检测装置、柔性生产系统、柔性生产线和检测方法

技术领域

本发明涉及机械制造技术领域，具体而言，涉及一种检测装置、一种 柔性生产系统、一种柔性生产线和一种检测方法。

背景技术

目前，在汽车发动机的缸盖、缸体、变速箱体和离合器(Clutch)壳等 箱体件的加工中，由高速加工中心组成的柔性生产线已大部分替代了自动 线、高速加工中心，已成为汽车发动机箱体件加工的主要设备。

箱体类零件的主要加工部分均是由全柔性加工中心组成，几个加工中 心组成一个柔性制造单元（FMC）。每个FMC前面是上料辊道，后面是 下料辊道及检测站。各个柔性制造单元之间通过自动辊道或机械手连接起 来，其中还包括所必需的清洗、研磨、压装、试漏、在线测量、线外测量 设备以及切削液集中处理装置等。辅助设备一般采用通过式辊道输送上 料，通过型号识别，选择相应的工位、试漏、拧紧程序。在柔性制造单元 内，整线设有数个机械手，由全自动机械手进行上下料。在生产线的自动 辊道上，设置有产品型号自动识别装置，机械手、辊道、加工中心之间通 过总线连接起来，由数控系统自动控制各部分的一致性。同时，控制计算 机还能根据各机床的加工情况，选择最优的上下料顺序，并根据设定的范 围，将需要抽检的工件自动放入检测站。

但是目前对于汽车铝合金轮毂的制造过程中，尤其对于一些已有的柔 性生产系统中，也仍然存在一些缺陷，比如对于加工完成后的轮毂的检测 过程中，在一些如位置度等关键参数上，仍需通过人工方式进行检验，使 得人工操作的劳动强度大，同时也会造成产品稳定性差，设备的利用率不 高。

因此，需要一种新的检测技术，以期解决上述技术问题。

发明内容

本发明正是基于上述问题，提出了一种用于汽车铝合金轮毂制造过程 的技术，可以在机械加工过程中实现制造、检测等过程的无人操作，提高 产品的稳定性及设备的利用率。

有鉴于此，本发明提出了一种检测装置，用于汽车铝合金轮毂制造的 柔性生产系统，对所述柔性生产系统加工后的轮毂进行检测，包括：位置 度检测单元，用于获取加工完成的轮毂的实时位置度，若所述实时位置度 与预设位置度相匹配，则判定所述加工完成的轮毂符合要求，并由所述柔 性生产系统中的机器人将该轮毂置于成品料道，否则判定不符合，并由所 述柔性生产系统对该轮毂重新加工或由所述机器人将其置于废品料道。

在该技术方案中，可以根据轮毂的合格品生产要求预设位置度参数， 通过对轮毂位置度进行实时获取，并将其与预设的位置度进行匹配，从而 判断此轮毂是否合格，合格品、不合格品自动进入不同的料道，从而减少 了人工操作，并且检测的精度更高，也方便对不合格品进行准确、及时的 处理。

在上述技术方案中，优选地，还包括：偏距检测单元，用于在所述柔 性生产系统对所述轮毂进行加工的过程中，获取所述轮毂的实时偏距值， 并判断所述实时偏距值与预设偏距值是否相匹配；冒口深度检测单元，用 于在所述柔性生产系统对所述轮毂进行加工的过程中，获取所述轮毂的实 时冒口深度，并判断所述实时冒口深度与预设冒口深度是否相匹配；孔径 检测单元，用于在所述柔性生产系统对所述轮毂进行加工的过程中，获取 所述轮毂的实时中心孔直径，并判断所述实时中心孔直径与预设中心孔直 径是否相匹配；判断结果分析单元，用于在所述偏距检测单元、所述冒口 深度检测单元和所述孔径检测单元的检测结果均为相匹配的情况下，控制 所述柔性生产系统对所述轮毂进行进一步加工，否则由所述柔性生产系统 对所述轮毂重新加工或由所述机器人将其置于所述废品料道。

在该技术方案中，除了对轮毂加工的位置度进行自动检测，还可以预 设轮毂的合格品应该达到的轮毂偏距值、轮毂冒口深度、轮毂的中心孔直 径，将加工过程中获取的实时轮毂偏距值、实时轮毂冒口深度以及实时轮 毂的中心孔直径与其预设值进行匹配，从而判断轮毂的上述几项参数是否 合格，合格时进入下一道工序，不合格则进行再加工或报废。

