基于机器视觉的四回路保护阀开启压力自动调节系统

基于机器视觉的四回路保护阀开启压力自动调节系统

郭斌;谢康康;胡晓峰;闫富菊;张俊鑫

【摘要】针对四回路保护阀开启压力调节采用手工调节、自动化程度较低的问题,设计基于机器视觉的四回路保护阀开启压力自动调节测试系统.以LabVIEW为系统上位机开发平台,以可编程逻辑控制器PLC为下位机,通过OPC技术实现LabVIEW 动态调用COGNEX智能相机,经NI Assistant相机标定和图像处理、特征提取等算法精确定位四回路保护阀4个排气口中心坐标,并将中心坐标转换为伺服运动系统移动位移量,通过机械臂移动拧紧机构至中心坐标,结合测试系统实现动态调节四回路保护阀开启压力.该系统已投入企业试生产检测,完成多批调试试验,结果表明:该系统运行稳定,满足现场工业对四回路保护阀各排气口重复定位误差≤0.5 mm的要求,测试不确定度为0.168 mm,开启压力调节成功率达95%.%As for the problem of manual adjustment and low degree of automation for the opening pressure regulation of four-circuit protective valve, a test system for automatic adjustment of opening pressure of four-circuit protective valve based on machine vision was designed. LabVIEW was regarded as the upper computer development platform, while the programmable logic controller PLC as the lower computer. The system used LabVIEW to call COGNEX smart camera dynamically with OPC technology, then located accurately the central coordinates of the four exhaust ports of the four-circuit protection valve with NI Assistant camera calibration, image processing and feature extraction algorithm and converted the center coordinates into the servo movement system to moving displacement with which the robot arm moved the tightening mechanism to the center

coordinates and it adjusted the opening pressure of four-circuit protection valve in combination with the test system. The system was put into the enterprise trial produc-tion test, completed a number of debugging tests. The results showed that the system ran stably and satisfied the requirement of the field industry that the repeatability positioning error of each exhaust port of the four circuit protection valve was less than or equal to 0.5 mm, and the test uncertainty was 0.168 mm. The success rate of the opening pressure regulation was 95%.

【期刊名称】《中国测试》

【年(卷),期】2018(044)004

【总页数】6页(P80-85)

【关键词】机器视觉;四回路保护阀;开启压力调节;相机标定;误差分析

【作者】郭斌;谢康康;胡晓峰;闫富菊;张俊鑫

【作者单位】中国计量大学计量测试工程学院,浙江杭州310018;中国计量大学计量测试工程学院,浙江杭州310018;中国计量大学计量测试工程学院,浙江杭州310018;中国计量大学计量测试工程学院,浙江杭州310018;杭州沃镭智能科技股份有限公司,浙江杭州310018

【正文语种】中文

0 引言

四回路保护阀[1]是汽车双回路制动测试系统中不可或缺的零件，主要用于气压制

动测试系统中气压分配和供气量的调度。四回路保护阀将全车气路分成4个彼此

独立又相互联系的回路，当任何一个回路发生故障时，不会影响其他回路正常工作，每个回路都存在开启压力特性。开启压力是指限压止回阀的膜片封死后，被气体顶开时所需要的压力，其对汽车制动效果有着重要影响。开启压力不得大于进气口压力，否则阀门无法打开，无法向制动回路供气。

国内对开启压力的调节多采用人工或者半自动化操作，测试精度低，调节周期长，且受到工人责任心、技术水平及劳累程度等不稳定因素影响，不能满足现代工业智能化发展的需求。国外汽车零部件生产商如WABCO、TRW等，独立设计的四回路保护阀开启压力自动调节系统检测精度高、调节迅速且具有较高的智能化，但价格昂贵、维护成本高。基于以上分析，为满足对四回路保护阀开启压力在线、实时、稳定和精确检测、调节等要求，本文设计了一套以机器视觉[2-4]、LabVIEW和PLC为开发平台的四回路保护阀开启压力自动调节系统。

1 四回路保护阀开启压力调节原理

四回路保护阀由4个调压螺钉和4个限压止回阀按照一定顺序排列而成。限压止

回阀由密封膜片、调压弹簧组成，四回路保护阀结构如图1所示。

工作时，压缩空气从1口进入四回路保护阀，通过通孔，克服单向阀的阻力进入

限压止回阀腔内。当腔内气压达到足够克服调压弹簧的预紧力，密封膜片上移，通道打开，压缩空气经21口、22口、23口和24口分别进入各气压制动回路。

分析四回路保护阀工作原理知，该系统通过调节四回路保护阀调压螺钉的位置改变调压弹簧预紧力，进而实现对四回路保护阀开启压力的调节。结合四回路保护阀开启压力测试方法及产品测试要求，系统测试气压为800kPa，取[630 700]kPa区

间作为阀门开启压力合格的标准。

图1 四回路保护阀结构示意图t,f,o,l-密封膜片；u,e,n,m-调压弹簧；a,b,c,d-通孔；r,h,q,j-单向阀；s,g,p,k-通道;v,w,x,y-调压螺钉。