[发明专利]车轮热锻钢坯位置在线检测系统

摘要

一种车轮热锻钢坯位置在线检测系统，系统包括：高温激光测距传感器及其水冷防护箱、激光器调整装置及激光线光柱标定装置、数据采集卡、主控制器及显示器、报警器、控制终端、电缆电源，信号通讯、驱动控制、数据采集与处理、计数报警等模块。三个激光器两两对称安装在热锻机立柱侧面上，激光器发出的三根激光光柱在同一平面内，且均指向热锻机中心，通过测量三个激光器到标准圆柱钢坯表面及实际钢坯表面的距离，再进行计算就可在线检测车轮钢坯实际轴线与热锻机锻压中心是否重合，对位置偏差超过允许值的钢坯进行声光报警，并自动记录显示被检钢坯的数量、偏置率以及偏差值，有效减少料废与工废的发生。

主权项

一种车轮热锻钢坯位置在线检测系统，其特征在于采用如下检测原理：将三个高温激光测距传感器两两对称地安装在热锻机的三个立柱侧面上，经调整装置微调并标定，使激光器发出的三根激光线光柱在同一平面内，且均指向热锻机中心、三根光柱之间的夹角为α及π‑α。拆去热锻机下模具及模座，装上本系统标定装置，通过高精度的加工及装配，保证本标定装置的中心就是热锻机锻压中心，先将精加工的标准圆柱钢坯放上标定装置的测量位，此时标准钢坯内孔套在标定装置的立轴上，标准圆柱钢坯外园与内孔的同轴度为0.03mm，标准钢坯的中心与热锻机锻压中心重合，测出激光测距传感器到标准圆柱钢坯外表面的距离，分别为l01、l02、l03。再换上热锻机下模具及模座，当机械手送进实际钢坯后，测出激光测距传感器到实际钢坯外表面的距离分别为l1、l2、l3，图中1、2、3点分别为三个激光光柱与实际钢坯的交点，计算出此三点的坐标，据此计算出实际钢坯中心的坐标及钢坯位置偏差值。以热锻机锻压中心为原点建立x0y坐标系，根据式(1)就可计算出实际车轮圆柱钢坯轴线与热锻机锻压中心的偏差为： δ x = x 123 2 + y 123 2 - - - ( 1 ) 式中：x123＝(a×(yb2‑yb3)‑b×(yb1‑yb2))/(‑c)        (2)y123＝(a×(xb2‑xb3)‑b×(xb1‑xb2))/c                 (3)a＝xb12+yb12‑xb22‑yb22                              (4)b＝xb22+yb22‑xb32‑yb32                              (5)c＝2×(yb1‑yb2)×(xb2‑xb3)‑2×(yb2‑yb3)×(xb1‑xb2)  (6)x123——实际钢坯中心的横坐标；y123——实际钢坯中心的纵坐标；xb1——点1的横坐标，xb1＝(l01+D/2‑l1)×cos((π‑α)/2)；yb1——点1的纵坐标，yb1＝(l01+D/2‑l1)×sin((π‑α)/2)；xb2——点2的横坐标，xb2＝(l02+D/2‑l2)×cos((π+α)/2)；yb2——点2的纵坐标，yb2＝(l02+D/2‑l2)×sin((π+α)/2)；xb3——点3的横坐标，xb3＝(l03+D/2‑l3)×cos((3π‑α)/2)；yb3——点3的纵坐标，xb3＝(l03+D/2‑l3)×sin((3π‑α)/2)；D——钢坯的直径；α——激光线的夹角。