具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种燃料电池堆检测装置，如图1、图2、图3、图4所示，包括：

激光测量装置100用于检测燃料电池堆1的装配尺寸。在三轴运动机构200的Z轴运动装置210上固定激光测量装置100；将激光测量装置100固定在三轴运动机构200上，形成了激光测量装置100由三轴运动机构200带动的状态。

在三轴运动机构200运动范围内设置旋转工装300；旋转工装300配合三轴运动机构200运动的同时，激光测量装置100对燃料电池堆1进行检测。旋转工装300的作用是用于安装燃料电池堆1，然后，在三轴运动机构200带动激光测量装置100对燃料电池堆1进行检测的同时，旋转工装300在三轴运动机构200运动范围内，配合三轴运动机构200运动，使其实现对复杂形状的燃料电池电堆进行装配尺寸检测的燃料电池堆检测装置。

主控系统500控制旋转工装300旋转的同时，三轴运动机构200驱动激光测量装置100对燃料电池堆1进行检测。

解决了现有技术中，采用了传统的检测方法就是产品利用三坐标进行检测。这样不仅效率低，人工操作误差比较大，同时受限于三坐标的固定的轴向位置，也无法对复杂形状的燃料电池电堆进行装配尺寸检测，从而无法达到检测要求。这种检测方法已经渐渐满足不了燃料电池快速发展的需要的技术问题。

为了实现上述的技术效果，在本发明的第一实施例中，如图1、图2、图3、图4所示，激光测量装置100，包括：

2D线激光测量仪101横向固定在Z轴运动装置230的横向检测臂110上，2D线激光测量仪101对燃料电池堆1进行尺寸的检测。2D线激光测量仪101主要的功能就是对2D线激光测量仪101对燃料电池堆1进行检测对燃料电池堆1的装配尺寸。

为了实现2D线激光测量仪101对燃料电池堆1的装配尺寸进行检测，如图5所示，在横向检测臂110的一端上固定2D线激光测量仪101，横向检测臂110沿着Y轴方向设置，横向检测臂110，包括：

在第一连接块111的上方的固定2D线激光测量仪101；

在第一连接块111的下方，在第一连接块111的另一端，固定第二连接块112；

在第二连接块112的下方固定在第一滑块113上；在第一滑块113中设置第一导轨114；

第一导轨114沿着Y轴方向固定在第三连接块115的上方；

在第三连接块115上的凸出块处固定在Z轴运动装置330上；

在第三连接块115的另一端上固定气缸116；气缸116的气缸轴连接在第一滑块113上；气缸116的缸体固定在第三连接块的一侧；气缸116拉动第一滑块113，带动2D线激光测量仪101沿着Y轴方向的位置进行位置调整。上述的横向检测臂110结构，主要实现2D线激光测量仪101在Y轴方向的移动，这样，能够实现在检测燃料电池堆1时候，能够快速切换检测位置，在Y轴方向需要大幅度移动时，就可以利用气缸116进行移动，这样比Y轴装置220移动时速度要快，效率更高。

在本发明的第一实施例中，为了实现2D线激光测量仪101对燃料电池堆1的装配尺寸进行检测，进一步需要三轴运动机构200在结构上进行设计，如图1、图2、图3、图4所示，三轴运动机构200；还包括：

Z轴运动装置230的支撑座231的一端固定连接在X轴运动装置210的X轴移动板211上；

在X轴运动装置210的两端通过滑轨结构活动连接在Y轴运动装置220上。

进一步为了实现三轴运动机构200的结构，如图1、图2、图3、图4所示，具体来说，Z轴运动装置230沿Z轴方向纵向设置，Z轴运动装置230，还包括：

Z轴运动装置底壳232，在第三连接块115上方固定Z轴运动装置底壳232；

在Z轴运动装置底壳232内穿入Z轴丝杆233；

在Z轴运动装置底壳232的一侧固定Z轴导轨234；

在Z轴导轨234上活动连接Z轴滑块235；在Z轴滑块235上固定第三连接块115；

在Z轴运动装置底壳232的一侧固定Z轴伺服电机236；Z轴伺服电机236与Z轴丝杆233的一端固定连接；Z轴伺服电机236旋转带动所Z轴丝杆233旋转，通过Z轴丝杆螺母副，图中未画出；带动2D线激光测量仪101沿着Z轴方向上下移动。

