一种汽车前桥前束值测量设备及其测量方法与流程

1.本发明涉及汽车前桥组装领域，尤其涉及的是一种汽车前桥前束值测量设备及其测量方法。


背景技术：

2.前束是汽车前轮定位的4个参数之一，前桥组装时两个制动鼓需向外倾斜一个角度呈“外八字”形，前桥两端制动鼓的前边缘和后边缘的距离之差就是前束值。前束值是为了消除车轮外倾后产生不良倾向而设置的，前束值不达标会导致汽车跑偏或者轮胎磨损。近年来，围绕汽车前桥前束值测量、检测的方法成为汽车领域的一个研究热点问题，取得了丰硕的理论研究和应用研究成果。
3.就汽车前桥前束值测量技术而言，主要有卷尺测量法、定位板测量法、前轮定位仪等测量方法。
4.卷尺测量法是将前桥安置在前桥测量工装上，用卷尺测量两制动鼓前边缘的距离，然后用卷尺测量两端制动鼓前后边缘的距离，将后边缘测量值与前边缘测量值做差运算得到前束值，工艺相对简便，但测量前束值精度低、矫正费时费力、人工成本高和生产率较低。
5.定位板测量法是使用“y”型结构的定位板固定在汽车前桥的轮毂上，还包括用于检测所述定位板的间距的检测杆，通过检测杆检测轮毂前边缘和后边缘的距离即可得到前束值，该方法需要制作测量定位板、安装测量定位板等复杂操作，且存在测量精度不高和效率低的问题。
6.前轮定位仪测量方法是采用两个倾角传感器、一个ccd传感器和发射光源，在测量时还需要另外一种角度测量装置，这种测量装置结构简单但造价高、精度低且自动化程度差。
7.至今为止，上述各种方法仍面临一些亟待解决的共性问题。诸如如何提高前桥前束值的测量精度、如何提高生产效率、如何有效地降低造价成本等。
8.因此，现有技术还有待于改进和发展。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于提供一种汽车前桥前束值测量设备及其测量方法，旨在解决现有汽车前桥前束值测量中存在的测量精度不高、矫正费时费力、生产效率低和造价成本高等问题。
10.本发明的技术方案如下：一种汽车前桥前束值测量设备，包括激光位移传感器测量前束值装置、制动鼓转动装置、极限限位装置、伺服电机驱动装置、承载激光位移传感器电机、制动鼓转动电机、人机交互单元、脉冲传输单元、前束值实时检测单元、电机归原点单元及电气控制系统；所述激光位移传感器测量前束值装置与所述承载激光位移传感器电机连接，所述承载激光位移
传感器装置分别与激光位移传感器和伺服电机驱动装置连接，用于测量制动鼓前边缘和后边缘的距离值得到前束值，所述制动鼓转动电机分别与伺服电机驱动装置和制动鼓连接，用于完成制动鼓的位置转动以配合前束值的矫正和测量，所述极限限位装置分别与激光位移传感器测量装置和制动鼓转动装置连接，用于控制电机运动的极限位置以及原点回归的寻找操作，所述伺服电机驱动器装置分别与承载激光位移传感器电机和制动鼓转动电机连接，用于发送驱动指令和接收伺服电机反馈信息，所述电气控制系统分别与激光位移传感器测量前束值装置、伺服电机驱动器装置、承载激光位移传感器电机、制动鼓转动电机、伺服电机驱动装置、人机交互单元、脉冲传输单元、电机归原点单元电连接。
11.所述的汽车前桥前束值测量设备，其中，所述人机交互单元经由modbus rtu协议与所述系统控制板通信。用户经人机交互单元对标准前束值、制动鼓左测点和右测点、左转标准和右转标准、前桥型号、归原点按钮、报警解除按钮和电机选择按钮等进行设置，同时实时地显示左端激光位移传感器测量值、右端激光位移传感器测量值和实际测量的前束值，所述系统控制板接收用户的运行指令并满足启动条件之后，启动设备，进行汽车前桥前束值的测量。通过友好的人机交互操作界面，用户可以按照实际需求，选择相应的前桥型号。所述系统控制板为arm cortex-m系列微处理器，在本实施例中为arm cortex-m3系列微处理器。
