一種基于灰關聯評估的凸輪輪廓檢測裝置及其方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于自動化檢測技術領域，涉及到一種基于灰關聯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中的關鍵環節，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，生產企業對凸輪輪廓的檢測采用的是人工輔 助與檢測設備協同的半自動方式。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。

【發明內容】

[0003] 本發明針對現有技術的不足，提出了一種基于灰關聯評估的凸輪輪廓檢測裝置及 其方法。
[0004] 本發明的目的是通過下述技術方案予以實現：
[0005] -種基于灰關聯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、旋轉氣缸、滑臺氣缸、滑臺、薄型氣缸、導軌、旋轉平臺、氣浮導軌、激光位移傳感器、伺 服電機、精密轉臺、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臺固定連接，控制精密 轉臺的水平方向運動，旋轉氣缸通過螺釘連接固定在安裝架上；所述的旋轉氣缸的輸出軸 與旋轉平臺通過螺紋連接固定，控制旋轉平臺的圓周運動，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平臺的正下方；旋轉平臺通過中軸嵌套的方式與主 工作臺的一側連接，能夠使旋轉平臺圍繞旋轉氣缸的輸出軸實現圓周轉動，精密轉臺安裝 在主工作臺的氣浮導軌上，所述的精密轉臺的分度精度為±1"，所述的氣浮導軌貫穿旋 轉平臺和主工作臺，使所述的精密轉臺能通過氣浮導軌分別在旋轉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，用于調節激光位移傳感器的高度。皮帶 運輸機安裝在旋轉平臺的正下端，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] 本發明一種基于灰關聯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序列、灰色絕對關聯度 ε ,，所述的凸輪合格的相位角-升程曲線的特征點參數序列和灰色絕對關聯度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 絕對關聯度ε u導入到上位機控制界面的參數輸入端；
[0010] 步驟二：將被測的凸輪套在精密轉臺的安裝軸上，調節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-升程之間的數據關系曲線，并通過上位機提取該數據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：根據灰色關聯度公式，建立序列匕與P i之間的灰關聯度評估模型
[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] 根據所述的I S(j|、I S11和I StJ-S11，計算序列的灰色絕對關聯度ε Q1
[0023] 兩序列間P。與P屈灰色絕對關聯度取值范圍在0和1之間，如果0. 6 < 說明兩序列有顯著的關聯性；〇< ε M< 0.5說明兩序列之間的關聯度忽略； 0.5彡0.6說明兩序列之間的關聯度不顯著。
[0024] 步驟五：通過上位機，將由灰關聯度評估模型計算的序列P。與P 灰色絕對關聯 度^^與廠家要求的灰色絕對關聯度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節的過程，系統通過反饋的差值Δ ε ^，判斷被測凸 輪的性能狀態，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，系統停機，進行重復 測試，系統記錄同一被測凸輪的檢測次數，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，系統跳至步驟七；
[0030] (4)如果同一被測凸輪輪廓檢測的次數超過三次，則自動判斷被測的凸輪不合格， 系統跳至步驟六。
[0031] (5)如果人工中斷檢測過程，系統跳至步驟八。
[0032] 步驟六：同時啟動滑臺氣缸和薄型氣缸，推動精密轉臺沿著氣浮導軌從主工作臺 移動到旋轉平臺上；上述過程結束后，旋轉氣缸帶動旋轉平臺連同其上精密轉臺一起，沿著 順時針方向轉動180度，呈垂直向下的方向，將套在精密轉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， 將被測的凸輪傳送至不合格產品區；之后，旋轉氣缸連同其上精密轉臺一起，沿著逆時針方 向轉動180度，呈垂直向上的方向；啟動薄型氣缸，推動精密轉臺沿著氣浮導軌從旋轉平臺 移動到主工作臺上；系統停機，轉至步驟二。。
[0033] 步驟七：同時啟動滑臺氣缸和薄型氣缸，推動精密轉臺沿著氣浮導軌從主工作臺 移動到旋轉平臺上；上述過程結束后，旋轉氣缸帶動旋轉平臺連同其上精密轉臺一起，沿著 順時針方向轉動180度，呈垂直向下的方向，將套在精密轉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， 將被測的凸輪傳送至合格產品區；之后，旋轉氣缸連同其上精密轉臺一起，沿著逆時針方向 轉動180度，呈垂直向上的方向；啟動薄型氣缸，推動精密轉臺沿著氣浮導軌從旋轉平臺移 動到主工作臺上；系統停機，轉至步驟二。
[0034] 步驟八：系統停機。
[0035] 本發明利用一種基于灰關聯評估的凸輪輪廓檢測裝置及其方法