上述Z轴运动装置230的结构实现了在检测过程中，Z轴运动装置230带动2D线激光测量仪101沿着Z轴方向上下移动的技术效果。

进一步为了实现三轴运动机构200的结构，如图1、图2、图3、图4所示，具体来说，在X轴运动装置210的一侧平行设置两条第一X轴滑轨212，在第一X轴滑轨212上活动连接X轴移动板211，在所述的X轴移动板211上固定Z轴运动装置230的支撑座231的一端；X轴移动板211的一侧与X轴运动装置210的X轴滑块213的一侧固定，X轴运动装置210沿着X轴方向平行设置，在X轴运动装置210的下方固定X轴底板214；X轴运动装置210；还包括：

X轴运动装置底壳215，在Y轴运动装置220的上方固定X轴运动装置底壳215；

X轴丝杆216，在X轴运动装置底壳215内穿入X轴丝杆216；

X轴导轨217，在X轴运动装置底壳215的一侧固定X轴导轨217；在X轴导轨217上活动连接X轴滑块218；

X轴伺服电机219，在X轴运动装置底壳216的一侧固定X轴伺服电机219；X轴伺服电机219与X轴丝杆216的一端固定连接；X轴伺服电机219旋转带动X轴丝杆216旋转，通过X轴丝杆螺母副，图中为标出，带动2D线激光测量仪101沿着X轴方向左右移动。

上述X轴运动装置210的结构实现了在检测过程中，X轴运动装置210带动2D线激光测量仪101沿着X轴方向左右移动的技术效果。

进一步，为了实现三轴运动机构200的结构，如图1、图2、图3、图4所示，具体来说，Y轴运动装置220，包括：

在X轴运动装置210的X轴底板214的下方固定无杆气缸221，无杆气缸221沿着Y轴方向平行设置；无杆气缸221带动X轴运动装置210和Z轴运动装置230沿Y轴方向移动；无杆气缸221作为Y轴运动装置220的驱动部件；在无杆气缸221之间设置旋转工装300。

进一步，为了实现三轴运动机构200的结构，如图6所示，旋转工装300，还包括：

在旋转工装300的下部设置旋转底座301；

沿着旋转底座301的圆周的边缘，在旋转底座301的下方设置齿圈302；旋转底座301与齿圈302固定在一起，形成了旋转工装300的旋转机构。

在齿圈302的外沿，在齿圈302上啮合齿轮303；

齿轮303连接上方的变速箱304的输出端；

在变速箱304的输入端上固定连接第一伺服电机305；第一伺服电机305带动变速箱304转动，减速以后，带动齿轮303转动，由于齿轮303与齿圈302啮合，最终带动旋转底座301转动，实现了旋转工装300的旋转功能。

如图1、图2、图3、图4所示，

在旋转底座301上方，在旋转底座301边缘的内侧固定第二伺服电机306；

在旋转底座301上方设置旋转底板307；

在旋转底板307上方固定工装板308，在工装板308的下方设置第二滑块309，将第二滑块309与设置在旋转底板307上的第一滑轨310活动连接；

在工装板308的下方穿入传动轴，其中传动轴图中为标出，传动轴通过同步带，其中同步带图中为标出，与第二伺服电机306的输出端传动连接；第二伺服电机306驱动工装板308移动。第二伺服电机306通过传动轴和同步带带动工装板308在旋转底板307上，沿着Y轴方向进行移动。

在本发明中还提供了第二种实施方式，如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，第一伺服电机305驱动旋转底座301旋转和第二伺服电机306驱动工装板308移动沿Y轴同时进行移动，形成联动。

同时，在本发明中还提供了第三种实施方式，如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，第一伺服电机305驱动旋转底座301旋转与气缸116拉动第一滑块113，带动2D线激光测量仪101沿着Y轴方向移动，形成联动。

本发明中的第一种实施方式，主要是第一伺服电机305驱动旋转底座301旋转，燃料电池堆1固定在工装板308上，在第一伺服电机305驱动旋转底座301旋转过程中，三轴运动机构200同时运动，形成四轴联动。

本发明中的第二种实施方式，是在第一种实施方式的基础上，增加了第二伺服电机306驱动工装板308移动沿Y轴同时进行移动，即在第一伺服电机305驱动旋转底座301旋转过程中，三轴运动机构200同时运动，另外，第二伺服电机306驱动工装板308移动沿Y轴同时进行移动，形成了五轴联动。

本发明中的第三种实施方式，是在第二种实施方式的基础上的改进，采用了，即在第一伺服电机305驱动旋转底座301旋转过程中，三轴运动机构200同时运动，另外，气缸116拉动第一滑块113，带动2D线激光测量仪101沿着Y轴方向移动，同样，形成了五轴联动。

本发明中第二种实施方式和第三种实施方式的区别在于，在遇到需要移动大尺寸时可以采用第三种实施方式，主要用于加快移动的效率，在需要精确移动时，可以采用第二种实施方式的方式。

