專利名稱：一種橢球單元配光特性檢測系統及其方法
技術領域：
本發明涉及一種對汽車前照燈的橢球單元的配光特性進行檢測的系統及其檢測方法。
背景技術：
汽車前大燈采用橢球單元是汽車前照燈總成技術發展的趨勢。橢球單元作為新型的遠光和近光部件目前正逐步得到推廣應用，橢球近光前大燈可以大大提高近光燈的發光效率，特別是在改善配光性能(光的照度、光線分布的均勻性)的同時又解決了眩目問題。橢球的配光特性決定了汽車前照燈總成的配光性能，因此在裝配之前橢球單元必須經過嚴格的調校以保證燈光符合標準。橢球單元目前主要包括二大類:HID橢球和LED橢球。在線檢測過程中，針對高端的橢球單元，系統必須配備LIN或CAN協議總線控制器以調校其AFS功能。橢球的配光性能在點燈(或開啟)30秒之后才趨于穩定，因此在其配光特性的在線檢測過程中必須有一個30秒的預熱階段,而真正的光檢時間大約在6 12秒(如果兼功能則有AFS,光檢時間大約在15 25秒)，可見如果按照預熱、光檢這種順序單一的檢測模式，效率是極其底下的，直接影響汽車前照燈總成裝配流水線的生產效率，完全不能適應現代化生產的需求。所以開發和研制具有自主知識產權的多工位橢球預熱、光檢系統，準確調校在線生產的汽車前大燈橢球的配光特性是否符合相關標準，是提高橢球配光特性在線檢測水平和效率的唯一途徑，也是目前車燈制造行業急待解決的項目，同時可以促進我國汽車工業相關車燈配光在線檢測技術領域的發展與 創新。
發明內容
為了解決上述問題，本發明提供了一種多工位橢球單元配光特性檢測系統，可以在檢測過程中實現一個工位進行光檢的同時多個工位預熱，解決了預熱檢測單一模式的檢測效率過低的問題，大大提高了橢球單元配光特性的檢測效率。為了達到上述目的，本發明采用了以下技術方案:一種橢球單元配光特性檢測系統，用于對汽車前照燈的橢球單元的配光特性進行檢測，包括轉盤，轉盤包含一個取放工位、一個光檢工位和至少一個預熱工位，用于放置多個橢球單元，具有這樣的特征，還包括:轉動部，包含伺服放大器和伺服電機，用于控制轉盤轉動；定位鎖定部，包含接近開關組、設置在轉盤上的復數個位置編碼螺栓組、定位氣缸、定位銷，用于定位并鎖定轉盤；取放部，包含單向電動氣閥、卡爪氣缸、氣嘴和轉盤上的卡爪氣口以及卡爪，用于取放橢球單兀；光檢信號發射部，包含LIN控制器、CAN控制器和電插插頭,用于向橢球單兀發出AFS控制信號；光型收集部，包含凸透鏡、成像屏和攝像頭，用于獲取橢球單元的光型分布圖像；以及控制部，包含工控機以及與該工控機連接的數字I/O卡，用于控制轉動部、定位鎖定部、取放部、光檢信號發射部和光形收集部，并分析光型分布圖像，得到配光特性的檢測結果，其中，轉盤上設有復數個定位孔。進一步，本發明的橢球單元配光特性檢測系統，還可以具有這樣的特征:其中，接近開關組中接近開關數與位置編碼螺栓組中位置編碼螺栓數相同，且接近開關數與轉盤的工位數相對應。進一步，本發明的橢球單元配光特性檢測系統，還可以具有這樣的特征:其中，工控機控制伺服放大器驅動轉盤的轉動。進一步，本發明的橢球單元配光特性檢測系統，還可以具有這樣的特征:其中，接近開關組與位置編碼螺栓組構成不同的狀態信號來識別轉盤的分度位置并向工控機發出位置信號，工控機接收到特定位置信號時控制定位氣缸，使定位銷插入最接近的定位孔來鎖定轉盤，當光檢完畢時，工控機控制定位鎖定部對轉盤解鎖。