在上述技术方案中，优选地，还包括：自动刀补修正单元，用于在所 述位置度检测单元、所述偏距检测单元、所述冒口深度检测单元和/或所 述孔径检测单元的检测结果为不匹配的情况下，对所述柔性生产系统的自 动刀补数据进行修正，以及在所述检测结果为匹配的情况下，若检测到的 实时数据与对应的预设数据实际差值大于或等于预设差值，则对所述自动 刀补数据进行修正，以控制所述实际差值小于所述预设差值。

在该技术方案中，由于刀具的磨损、器械的损耗、毛坯零件的差异等 诸多因素的影响，即使在进行自动刀补的情况下，仍有可能出现两种情 况：第一种，得到的轮毂的参数不符合要求，比如要求某参数为 1.00mm，允许误差范围为±0.05mm，得到的轮毂的参数假定为1.06mm， 则不符合要求；第二种，得到的轮毂的参数符合要求，但出于误差范围的 较为边缘的位置，比如得到的轮毂的参数为1.04mm，则虽然处于允许的 误差范围内，但存在超出该范围的风险，在对下一个毛坯零件进行加工时 可能导致加工参数不符合要求。因此，针对上述两种情况，可以对相应的 自动刀补数据进行补正，使得之后加工得到的轮毂的参数尽可能靠近标准 参数（比如上例中的1.00mm，可以控制实际参数处于±0.02mm的误差范 围内）。

本发明还提供了一种柔性生产系统，包括上述任一技术方案所述的检 测装置。

在上述技术方案中，优选地，还包括：识别装置，用于根据待生产的 轮毂的信息，对所述柔性生产系统中的料道上的轮毂毛坯零件进行识别， 从而由所述机器人抓取对应于所述待生产的轮毂的信息的轮毂毛坯零件， 以由所述柔性生产系统对其进行加工。

在上述技术方案中，优选地，所述识别装置包括：图像采集单元，用 于对所述轮毂毛坯零件进行图像采集；图像分析单元，用于对采集到的图 像进行识别分析，以判断其是否为所需要的零件。

在该技术方案中，可以采用图像识别技术对轮毂的毛坯零件进行识 别，具体比如将实时采集的图像与预设图像进行比较，或是直接对实时采 集的图像进行处理后，根据其中的特征部位进行分辨。

本发明还提供了一种柔性生产线，包括上述任一技术方案中的柔性生 产系统。在该技术方案中，柔性生产线可以包括一个或多个上述柔性生产 系统。

在上述技术方案中，优选地，还包括：控制终端，与所述柔性生产系 统之间采用总线连接，用于根据接收到的输入操作，生成对应的输入命 令，以控制所述柔性生产系统对轮毂的生产过程。

在该技术方案中，可以通过控制终端对生产过程进行监控以及控制， 并可以获取和记录加工质量和数量等信息，如果需要加工新品种的零件 时，只要改变其生产计划信息、技术信息与加工程序，整个生产系统就会 按照上述过程按要求、自动地完成新的加工，操作起来方便快捷。

在上述技术方案中，优选地，还包括：安全防护系统，用于在每个所 述柔性生产系统内的指定区域的边缘设置检测传感器，并在检测到有人员 进入该指定区域时，控制对应的柔性生产系统停止运转。

在该技术方案中，为了防止用户误入如机器人的旋转范围对应的区域 内，具体地，可以采用比如光栅感应器、红外传感器、温度传感器、触压 式传感器等，从而检测出是否存在误入该区域的人员，并在检测到时，及 时停止柔性生产系统的工作，保证人员安全。

本发明还提供了一种检测方法，用于汽车铝合金轮毂制造的柔性生产 线，包括：获取经所述柔性生产线加工完成的轮毂的实时位置度，若所述 实时位置度与预设位置度相匹配，则判定所述加工完成的轮毂符合要求并 将该轮毂置于成品料道，否则判定不符合并对该轮毂重新加工或将其置于 废品料道。

在该技术方案中，可以根据轮毂的合格品生产要求预设位置度参数， 通过对轮毂位置度进行实时获取，并将其与预设的位置度进行匹配，从而 判断此轮毂是否合格，合格品、不合格品自动进入不同的料道，从而减少 了人工操作，并且检测的精度更高，也方便对不合格品进行准确、及时的 处理。

