不合格，系统跳至步骤六；(5)如果人工中断检测过程，系统跳至步骤八；步骤六：同时启动二号滑台气缸和二号薄型气缸，推动精密转台沿着气浮导轨从主工作台移动到一号旋转平台上；上述过程结束后，一号旋转气缸带动一号旋转平台连同其上精密转台一起，沿着顺时针方向转动180度，呈垂直向下的方向，将套在精密转台上的被测凸轮卸载至一号皮带运输机上，一号光电开关用于检测被测凸轮是否成功卸载，所述的一号皮带运输机则将被测的凸轮传送至不合格产品区；之后，一号旋转气缸连同其上精密转台一起，沿着逆时针方向转动180度，呈垂直向上的方向；启动一号薄型气缸，推动精密转台沿着气浮导轨从一号旋转平台移动到主工作台上；一号滑台气缸通过一号导轨，带动一号滑台复位，同时一号薄型气缸复位，系统停机，转至步骤二；步骤七：同时启动一号滑台气缸和一号薄型气缸，推动精密转台沿着气浮导轨从主工作台移动到二号旋转平台上；上述过程结束后，二号旋转气缸带动二号旋转平台连同其上精密转台一起，沿着顺时针方向转动180度，呈垂直向下的方向，将套在精密转台上的被测凸轮卸载至二号皮带运输机上，二号光电开关用于检测被测凸轮是否成功卸载，所述的二号皮带运输机则将被测的凸轮传送至合格产品区；之后，二号旋转气缸连同其上精密转台一起，沿着逆时针方向转动180度，呈垂直向上的方向；启动二号薄型气缸，推动精密转台沿着气浮导轨从二号旋转平台移动到主工作台上；二号滑台气缸通过二号导轨，带动二号滑台复位，同时二号薄型气缸复位，系统停机，转至步骤二；步骤八：系统停机。