進一步，本發明的橢球單元配光特性檢測系統，還可以具有這樣的特征:其中，工控機控制卡爪氣缸,使氣嘴插入卡爪氣口，并控制打開單向電動氣閥向卡爪氣口中導入壓縮空氣，卡爪在氣壓的作用下松開。進一步，本發明的橢球單元配光特性檢測系統，還可以具有這樣的特征:其中，工控機分別連接LIN控制器和CAN控制器，并都進一步連接到電插插頭上，向橢球單元發出AFS控制信號，橢球單元接收AFS控制信號后發出的光束通過凸透鏡投射在成像屏上，攝像頭獲取成像屏上的橢球光形分布圖像并傳回工控機。進一步，本發明的橢球單元配光特性檢測系統，還可以具有這樣的特征:還包括告知部,其中，告知部包含安全光幕投光器和安全光幕受光器，用于感應進入安全光幕保護區域的其他物體，并向工控機發出感應信號，工控機接收感應信號并控制轉動部停止轉盤轉動。另外，本發明的利用橢球單元配光特性檢測系統進行檢測的方法，還可以具有這樣的特征，包括以下步驟:伺服放大器接受工控機的指令信息，驅動轉盤逆時針轉動；轉盤到達特定位置后，工控機控制定位鎖定部鎖定轉盤；工控機控制取放部從取放工位的夾具上取出已檢測完畢的橢球單元，放入待預熱橢球單元后，電動單向氣閥和卡爪氣缸復位，卡爪恢復收緊狀態，緊固待預熱橢球單元；工控機控制光檢信號發射部向當前光檢工位上的待檢橢球單元發出AFS控制信號；待檢橢球單元接收工控機發出的AFS控制信號，攝像頭獲取所成像屏上的橢球光形分布圖像并傳回給工控機，工控機依據光形分布圖像的特征進行分析，完成橢球配光性能的檢測；光檢結束后，工控機控制電插氣缸使電插插頭退出電插插座；工控機控制定位氣缸，使得定位銷從定位孔中退出，解除轉盤鎖定，轉盤由工控機控制繼續逆時針轉動到下一工位，進行下一循環的檢測。發明的作用與效果本發明涉及的多工位橢球單元配光特性檢測系統，含有一個取放工位、一個光檢工位和至少一個預熱工位，可以在檢測過程中實現一個工位進行光檢的同時多個工位進行預熱，解決了傳統的預熱檢測單一模式檢測方法的效率過低的問題，大大提高了橢球單元配光特性的檢測 效率，解決了目前車燈制造行業急待解決的問題。
圖1為本實施例的轉盤的結構示意圖；圖2為本實施例的橢球單元配光特性檢測系統的系統控制圖；圖3為本實施例的橢球單元配光特性檢測系統的結構示意圖；圖4為本實施例的橢球單元配光特性檢測系統的檢測流程圖。
具體實施例方式以下結合實施例對本發明進行詳細闡述。本實施例的橢球單元配光特性檢測系統包括:用于放置橢球單元的轉盤，控制轉盤逆時針轉動的轉動部，用于取燈和放燈的取放部，在轉盤轉動時精確控制轉盤的位置并進行鎖定的定位鎖定部，為橢球單元供電的供電部，向橢球單元發出AFS控制信號的光檢信號發射部，獲取橢球單元 的光型分布圖像的光型收集部，提供安全防護的告知部，以及控制部，用于控制取放部、轉動部、定位鎖定部、供電部、光檢信號發射部、光形收集部和告知部，并分析所述光型分布圖像，得到所述配光特性的檢測結果。 其中，控制部包含IPC-6608工業用控制計算機(以下簡稱為工控機)以及與該工控機連接的數字I/o卡。圖1是本實施例中橢球單元配光特性檢測系統的轉盤的結構示意圖。如圖1所示，在轉盤I上:在轉盤I中心周圍均勻分布六個工位，以順時針方向依次為工位a 工位f ;六個固定待測試的橢球單元的夾具2a 2f ;六個電插插座3a 3f ;以及六個集電靴對4a 4f。每個工位分別配套一個夾具2、一個電插插座3和一個集電靴對4。