在上述技术方案中，优选地，还包括：在所述柔性生产线对所述轮毂 进行加工的过程中，获取所述轮毂的实时偏距值、实时冒口深度和实时中 心孔直径；若所述实时偏距值与预设偏距值、所述实时冒口深度与预设冒 口深度、所述实时中心孔直径与预设中心孔直径均相匹配，则由所述柔性 生产线对所述轮毂进行进一步加工，否则对所述轮毂重新加工或将其置于 所述废品料道。

在该技术方案中，除了对轮毂加工的位置度进行自动检测，还可以预 设轮毂的合格品应该达到的轮毂偏距值、轮毂冒口深度、轮毂的中心孔直 径，将加工过程中获取的实时轮毂偏距值、实时轮毂冒口深度以及实时轮 毂的中心孔直径与其预设值进行匹配，从而判断轮毂的上述几项参数是否 合格，合格时进入下一道工序，不合格则进行再加工或报废。

在上述技术方案中，优选地，还包括：在对所述轮毂的实时偏距值、 实时冒口深度、实时中心孔直径和/或实时位置度的检测结果为不匹配的 情况下，对所述柔性生产线的自动刀补数据进行修正，以及在所述检测结 果为匹配的情况下，若检测到的实时数据与对应的预设数据的实际差值大 于或等于预设差值，则对所述自动刀补数据进行修正，以控制所述实际差 值小于所述预设差值。

在该技术方案中，由于刀具的磨损、器械的损耗、毛坯零件的差异等 诸多因素的影响，即使在进行自动刀补的情况下，仍有可能出现两种情 况：第一种，得到的轮毂的参数不符合要求，比如要求某参数为 1.00mm，允许误差范围为±0.05mm，得到的轮毂的参数假定为1.06mm， 则不符合要求；第二种，得到的轮毂的参数符合要求，但出于误差范围的 较为边缘的位置，比如得到的轮毂的参数为1.04mm，则虽然处于允许的 误差范围内，但存在超出该范围的风险，在对下一个毛坯零件进行加工时 可能导致加工参数不符合要求。因此，针对上述两种情况，可以对相应的 自动刀补数据进行补正，使得之后加工得到的轮毂的参数尽可能靠近标准 参数（比如上例中的1.00mm，可以控制实际参数处于±0.02mm的误差范 围内）。

通过以上技术方案，可以在对汽车铝合金轮毂的机械加工中实现制 造、检测等过程的无人操作，提高产品的稳定性及设备的利用率。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例的检测装置的框图；

图2示出了根据本发明的实施例的柔性生产系统的框图；

图3示出了根据本发明的实施例的柔性生产线的框图；

图4示出了根据本发明的实施例的检测方法的流程图；

图5示出了根据本发明的实施例的RS232数据线接线的示意图；

图6示出了根据本发明的实施例的通讯参数设置的界面示意图；

图7示出了根据本发明的实施例的柔性生产系统中各部件的联机示意 图；

图8示出了根据本发明的实施例的360度翻转夹具的结构示意图；

图9示出了根据本发明的实施例的柔性生产线的布局图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附 图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不 冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是， 本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明 并不限于下面公开的具体实施例的限制。

图1示出了根据本发明的实施例的检测装置的框图。

如图1所示，根据本发明的实施例的检测装置100，用于汽车铝合金 轮毂制造的柔性生产系统，对所述柔性生产系统加工后的轮毂进行检测， 包括：位置度检测单元102，用于获取加工完成的轮毂的实时位置度，若 所述实时位置度与预设位置度相匹配，则判定所述加工完成的轮毂符合要 求，并由所述柔性生产系统中的机器人将该轮毂置于成品料道，否则判定 不符合，并由所述柔性生产系统对该轮毂重新加工或由所述机器人将其置 于废品料道。

在该技术方案中，可以根据轮毂的合格品生产要求预设位置度参数， 通过对轮毂位置度进行实时获取，并将其与预设的位置度进行匹配，从而 判断此轮毂是否合格，合格品、不合格品自动进入不同的料道，从而减少 了人工操作，并且检测的精度更高，也方便对不合格品进行准确、及时的 处理。