12.所述的汽车前桥前束值测量设备，其中，所述脉冲传输单元包括脉冲信号发生器、脉冲信号差动驱动电路、脉冲信号差动电路接收电路，所述脉冲信号发生器使用运动控制芯片mcx314al作为处理器，分别与系统控制板和脉冲信号差动驱动电路连接，用于脉冲信号的传输以及接收电机反馈信息，所述脉冲信息差动驱动电路采用am26ls31cd芯片分别与mcx314al和伺服电机驱动器连接，用于驱动脉冲的传出，所述脉冲信号差动电路接收电路分别与伺服电机驱动器和mcx314al连接，用于接收电机反馈信息，经过差动电路后的信号始终保持差分形式，使得脉冲信号更稳定、准确。
13.所述的汽车前桥前束值测量设备，其中，所述前束值实时检测单元采用所述激光位移传感器实时采集汽车前桥两端制动鼓前边缘和后边缘的位置，所述制动鼓转动电机转动制动鼓装置，用于矫正制动鼓位置得到标准的前束值，所述激光位移传感器采集的前束值经过所述数据处理模块进行数据处理后，实时传输实际前束值信息至所述电气控制系统。
14.所述的汽车前桥前束值测量设备，其中，所述数据处理模块包括电平转换单元、数据双向异步传输单元、模数转换（adc）单元，所述电平转换单元与运动控制芯片连接，用于将24v电压转换成3.3v电压，所述数据双向异步传输单元分别与控制板和激光位移传感器连接，所述模数转换单元分别与控制板和激光位移传感器连接，用于将激光位移传感器采集的前束值数字信号转化成电信号。
15.所述的汽车前桥前束值测量设备，其中，所述电机归原点单元包括承载激光位移传感器电机归原点和转动制动鼓电机归原点，所述承载激光位移传感器电机归原点是所述承载激光位移传感器电机与极限限位装置连接，所述激光位移传感器上的遮光片经过近原点时电机减速继续运动到原点处停止，该点即为承载激光位移传感器电机原点，所述转动制动鼓电机归原点是在所述承载激光位移传感器归原点后激光位移传感器与制动鼓之间的距离与系统设置的距离进行比较后，修正误差使得转动制动鼓电机归原点。
16.所述的汽车前桥前束值测量设备，其中，所述电气控制系统包括系统控制板以及分别与所述系统控制板电连接的伺服电机驱动电路、电源电路、复位电路、极限限位电路、数据处理模块、激光位移传感器、人机交互单元和电机归原点单元；所述电机驱动电路分别与所述承载激光位移传感器电机和制动鼓转动电机连接，所述电源电路与控制系统连接，用于给系统供电，所述复位电路与控制板连接，用于系统上电复位，所述极限限位电路分别与激光位移传感器承载电机和制动鼓转动装置连接，所述激光位移传感器在激光位移传感器承载电机上，所述人机交互单元经由modbus rtu协议与所述系统控制板通信。
17.所述的汽车前桥前束值测量设备，其中，还包括系统保护单元，所述系统保护单元包括与所述控制板和运动控制芯片mcx314al连接的过压保护电路、使用光耦隔离芯片ps2805-4进行光耦电气隔离和电平的转换，防止高电平烧坏控制板和运动控制芯片。
18.一种根据上述任意一项方案所述的一种汽车前桥前束值测量设备及其测量方法包括以下步骤：步骤1：对所述电气控制系统上电；步骤2：所述激光位移传感器承载电机归原点和所述制动鼓转动电机归原点；步骤3：实时检测所述汽车前桥两端制动鼓前边缘、后边缘的距离，当所述前束值大于标准前束值时，发送指令给所述制动鼓转动电机转动所述制动鼓转动装置改变制动鼓的位置。
19.步骤4：实时检测所述前束值，满足设定条件时拧紧汽车前桥横拉杆上的锁紧螺母。