夾具上的橢球單元可以通過該夾具所配套的電插插座3或集電靴對4供電。工位a為光檢工位，工位b 工位e為預熱工位，工位f為取放工位。轉盤I在逆時針轉動的過程中依次經歷放燈(工位f)，預熱(工位e 工位b)，以及光檢(工位a)，最終進行取燈(回到工位f)，完成一個循環，同時檢測完的橢球單元從夾具2f上被取出后，工位f的夾具2f上會再次放入下一個橢球單元，進入下一個檢測循環。圖2為本實施例的橢球單元配光特性檢測系統的系統控制圖；圖3為本實施例的橢球單元配光特性檢測系統的結構示意圖。本發明的檢測系統的轉動部包含伺服放大器19、伺服電機20、同步帶22和主軸21，用于控制轉盤I轉動。在本實施例中，如圖2、圖3所示，系統基座28和轉盤I平行設置，主軸21水平放置并穿過系統基座28和轉盤1，通過同步帶22連接伺服電機20，伺服電機20再連接ASD-A0721-AB伺服放大器19，并進一步通過RS-232總線連接到工控機上。伺服放大器19設定為位置控制模式，伺服放大器19接收系統工業控制計算機的指令信息控制伺服電機20驅動轉盤進行逆時針轉動。本發明的檢測系統的定位鎖定部中的定位單元包括一組接近開關組18和設置在轉盤上的多組位置編碼螺栓組5。在本實施例中，設接近開關組18中接近開關數為n，則需2n>工位數，在本實施例中工位數為六，因此接近開關組中接近開關的數量設定為三，從而每個工位所對應的的位置編碼螺栓組5中位置編碼螺栓的數量也為三。如圖1、圖2、圖3所示，轉盤I上的六個夾具一側都分別設置了一組數量為三個的位置編碼螺栓5a 5f，其與系統基座上LR12BF02DNR接近開關組18可以構成不同的狀態信號，進而識別轉盤位置并判斷轉盤I是否準確處于工位的幾何分度位置，并向工控機發出位置信號。本實施例的檢測系統的定位鎖定部中的鎖定單元包括定位氣缸U、定位銷10和定位孔9，用于精確定位并鎖定轉盤I。轉盤I中每個工位都設置了對應的定位孔9a 9f，當轉盤到達指定位置時，工控機接收到特定位置信號，通過數字I/O卡控制定位氣缸11，定位銷10插入轉盤I上的當前定位孔9d來鎖定轉盤1，保證工位的位置精度，從而消除定位誤差帶來的光檢測量誤差。當光檢完畢時，工控機控制所述定位鎖定部，使定位銷10從定位孔9d中退出，對所述轉盤I解鎖。本發明的檢測系統的取放部包含單向電動氣閥15、卡爪氣缸14和轉盤上的卡爪氣口 12以及卡爪6，用于在取放工位上取放橢球單元。在本實施例中，如圖1、圖2、圖3所示，轉盤I的六個夾具2a 2f里分別設置了卡爪6a 6f，用于緊固橢球單元。卡爪6a 6f在自由狀態時處于收緊狀態，當工位f處進行取燈或放燈操作時，工控機通過數字I/O控制卡爪氣缸14，使氣嘴13插入卡爪氣口 13，并控制打開電動單向氣閥15向卡爪氣口 12中導入壓縮空氣，使卡爪6f在氣壓的作用下松開，進行取燈或放燈操作，當取燈或放燈動作完成后，復位電動單向氣閥15和卡爪氣缸14，使卡爪6f恢復收緊狀態，以緊固橢球單元。本發明的檢測 系統的供電部包含為預熱工位供電的預熱供電單元、為光檢工位供電的光檢供電單元以及在檢測橢球單元時供電的點燈供電單元，三個單元分別單獨供電。在本實施例中，如圖1、圖2、圖3所示，轉盤I上六個夾具2a 2f—側都分別設置了對應的集電靴對4a 4f,每個集電靴對4a 4f的末端都有一個導電滾輪7a 7f,可以隨轉盤I 一起轉動，集電靴對4通過滾輪7與系統基座28上的集電環8以線接觸連接方式獲取供電并提供給對應夾具2上待檢的橢球單元進行預熱。