在上述技术方案中，优选地，还包括：偏距检测单元104，用于在所 述柔性生产系统对所述轮毂进行加工的过程中，获取所述轮毂的实时偏距 值，并判断所述实时偏距值与预设偏距值是否相匹配；冒口深度检测单元 106，用于在所述柔性生产系统对所述轮毂进行加工的过程中，获取所述 轮毂的实时冒口深度，并判断所述实时冒口深度与预设冒口深度是否相匹 配；孔径检测单元108，用于在所述柔性生产系统对所述轮毂进行加工的 过程中，获取所述轮毂的实时中心孔直径，并判断所述实时中心孔直径与 预设中心孔直径是否相匹配；判断结果分析单元110，用于在所述偏距检 测单元、所述冒口深度检测单元和所述孔径检测单元的检测结果均为相匹 配的情况下，控制所述柔性生产系统对所述轮毂进行进一步加工，否则由 所述柔性生产系统对所述轮毂重新加工或由所述机器人将其置于所述废品 料道。

在该技术方案中，除了对轮毂加工的位置度进行自动检测，还可以预 设轮毂的合格品应该达到的轮毂偏距值、轮毂冒口深度、轮毂的中心孔直 径，将加工过程中获取的实时轮毂偏距值、实时轮毂冒口深度以及实时轮 毂的中心孔直径与其预设值进行匹配，从而判断轮毂的上述几项参数是否 合格，合格时进入下一道工序，不合格则进行再加工或报废。这样，避免 了人工检测所造成的较大误差，减小工人的劳动强度，提高了生产效率和 产品质量的稳定性。

在上述技术方案中，优选地，还包括：自动刀补修正单元112，用于 在所述位置度检测单元102、所述偏距检测单元104、所述冒口深度检测 单元106和/或所述孔径检测单元108的检测结果为不匹配的情况下，对 所述柔性生产系统的自动刀补数据进行修正，以及在所述检测结果为匹配 的情况下，若检测到的实时数据与对应的预设数据实际差值大于或等于预 设差值，则对所述自动刀补数据进行修正，以控制所述实际差值小于所述 预设差值。

在该技术方案中，由于刀具的磨损、器械的损耗、毛坯零件的差异等 诸多因素的影响，即使在进行自动刀补的情况下，仍有可能出现两种情 况：第一种，得到的轮毂的参数不符合要求，比如要求某参数为 1.00mm，允许误差范围为±0.05mm，得到的轮毂的参数假定为1.06mm， 则不符合要求；第二种，得到的轮毂的参数符合要求，但出于误差范围的 较为边缘的位置，比如得到的轮毂的参数为1.04mm，则虽然处于允许的 误差范围内，但存在超出该范围的风险，在对下一个毛坯零件进行加工时 可能导致加工参数不符合要求。因此，针对上述两种情况，可以对相应的 自动刀补数据进行补正，使得之后加工得到的轮毂的参数尽可能靠近标准 参数（比如上例中的1.00mm，可以控制实际参数处于±0.02mm的误差范 围内）。

图2示出了根据本发明的实施例的柔性生产系统的框图。

如图2所示，根据本发明的实施例的柔性生产系统200包括如图1所 示的检测装置100。

在上述技术方案中，优选地，还包括：识别装置204，用于根据待生 产的轮毂的信息，对所述柔性生产系统200中的料道上的轮毂毛坯零件进 行识别，从而由所述机器人抓取对应于所述待生产的轮毂的信息的轮毂毛 坯零件，以由所述柔性生产系统对其进行加工。

在上述技术方案中，优选地，所述识别装置204包括：图像采集单元 2042，用于对所述轮毂毛坯零件进行图像采集；图像分析单元2044，用 于对采集到的图像进行识别分析，以判断其是否为所需要的零件。

在该技术方案中，可以采用图像识别技术对轮毂的毛坯零件进行识 别，具体比如将实时采集的图像与预设图像进行比较，或是直接对实时采 集的图像进行处理后，根据其中的特征部位进行分辨。

图3示出了根据本发明的实施例的柔性生产线的框图。

如图3所示，本发明的实施例的柔性生产线300包括如图2所示的柔 性生产系统200，具体地，柔性生产线300可以包括一个或多个柔性生产 系统200。

在上述技术方案中，优选地，柔性生产线300还包括：控制终端 302，与所述柔性生产系统200之间采用总线连接，用于根据接收到的输 入操作，生成对应的输入命令，以控制所述柔性生产系统200对轮毂的生 产过程。

在该技术方案中，可以通过控制终端302对生产过程进行监控以及控 制，并可以获取和记录加工质量和数量等信息，如果需要加工新品种的零 件时，只要改变其生产计划信息、技术信息与加工程序，整个生产系统就 会按照上述过程按要求、自动地完成新的加工，操作起来方便快捷。