20.本发明的有益效果是：本发明提供的汽车前桥前束值测量设备采用激光位移传感器实时测量前桥两端制动鼓的前边缘和后边缘的距离，实际测量的前束值能实时与标准前束值比较后不断进行误差修正直至达到标准值，完全保证了前束值测量的精确度，且测量模块与矫正模块配合工作于一体，使得操作清晰简单，测量精确可靠；此外，通过系统提前设计好各种产品类型、前桥前束值标准等相应的按钮设置在触摸屏里，用户在使用时仅需在人机交互界面上调出前桥的型号，本装置就能自动地测量、矫正制动鼓位置而得到满足要求的前束值。操作人员仅需开始时给系统上电和前桥产品选择，整个测量流程均由设备自动完成，自动化程度高、无需非常专业的培训即会使用，最大限度地简化了操作，节约了人工成本，提高了生产效率。
附图说明
21.图1是本发明提供的一种汽车前桥前束值测量设备的结构示意图。
22.图2是本发明提供的电气控制系统的结构示意图。
23.图3是本发明提供的前桥前束值测量设备脉冲传输单元结构图。
24.图4是本发明提供的一种汽车前桥前束值测量方法的流程图。
25.附图标注说明：1、前桥左端制动鼓；2、限位光电开关；3、左端滚珠丝杆；4、激光位移传感器；5、限位光电开关；6、左端承载激光位移传感器伺服电机；7、制动鼓转动装置套点；8、制动鼓转动装置拉杆；9、扇形板；10、轴承；11、转动制动鼓电机；12、右端承载激光位移传感器伺服电机；13、限位光电开关；14、激光位移传感器；15、限位光电开关；16、右端滚珠丝杆；17、前桥左端制动鼓。
26.具体实施方式：为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。
27.如图1所示，本发明提供了一种汽车前桥前束值测量设备，包括前桥左端制动鼓1、限位光电开关2、左端滚珠丝杆3、激光位移传感器4、限位光电开关5、左端承载激光位移传感器伺服电机6、制动鼓转动装置套点7、制动鼓转动装置拉杆8、扇形板9、轴承10、转动制动鼓电机11、右端承载激光位移传感器伺服电机12、限位光电开关13、激光位移传感器14、限位光电开关15、右端滚珠丝杆16、前桥左端制动鼓17、人机交互单元（图中未示出）以及电气控制系统（如图2）。所述激光位移传感器4和14分别与所述承载激光位移传感器电机6和12连接，所述承载激光位移传感器装置3和16分别与激光位移传感器6和12、伺服电机驱动装置连接（图中未示出），用于测量制动鼓前边缘和后边缘的距离值得到前束值，所述制动鼓转动电机11分别与伺服电机驱动装置10、9、8和7连接，用于完成制动鼓的位置转动以配合前束值的矫正和测量，所述极限限位装置2、5、13和15分别与激光位移传感器测量装置4和14连接，用于控制电机运动的极限位置以及电机归原点的寻找操作，所述伺服电机驱动器装置分别与承载激光位移传感器电机6和12、制动鼓转动电机11连接，用于发送驱动指令和接收伺服电机反馈信息，所述电气控制系统分别与激光位移传感器测量前束值装置（2、3、4、5和13、14、15、16）、伺服电机驱动器装置（图中未示出）、承载激光位移传感器电机（6和12）、制动鼓转动电机11、伺服电机驱动装置（图中未示出）、人机交互单元（图中未示出）、脉冲传输单元（图3）电连接。