集電環8分為A、B 二段，相鄰的光檢工位a和預熱工位f之間不需要供電，所以不需要設置集電環8。集電環A段對應于順時針方向的工位a b,集電環B段對應于順時針方向的預熱工位b f。工控機通過數字I/O卡連接第一固態繼電器并進一步連接到集電環B段，控制預熱供電單元，工控機通過數字I/O卡連接第二固態繼電器并進一步連接到集電環A段，控制光檢供電單元，工控機連接到電插氣缸16，工控機通過數字I/O卡連接第三固態繼電器并進一步連接到電插插頭17。工業控制計算機通過數字I/O卡控制電插氣缸16使電插插頭17插入電插插座3a,控制點燈供電單元的供電，另外，三個固態繼電器分別連接到一個總開關電源。打開總開關電源后，在預熱工位，橢球單元通過其夾具2對應的集電靴對4及集電環B段獲得供電進行預熱；當轉盤轉動，預熱工位b轉換到光檢工位a的過程中，集電靴滾輪7與集電環8的線接觸結構使得橢球單元在瞬間由集電環B段和集電環A段同時供電，達到了預熱工位b與光檢工位a的無間斷點燈供電切換。在光檢工位，橢球單元由集電環A段供電切換至電插供電，然后進行常規的配光特性檢測。本發明的檢測系統的光檢信號發射部包括LIN控制器、CAN控制器以及電插插頭。在本實施例中，如圖2、圖3所示，工控機通過USB接口分別與N1-8476LIN總線控制器和N1-8473CAN總線控制器連接，并都進一步連接到電插插頭17上，當橢球單元進入光檢工位時，工控機向橢球單元發出AFS控制信號。本發明的檢測系統的光型收集部包含凸透鏡25、成像屏24和攝像頭23。在本實施例中，如圖2、圖3所示，工控機通過IEEE1394適配卡與AVTF504C攝像頭23連接。橢球單元接收工控機發出的AFS控制信號后，其發出的光束通過凸透鏡25投射在成像屏24上，此時攝像頭23獲取成像屏24上的橢球光形分布圖像并傳回給工控機，工控機依據光形分布圖像的特征進行分析，得到所述配光特性的檢測結果。如圖2、圖3所示，告知部包括安全光幕投光器26和安全光幕受光器27。在本實施例中，工控機通過數字I/O卡連接安全光幕受光器27。受光器用于感應進入安全光幕保護區的操作人員或其它異物，并即刻發出感應信號給工控機，工控機接收到感應信號后同時輸出停止控制信號，停止轉盤運動，保護操作人員與系統設備的安全。圖4為本實施例的橢球單元配光特性檢測系統的檢測流程圖。如圖4所示，本實施例的檢測系統的工作流程包括:狀態自檢與初始化、轉盤工位轉換、定位銷鎖定轉盤、取燈放燈、光檢、電插退出以及定位銷退出。在本實施例中，橢球單元配光特性檢測系統首先進行狀態自檢與初始化，使伺服電機、卡爪等復原到原始狀態，轉盤轉動到幾何分度位置。
伺服放大器設定為位置控制模式，接受工控機的指令信息，控制伺服電機驅動轉盤逆時針轉動，轉盤上每一個工位向下一個對應的工位移動。三個接近開關與相對應的三個位置編碼螺栓構成不同的狀態信號，精確識別轉盤位置，斷轉盤是否準確處于工位的幾何分度位置。轉盤I中每個工位設置了對應的定位孔，當轉盤到達指定的位置時，工控機控制定位氣缸，使定位銷插入最接近的工位所配套的定位孔鎖定轉盤，保證工位的位置精度從而消除定位誤差帶來的光檢測量誤差。