在上述技术方案中，优选地，还包括：安全防护系统304，用于在每 个所述柔性生产系统200内的指定区域的边缘设置检测传感器，并在检测 到有人员进入该指定区域时，控制对应的柔性生产系统200停止运转。

在该技术方案中，为了防止用户误入如机器人的旋转范围对应的区域 内，具体地，可以采用比如光栅感应器、红外传感器、温度传感器、触压 式传感器等，从而检测出是否存在误入该区域的人员，并在检测到时，及 时停止柔性生产系统的工作，保证人员安全。

图4示出了根据本发明的实施例的检测方法的流程图。

如图4所示，本发明的实施例的检测方法，用于汽车铝合金轮毂制造 的柔性生产线，包括步骤402，获取经所述柔性生产线加工完成的轮毂的 实时位置度；步骤404，判断实时位置度是否与预设位置度相匹配；步骤 406，若所述实时位置度与预设位置度相匹配，则判定所述加工完成的轮 毂符合要求并将该轮毂置于成品料道，否则判定不符合并对该轮毂重新加 工或将其置于废品料道。

在该技术方案中，可以根据轮毂的合格品生产要求预设一个位置度， 通过对轮毂位置进行实时获取，并将其与预设的位置度进行匹配，从而判 断此轮毂是否合格，合格品、不合格品自动进入不同的料道，从而减少了 人工操作，并且检测的精度更高，也方便对不合格品进行相应的处理。

在上述技术方案中，优选地，还包括：在所述柔性生产系统对所述轮 毂进行加工的过程中，获取所述轮毂的实时偏距值、实时冒口深度和实时 中心孔直径；若所述实时偏距值与预设偏距值、所述实时冒口深度与预设 冒口深度、所述实时中心孔直径与预设中心孔直径均相匹配，则由所述柔 性生产线对所述轮毂进行进一步加工，否则对所述轮毂重新加工或将其置 于所述废品料道。

在该技术方案中，可以预设轮毂的合格品应该达到的轮毂偏距值、轮 毂冒口深度、轮毂的中心孔直径，将加工过程中获取的实时轮毂偏距值、 实时轮毂冒口深度以及实时轮毂的中心孔直径与其预设值进行匹配，从而 判断轮毂的上述几项参数是否合格，合格时进入下一道工序，不合格则进 行再加工或报废。这样，避免了人工检测所造成的较大误差，减小工人的 劳动强度，提高了生产效率和产品质量的稳定性。

在上述技术方案中，优选地，还包括：在对所述轮毂的实时偏距值、 实时冒口深度、实时中心孔直径和/或实时位置度的检测结果为不匹配的 情况下，对所述柔性生产线的自动刀补数据进行修正，以及在所述检测结 果为匹配的情况下，若检测到的实时数据与对应的预设数据的实际差值大 于或等于预设差值，则对所述自动刀补数据进行修正，以控制所述实际差 值小于所述预设差值。

在该技术方案中，由于刀具的磨损、器械的损耗、毛坯零件的差异等 诸多因素的影响，即使在进行自动刀补的情况下，仍有可能出现两种情 况：第一种，得到的轮毂的参数不符合要求，比如要求某参数为 1.00mm，允许误差范围为±0.05mm，得到的轮毂的参数假定为1.06mm， 则不符合要求；第二种，得到的轮毂的参数符合要求，但出于误差范围的 较为边缘的位置，比如得到的轮毂的参数为1.04mm，则虽然处于允许的 误差范围内，但存在超出该范围的风险，在对下一个毛坯零件进行加工时 可能导致加工参数不符合要求。因此，针对上述两种情况，可以对相应的 自动刀补数据进行补正，使得之后加工得到的轮毂的参数尽可能靠近标准 参数（比如上例中的1.00mm，可以控制实际参数处于±0.02mm的误差范 围内）。

在实现汽车铝合金轮毂制造的过程中，为了实现对于整个流程的自动 生产控制，柔性生产线300不仅包括以上各技术方案中所述的柔性生产系 统200、控制终端302及安全防护系统304等，还可以包括自动物流系 统、自动机器人转序系统、自动加工系统等。下面结合图5至图9，对各 个系统进行详细说明。