28.如图2所示，在本发明的另一个实施例中，所述电气控制系统包括系统控制板以及分别与所述系统控制板电连接的伺服电机驱动电路、电源电路、复位电路、极限限位电路、数据处理模块、激光位移传感器和人机交互单元；优选地，所述系统控制板为arm cortex-m系列微处理器，在本实施例中为arm cortex-m3系列微处理器。所述电机驱动电路分别与所述承载激光位移传感器电机和制动鼓转动电机连接，所述电源电路与控制系统连接，用于给系统供电，所述复位电路与控制板电连接，用于系统上电复位，所述极限限位电路分别与激光位移传感器承载电机和制动鼓转动装置连接，所述激光位移传感器在激光位移传感器承载电机上，所述人机交互单元经由modbus rtu协议与所述系统控制板通信。用户经人机交互单元进行汽车前桥的型号、前束值标准等设置，所述系统控制板接收用户运行指令并满足启动条件之后，启动设备，进行前束值的测量。通过友好的人机交互操作界面，使用户可以按照自身需求，选择需要前桥类型对应的前束标准值，在实际生产中，标准前束值选择范围为1-3mm。
29.优选地，所述汽车前桥前束值测量设备，还包括系统保护单元，所述系统保护单元包括与所述控制板和运动控制芯片mcx314al连接的过压保护电路、使用光耦隔离芯片ps2805-4进行光耦电气隔离和电平的转换，防止高电平烧坏控制板和运动控制芯片。
30.优选地，所述汽车前桥前束值测量设备，还包括数据处理模块，所述数据处理模块包括电平转换单元、数据双向异步传输单元、模数转换（adc）单元，所述电平转换单元与运动控制芯片连接，用于将24v电压转换成3.3v电压，所述数据双向异步传输单元分别与控制板和激光位移传感器4和14连接，所述模数转换单元分别与控制板和激光位移传感器连接，用于将激光位移传感器采集的前束值数字信号转化成电信号。
31.优选地，所述汽车前桥前束值测量设备，还包括电机归原点单元，所述电机归原点单元包括承载激光位移传感器电机归原点和转动制动鼓电机归原点，所述承载激光位移传感器电机归原点是所述承载激光位移传感器电机与极限限位装置连接，当激光位移传感器上的遮光片经过近原点时电机减速继续运动到原点处停止，该点即为承载激光位移传感器电机原点，所述转动制动鼓电机归原点是在所述承载激光位移传感器归原点后激光位移传感器与制动鼓之间的距离与系统设置的距离进行比较，如图1所示，左端测量距离l1与系统设置距离l3比较，右端测量距离l2与系统设置距离l4比较，然后转动制动鼓电机转动制动鼓不断修正误差使得满足l1=l3；l2=l4时电机位置即为制动鼓转动电机原点。
32.如图3所示，在本发明的另一个实施例中，所述脉冲传输单元包括脉冲信号发生器、脉冲信号差动驱动电路、脉冲信号差动电路接收电路，所述脉冲信号发生器使用运动控制芯片mcx314al作为处理器，分别与系统控制板和脉冲信号差动驱动电路连接，用于脉冲信号的传输以及接收处理电机反馈信息，所述脉冲信息差动驱动电路采用am26ls31cd芯片分别与mcx314al和伺服电机驱动器连接，用于驱动脉冲的传出，所述脉冲信号差动电路接收电路分别与伺服电机驱动器和mcx314al连接，用于接收电机反馈信息，经过差动电路后的信号始终保持差分形式，使得脉冲信号更稳定、准确。
33.优选地，所述的汽车前桥前束值测量设备，还包括前束值实时检测单元，所述前束值实时检测单元采用所述激光位移传感器（4和14）实时采集汽车前桥两端制动鼓前边缘和后边缘的位置，所述制动鼓转动电机11转动制动鼓转动装置，用于矫正实际的前束值，所述激光位移传感器采集的前束值经过所述数据处理模块进行数据处理后，实时传输实际前束值信息至所述电气控制系统。
34.本发明还提供了一种与上述方案所述的汽车前桥前束值测量设备对应的前束值测量方法，如图4所示，具体包括以下步骤：步骤1：给系统上电，启动系统；步骤2：三个伺服电机归原点，当所述伺服电机归原点后方能进行后续操作；步骤3：实时测量前束值，满足设定的标准前束值时拧紧锁紧螺母，测量工序结束，若不满足设定条件，则需转动制动鼓继续进行前束值的测量直至满足设定条件。
35.应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。