工控機啟動取放燈信號,控制卡爪氣缸,使氣嘴插入卡爪氣口，同時工控機控制打開電動單向氣閥，通過氣嘴向卡爪氣口中導入壓縮空氣，使取放工位上的卡爪在氣壓的作用下松開，從夾具上取出檢測完畢的橢球單元后，再放入待預熱橢球單元，取燈放燈操作后，電動單向氣閥和卡爪氣缸復位，卡爪恢復收緊狀態，緊固待預熱橢球單元。工控機控制取放部從取放工位的夾具上取出已檢測完畢的橢球單元，放入待預熱橢球單元后，電動單向氣閥和卡爪氣缸復位，卡爪恢復收緊狀態，緊固待預熱橢球單元。工控機啟動光檢信號，工控機控制電插氣缸，使得電插插頭插入電插插座，光檢工位的橢球單元由集電環A切換至電插供電，工控機通過與電插插頭相連接的LIN控制器或CAN控制器，向光檢工位上的待檢橢球單元發出AFS控制信號。工控機控制光檢信號發射部向當前光檢工位上的待檢橢球單元發出AFS控制信號。檢橢球單元接收工控機發出的AFS控制信號后，發出的光束通過凸透鏡投射在成像屏上，攝像頭獲取成像屏上的橢球光形分布圖像并傳回給工控機，工控機依據光形分布圖像的特征進行分析，完成橢球配光性能的檢測。待檢橢球單元接收工控機發出的AFS控制信號，攝像頭獲取所成像屏上的橢球光形分布圖像并傳回給工控機，工控機依據光形分布圖像的特征進行分析，完成橢球單元配光性能的檢測。光檢結束后，工控機控制電插氣缸，使得電插插頭退出電插插座。工控機控制定位氣缸，使得定位銷從定位孔中退出，解除轉盤鎖定，轉盤由工控機控制繼續逆時針轉動到下一工位，進行下一循環的檢測。在檢測過程中，當有操作人員或其它異物進入安全光幕保護區時，安全光幕受光器即刻發出信號給工業控制計算機，計算機同時輸出控制信號停止轉盤運動，保護操作人員與系統設備的安全。實施例的作用與效果本實施例涉及的六工位橢球單元配光特性檢測系統，含有一個光檢工位、一個取放工位和四個預熱工位，可以在檢測過程中實現一個工位進行光檢的同時四個工位進行預熱，解決了傳統的預熱檢測單一模式檢測方法的效率過低的問題，大大提高了橢球單元配光特性的檢 測效率。
權利要求
1.一種橢球單元配光特性檢測系統，用于對汽車前照燈的橢球單元的配光特性進行檢測，包括轉盤，所述轉盤包含一個取放工位、一個光檢工位和至少一個預熱工位，用于放置多個所述橢球單元，其特征在于，還包括: 轉動部，包含伺服控制器和伺服電機，用于控制所述轉盤轉動； 定位鎖定部，包含接近開關組、設置在所述轉盤上的復數個位置編碼螺栓組、定位氣缸、定位銷，用于定位并鎖定所述轉盤； 取放部，包含單向電動氣閥、卡爪氣缸、氣嘴和所述轉盤上的卡爪氣口以及卡爪，用于取放所述橢球單元； 光檢信號發射部，包含LIN控制器、CAN控制器和電插插頭,用于向所述橢球單兀發出AFS控制信號； 光型收集部，包含凸透鏡、成像屏和攝像頭，用于獲取所述橢球單元的光型分布圖像；以及 控制部，包含工控機以及與該工控機連接的數字I/O卡，用于控制所述轉動部、定位鎖定部、取放部、 光檢信號發射部和光形收集部，并分析所述光型分布圖像，得到所述配光特性的檢測結果， 其中，所述轉盤上設有復數個定位孔。
2.根據權利要求1所述的橢球單元配光特性檢測系統，其特征在于: 其中，所述接近開關組中接近開關數與所述位置編碼螺栓組中位置編碼螺栓數相同，且所述接近開關數與所述轉盤的工位數相對應。
3.根據權利要求1所述的橢球單元配光特性檢測系統，其特征在于: 其中，所述工控機控制所述伺服放大器驅動所述轉盤轉動。