汽车铝合金轮毂的柔性生产线300的工作过程如下：首先，根据生产 的品种与调度计划信息指令，由其信息系统对数据信息进行处理、分配， 并按照所给的程序对自动物流系统进行控制，料库就会提供相应品种的轮 毂毛坯零件，此时，自动机器人转序系统中的工业机器人自动识别和选择 所装卸的轮毂，并随之安装到相应的机床上。其次，对于输送来的轮毂与 加工程序编码，由自动加工系统中的加工程序识别装置进行识别，并从中 选择其相应的加工程序、所需刀具与各方面的切削参数等，从而由自动加 工系统完成对轮毂的自动加工。最后，按照信息系统输给的控制信息转换 工序，由自动检测系统（相当于图1所示的检测装置100）对刚加工完毕 的轮毂进行检验，对合格的成品工件由装卸及运输系统送入成品库。与此 同时，通过联机通讯把加工质量与数量等信息传输到监控和记录装置。若 需加工新品种的零件时，只要改变其生产计划信息、技术信息与加工程 序，整个柔性生产线300就会按照上述过程按要求、自动地完成新的加 工。

一、通讯技术

在柔性生产线300中的各个系统或装置之间，需要实现各种信息和数 据的传输，因此需要开发相应的联机通讯技术。

具体地，可以采用PROFIBUS-DP实现现场层的高速数据传送。基于 PROFIBUS-DP的控制系统包括主站和从站，其中，主站周期地读取从站 的输入信息并周期地向从站发送输出信息。总线循环时间必须要比主站 （PLC）程序循环时间短。除周期性用户数据传输外，PROFIBUS-DP还 提供智能化设备所需的非周期性通信以进行组态。

用程序通过双端口内存DPM来访问PROFIBUS-DP主站嵌入式模块 COM-C，该双端口内存分为两个部分，协议无关（循环数据地址空间） 与协议相关（非循环数据地址空间）。循环数据包含PROFIBUS-DP主站 与从站之间相互交换的过程映像输入输出数据，非循环数据包含与 PROFIBUS-DP协议相关的参数、报文、命令、状态等数据。

过程映像输出数据：主机用户程序发送给PROFIBUS-DP从站的输出 数据。

过程映像输入数据：PROFIBUS-DP从站发送给主机用户程序的输出 数据。

发送邮箱：主机用户程序发送给PROFIBUS-DP从站的非循环报文信 息，命令、诊断、配置文件下载等。

接收邮箱：PROFIBUS-DP从站发送给主机用户程序的非循环报文信 息，从站报警、状态、配置文件上传等。

协议参数：PROFIBUS-DP协议参数信息，波特率、看门狗时间、循 环时间等。

轮毂的定位识别和PCD检测以及输送线通过定义I/O进行联机信号 控制。

通过通讯技术，还可以进行故障诊断和报警处理，具体如下：

1、传输技术：RS－485双绞线、双线电缆或光缆。波特率从9.6K bit/s到12M bit/s。其数据线接线图如图5所示，其具体参数设置如图6所 示。

2、总线存取：各主站间令牌传递，主站与从站间为主－从传送。支 持单主或多主系统。总线上最多站点（主－从设备）数为126。

3、通信：点对点（用户数据传送）或广播（控制指令）。循环主－ 从用户数据传送和非循环主－主数据传送。

4、运行模式：运行、清除、停止。

5、同步：控制指令允许输入和输出同步。同步模式：输出同步；锁 定模式：输入同步。

6、功能：DP主站和DP从站间的循环用户有数据传送。各DP从站 的动态激活和可激活。DP从站组态的检查。强大的诊断功能，三级诊断 诊断信息。输入或输出的同步。通过总线给DP从站赋予地址。通过部线 对DP主站（DPM1）进行配置，每DP从站的输入和输出数据最大为246 字节。

7、可靠性和保护机制：所有信息的传输按海明距离HD=4进行。DP 从站带看门狗定时器（Watchdog Timer）。对DP从站的输入/输出进行存 取保护。DP主站上带可变定时器的用户数据传送监视。

8、设备类型：第二类DP主站（DPM2）是可进行编程、组态、诊断 的设备。第一类DP主站（DPM1）是中央可编程控制器。DP从站是带二 进制值或模拟量输入输出的驱动器、阀门等；同时也可以是智能从站，即 从站支持可编程，一般智能从站即另外一个PLC主机。