在本发明中的燃料电池堆检测装置，其特征在于，燃料电池堆检测装置固定在工作台400上。

在本发明的第四种实施方式中还公开了一种燃料电池堆检测装置的检测方法，如图10、图11所示，包括以下的步骤：

步骤S10：测试准备，机械手自动将燃料电池堆1搬运到工装板308上并且固定；按启动按钮，燃料电池堆检测装置启动，并将三轴运动机构200自动回归至，燃料电池堆检测装置的原始装置零位；进入步骤S20；

步骤S20：设定检测零位，将燃料电池堆检测装置手动控制三轴运动机构200至靠近燃料电池堆1的位置，并在燃料电池堆检测装置系统内确认后，设定为检测零位，并保存检测零位的数据；进入步骤S30；

步骤S30：设定采集轮廓尺寸窗口宽度，在燃料电池堆检测装置内设置采集轮廓尺寸窗口宽度，并保存采集轮廓尺寸窗口宽度；采集轮廓尺寸窗口宽度一般是1mm-2mm,在本实施例中采用的采集轮廓尺寸窗口宽度是1mm，如图8、图9中所示，并设置和保存每测试一段共生成尺寸数据的数量，，设置进入步骤S40；

步骤S40：自动开始检测，燃料电池堆检测装置自动按照检测模式进行检测，2D线激光测量仪101通过Z轴运动装置230驱动，2D线激光测量仪101从燃料电池堆1与旋转底座301上接触的位置即燃料电池堆检测装置的Z轴运动装置的零位，开始对燃料电池堆1进行线性扫描，并读取燃料电池堆1的位置信息，并将燃料电池堆1的位置信息上传至主控系统500，在本实施例中为工控机进行保存，进步步骤S50；

步骤S50：循环检测，Z轴运动装置230按照采集轮廓尺寸窗口宽度向上运动检测下一个采集轮廓尺寸窗口宽度位置上的燃料电池堆1，进行线性扫描之后并读取燃料电池堆1的位置信息，并将燃料电池堆1的位置信息上传至主控系统500进行保存，重复步骤S50直到检测燃料电池堆1全部的位置；进入步骤S60；

步骤S60：数据自动分析，将预先采集到的燃料电池堆1的位置信息，按照采集轮廓尺寸窗口宽度，每测试一段共生成2^N个尺寸数据，在本实施例中采用32个个尺寸数据，再经过算法分析得出采集轮廓尺寸窗口宽度内装配尺寸数据，直至得到燃料电池堆1中第1面的尺寸数据，进入步骤S70；

步骤S70，旋转工装旋转，通过旋转工装300旋转-90°，然后再重复步骤S60；直到检测完燃料电池堆第2面的尺寸数据；重复步骤S60；直至燃料电池堆所有面的尺寸数据，即在本实施例中4个面的尺寸数据；进入步骤S80；

步骤S80：归位，Z轴运动装置230驱动2D线激光测量仪101返回至原始装置零位，进入步骤S90；

步骤S90：下料，机械手自动将燃料电池堆1搬离工装板308上，重新搬运一个燃料电池堆1至工装板308上并且在工装板308上固定，重复步骤S40，检测的画面如图8、图9所示。上述的检测方法可实现X、Y、Z方向的任意位置，适应不同尺寸和不同位置的电堆尺寸测量。

为了实现上述的燃料电池堆检测装置的检测方法，检测模式根据燃料电池堆检测装置的原始装置零位至检测燃料电池堆1的目标点的距离，在检测过程中一般采用第一检测模式，在检测复杂的形状时，采用第二检测模式；在需要运动较长距离时，采用第三检测模式，燃料电池堆检测装置可以根据上述的情况自动选择任意一种检测模式；检测模式，还包括：

第一检测模式：第一伺服电机305驱动旋转底座301旋转，在第一伺服电机305驱动旋转底座301旋转过程中，三轴运动机构200同时运动，形成四轴联动；

或者

第二检测模式：第一伺服电机305驱动旋转底座301旋转，在第一伺服电机305驱动旋转底座301旋转过程中，三轴运动机构200同时运动，形成四轴联动的同时，第二伺服电机306驱动工装板308移动沿Y轴同时进行移动，形成了五轴联动；

或者

第一伺服电机305驱动旋转底座301旋转，在第一伺服电机305驱动旋转底座301旋转过程中，三轴运动机构200同时运动，形成四轴联动的同时，气缸116拉动第一滑块113，带动2D线激光测量仪101沿着Y轴方向移动，同样，形成了五轴联动。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。