4.根據權利要求1所述的橢球單元配光特性檢測系統，其特征在于: 其中，所述接近開關組與所述位置編碼螺栓組構成不同的狀態信號來識別所述轉盤的分度位置并向所述工控機發出位置信號， 所述工控機接收到特定位置信號時控制所述定位氣缸，使所述定位銷插入最接近的所述定位孔來鎖定所述轉盤， 當光檢完畢時，工控機控制所述定位鎖定部對所述轉盤解鎖。
5.根據權利要求1所述的橢球單元配光特性檢測系統，其特征在于: 其中，所述工控機控制所述卡爪氣缸，使所述氣嘴插入所述卡爪氣口，并控制打開所述單向電動氣閥向所述卡爪氣口中導入壓縮空氣， 所述卡爪在氣壓的作用下松開。
6.根據權利要求1所述的橢球單元配光特性檢測系統，其特征在于: 其中，所述工控機分別連接所述LIN控制器和所述CAN控制器，并都進一步連接到所述電插插頭上，向所述橢球單元發出所述AFS控制信號， 所述橢球單元接收所述AFS控制信號后發出的光束通過所述凸透鏡投射在所述成像屏上， 所述攝像頭獲取所述成像屏上的橢球光形分布圖像并傳回所述工控機。
7.根據權利要求1所述的橢球單元配光特性檢測系統，其特征在于: 還包括告知部，其中，所述告知部包含安全光幕投光器和安全光幕受光器，用于感應進入安全光幕保護區域的其他物體，并向所述工控機發出感應信號， 所述工控機接收所述感應信號并發出停止信號，控制所述轉動部停止所述轉盤轉動。
8.一種利用權利要求1所述的橢球單元配光特性檢測系統進行檢測的方法，其特征在于，包括以下步驟: 所述伺服放大器接受所述工控機的指令信息，驅動所述轉盤逆時針轉動； 所述轉盤到達特定位置后，所述工控機控制定位鎖定部鎖定所述轉盤； 所述工控機控制所述取放部從所述取放工位的夾具上取出已檢測完畢的橢球單元，放入待預熱橢球單元后，所述電動單向氣閥和所述卡爪氣缸復位，所述卡爪恢復收緊狀態，緊固所述待預熱橢球單元； 所述工控機控制光檢信號發射部向當前所述光檢工位上的待檢橢球單元發出所述AFS控制信號； 所述待檢橢球單元接收所述工控機發出的所述AFS控制信號，所述攝像頭獲取所述成像屏上的橢球光形分布圖像并傳回給所述工控機，所述工控機依據所述光形分布圖像的特征進行分析，得到所述配光特性的檢測結果； 光檢結束后，所述工控機控制所述電插氣缸使所述電插插頭退出電插插座； 所述工控機控制所述 定位氣缸，使得所述定位銷從所述定位孔中退出，解除所述轉盤鎖定，所述轉盤由所述工控機控制繼續逆時針轉動到下一工位，進行下一循環的檢測。
全文摘要
一種橢球單元配光特性檢測系統，包括用于放置多個所述橢球單元的轉盤，還包括轉動部，包含伺服控制器、伺服電機和主軸；定位鎖定部，包含接近開關組、轉盤上的位置編碼螺栓組和定位氣缸、定位銷、轉盤上的定位孔；取放部，包含單向電動氣閥、卡爪氣缸、氣嘴和轉盤上的卡爪氣口以及卡爪；光檢信號發射部，包含LIN控制器、CAN控制器和電插插頭；光型收集部，包含凸透鏡、成像屏和攝像機，用于獲取橢球單元的光型分布圖像；以及控制部，包含工控機以及與該工控機連接的數字I/O卡，用于控制轉動部、定位鎖定部、取放部、光檢信號發射部和光形收集部，并分析光型分布圖像，得到配光特性的檢測結果。
文檔編號G01M11/06GK103234737SQ20131015029
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月26日 優先權日2013年4月26日
發明者戴曙光, 穆平安, 金晅宏 申請人:上海理工大學