在基于PROFIBUS-DP建立上述通讯系统之后，得到的柔性生产线 300中的一个柔性生产系统200中，各个装置之间的连接关系的示意图如 图7所示。

在图7中，基于PROFIBUS-DP，将输送线、定位识别装置、机器 人、数控机床1、数控机床2、加工中心、PCD检测装置、ET检测装置等 分别连接至中央控制柜，在中央控制柜的PLC（Programmable Logic  Controller，可编程逻辑控制器）的控制下，实现信号的传输和对装置的控 制，从而实现对车轮铝合金轮毂的生产制造。具体地，其加工顺序为顺序 （一）→顺序（二）→顺序（三）→顺序（四）→顺序（五）→顺序 （六）→顺序（七）→顺序（八）。

二、自动物流系统

在柔性生产线的自动物流系统中，包括主料道、上料道、不合格品料 道、下料道。

（1）主料道和上料道

主料道包含CCD检测，对工件的规格类别进行识别，产品识别后到 上料道时自动计数并转向上料道，产品到上料道后进行镭射检测并完成角 向定位。当工件运动到机械手上料点时，左右两个V型块对工件进行定 位，使得工件内孔和下面的旋转芯轴刚好同心。然后顶起气缸将旋转芯轴 顶起，并进行旋转。工件上方与侧方镭射开始对工件进行扫描识别，当确 定工件合格并且是本单元加工的规格类别时，再由定角向的镭射对其角向 进行检测。当工件的角向也被确定后，旋转芯轴停止旋转，并由气缸带动 其下降至料道。最后发令机器人将工件抓走进行加工。

（2）不合格品料道

如果镭射传感器判别出此工件不是本单元加工规格则发令机器人将工 件放在废料道上运走（无需另一组镭射传感器来确定其角向，直接由判断 错误信号控制旋转芯轴下降使得工件处于料道上）。保证机床的加工安 全。如果工件在检测时出现工件尺寸不合格的话，也由机器人将此工件转 运至不合格品料道运走。

（3）下料道

下料道是将加工完的合格工件运到人工下料点，在下料道末端装有传 感器，对工件进行有无料检测，当工件放满料道时，机械手报警提示有人 工将工件拿走。

三、自动机器人转序系统

在人工机械加工系统中，产品在Ⅰ序和Ⅱ序加工过程中均是人工搬运 转序，工人劳动强度大。在本技术方案中，由转序机器人和机器人手抓组 成的机器人转序系统代替人工搬运转序。转运系统对机器人的定位精度要 求较高，要求定位精度≤0.3mm。因此本技术方案首先运用Robot Studio 软件对6自由度关节机器人进行仿真模拟。通过软件仿真模拟对机器人进 行定位，定位完成后确定机器人内部的I/O信号，对内部的I/O信号进行 定义。完成了I/O信号的定义之后，对机器人的行走路线进行编程。

四、自动刀补补正数控加工技术

在本技术方案中，所有重要装配尺寸偏距（ET）、装饰盖冒口深度、 中心孔直径（HUB）、位置度均为自动检测，如检测不合格要对产品进行 重新加工，此时要求加工系统具有自动刀补补正功能。自动刀补补正功 能，用于在偏距检测单元、冒口深度检测单元、孔径检测单元和/或位置 度检测单元分别对上述装配尺寸的检测结果为不匹配的情况下，对柔性生 产系统的自动刀补数据进行修正，以及在检测结果为匹配的情况下，若检 测到的实时数据与对应的预设数据实际差值大于或等于预设差值，则对自 动刀补数据进行修正，以控制实际差值小于预设差值。

具体地，对于以上两种需要进行自动刀补补正的情况，第一种，假定 得到的轮毂的参数不符合要求，比如要求某参数为1.00mm，允许误差范 围为±0.05mm，得到的轮毂的参数假定为1.06mm，则不符合要求；第二 种，得到的轮毂的参数符合要求，但出于误差范围的较为边缘的位置，比 如得到的轮毂的参数为1.04mm，则虽然处于允许的误差范围内，但存在 超出该范围的风险，在对下一个毛坯零件进行加工时可能导致加工参数不 符合要求。因此，针对上述两种情况，可以对相应的自动刀补数据进行补 正，使得之后加工得到的轮毂的参数尽可能靠近标准参数（比如上例中的 1.00mm，可以控制实际参数处于±0.02mm的误差范围内）。

本技术方案根据PMC编程规则及对应地址编制了数控机床具体刀补 补正功能的PMC（内置式PLC控制）程序。利用PMC不仅可以控制数 控机床的主轴正反转与起停、工件的夹紧与松开、刀具更换、切削液开关 等辅助工作控制，还可以实现检测设备与数控机床通讯刀补自动传输技术 等功能。

图8示出了根据本发明的实施例的360度翻转夹具结构图。

原来加工中心加工需分PCD加工、气门孔加工、PCD反铣加工和气 门孔加工反铣等四道工序完成，同时需要使用四套夹具。如图7所示，本 发明采用的360°翻转夹具可一次完成加工中心加工工序，减少加工时 间，节约夹具制作成本。该360°翻转夹具特点如下：中心膨胀定芯来自 动找正产品与设备的中心点，四个等高垫块将产品与本体和加工中心工作 台面的平行度达到最小误差，其中两个等高垫块上分别有两个油缸压紧固 定产品，程序控制放松时，中心膨胀部分先缩小在旁边油缸放松，取下工 件，装上新的工件后程序控制夹紧，中心部分先膨胀自动分中后旁边油缸 在夹紧，开始自动加工工件。

五、安全防护系统

为保证自动线的运行安全，在自动线外设计外围防护系统。当检测到 有人员进入该指定区域时，控制对应的柔性生产系统停止运转，从而保证 人员的人身安全。

六、检测系统

检测系统主要包括图像采集、图像处理、平面标定等部分，同时为用 户提供软件操作界面和数据库管理平台，并可以结合外部电气信号对系统 状态进行监控。

下面结合图9，对基于本发明的柔性生产线300进行详细的说明。

如图9所示，整套柔性生产线300由4组相对独立的柔性生产系统 （图中示出其中的2组）组成，每个柔性生产系统由上料道、产品识别装 置、两台数控车床、一台加工中心、一台机械手、一个机械手抓、两个检 测台、不合格品料道、下料道、控制柜等组成。4组柔性生产系统由一个 传送总线连接而成。

该柔性生产线300的生产流程如下：铝合金轮毂毛坯由主输送线上流 转过来，经过产品识别装置进行识别，后进入副输送线上料道，产品被角 向定位后由机械手转运至1号机床进行加工，1号机床加工完毕后进行气 吹清洗，然后由机械手转运至1号检测台进行ET、HUB和装饰盖冒口深 度检测，检测合格后由机械手转运至2号机床进行加工，2号机床加工完 毕后进行气吹清洗，然后由机械手转运至3号机床进行加工，3号机床进 行加工完毕后进行气吹清洗，然后由机械手转运至2号检测台进行位置度 检测，检测合格后由副输送线下料道下料。

基于上述技术方案，本发明利用CAX及仿真系统等多种高新技术和 设计手段，快速设计和开发机器人大型自动化生产线，并进行数字化验 证。利用虚拟制造技术，通过建立“数字化工厂”，建立产品制造工艺过 程信息化平台，并与企业资源管理信息化平台和产品设计信息平台集成， 构成企业产品制造过程全生命周期的信息化平台。开展并行工程，实现信 息共享、提高生产线的柔性以及为质量控制创造必要条件。

此外，本发明还研究数控装备的动静刚度特性分析，整机动态特性分 析，结构、热、电耦合模型与精度保持技术，性能优化知识库；整机系统 仿真与模态实验技术；数控装备的模块化设计技术，包括模块化建模与优 化技术，布局与组合技术，实现生产线的快速调整和重构；整机精度设计 与装配设计。

采用本发明提供的柔性生产线加工生产汽车铝合金轮毂可以实现：

（1）与人工机械加工系统相比，生产效率提高30%以上；

（2）机器人重复定位精度≤0.3mm；

（3）加工产品位置精度≤0.2mm；

（4）加工产品的椭圆和偏心≤0.3mm；

（5）检测设备ET检测精度±0.1mm；

（6）生产线最快节拍150s；

（7）加工产品的尺寸范围：13~20寸。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，考虑到相关技术中，轮 毂制造商所采用的机械加工搬运及上下料工作还都是由人工完成，人工操 作的劳动强度大，同时也会造成产品稳定性差，设备的利用率不高。因 此，本发明提供了一种柔性生产线、一种柔性生产系统、一种检测系统和 一种检测方法。通过本发明的技术方案，可以在车轮机械加工中实现无人 操作，同时提高产品的稳定性及设备的利用率。

在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指 示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限 定。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于 本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精 神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。