具体实施方式

本发明提供一种焊接面角度测量装置及油箱焊接生产线，下文将结合说明书附图更全面地描述当前公开的主题，附图中示出了本公开主题的一些但非全部实施例。相同的数字始终指代相同的元件。当前公开的主题可以以许多不同的形式体现，并且不应该被解释为限于这里阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了使本公开满足适用的法律要求。实际上，本发明所属领域的技术人员将会想到本文所阐述的本公开主题的许多修改和其他实施例，其具有前述描述和相关附图中呈现的教导的益处。因此，应理解，当前公开的主题不限于所公开的特定实施例，并且修改和其他实施例旨在包括在所附权利要求的范围内。

本发明提供了一种焊接面角度测量装置，如图2所示，所述焊接面角度测量装置包括：测量组件，所述测量组件包括：第一驱动源110、固定探杆130、第一位移传感器140、第二位移传感器150及控制器(未图示)，所述固定探杆130、第一位移传感器140及第二位移传感器150呈三角形排布，所述固定探杆130连接于所述第一驱动源110的输出轴，所述第一驱动源110至少用于驱动所述固定探杆130上下移动，所述固定探杆130用于在第一驱动源110的驱动下贴合油箱焊接面的第一原点，所述第一位移传感器140用于检测第二原点与油箱焊接面第一探测点之间的距离，所述第二位移传感器150用于检测第三原点与油箱焊接面第二探测点之间的距离，所述控制器用于根据第一原点坐标、第二原点坐标、第一探测点坐标、第三原点坐标及第二探测点坐标计算标准面与被测面之间的夹角，所述标准面由第一原点、第二原点及第三原点确定，所述被测面由第一原点、第一探测点及第二探测点确定。

在本发明进一步地较佳实施例中，所述焊接面角度测量装置还包括：衔接块120，如图2所示，所述衔接块120连接于所述第一驱动源110的输出轴，优选所述固定探针、第一位移传感器140及第二位移传感器150皆连接于所述衔接块120。具体地，所述第一驱动源110为双杆气缸或三杆气缸，所述衔接块120连接于所述双杆气缸或三杆气缸的活塞杆尾端。固定探针、第一位移传感器140及第二位移传感器150三者皆连接于衔接块120，一则可减小第一位移传感器140及第二位移传感器150所需要移动的距离，减小二者体积；二则可保证第一原点、第二原点及第三原点的基准一致性，进而保证数值测量的准确性；三则第一位移传感器140及第二位移传感器150无需其他固定结构，简化了焊接面角度测量装置的结构。

较佳地是，所述第一位移传感器140及第二位移传感器150结构相同，皆包括(图3以第一位移传感器140为例进行二者结构示意)：移动探针142、MCU(未图示)及第二驱动源141，所述第二驱动源141用于驱动移动探针142向下移动直至移动探针142抵接油箱焊接面，所述MCU用于记录所述移动探针142的移动距离。将第一位移传感器140及第二位移传感器150设置为相同的结构，容易维护、维修及更换；本发明利用记录移动探针142的移动距离的方式来计算第一探测点坐标及第二探测点坐标，提高了计算精确度。优选所述第一位移传感器140及第二位移传感器150皆通过信号传输线缆144与所述控制器相连接，具体地不做详细描述及限定。

进一步地，所述移动探针142的外缘套设有弹簧143，如图3所示，所述移动探针142一端插入于所述第二驱动源141的输出轴内，所述弹簧143的一端抵接所述输出轴的端面。通过弹簧143的设置，使得移动探针142具有一定弹性，当移动探针142抵接油箱焊接面时，会因受到油箱焊接面的反作用力而反弹，并不会继续下移，一则MCU可将移动探针142的下移最大值作为第二原点与第一探测点之间的距离a，或者第三原点与第二探测点之间的距离b即可，无需添加其他任何辅助器件，简化了位移传感器的结构；二则可保护由塑料制作的油箱，防止位移传感器因无保护结构损坏油箱壁。

在本发明进一步地较佳实施例中，标准面与被测面之间的夹角α的计算公式为：其中a为第一原点与第二原点之间的垂直距离，b为第二原点与第三原点之间垂直距离的1/2，n为第二原点与第一探测点之间的距离，m为第三原点与第二探测点之间的距离。

以第一原点、第二原点及第三原点为基准，建立标准面的模型如图4所示，其中A为第一原点，B为第二原点，C为第三原点，X、Y及Z分别标示X轴、Y轴及Z轴，第一原点的坐标为(a，0，0)，第二原点的坐标为(0，b，0)，第三原点的坐标为(0，-b，0)。

以第一原点、第一探测点及第二探测点为基准，建立被测面的模型如图5所示，其中A为第一原点，B₀为第一探测点，C₀为第二探测点，X、Y及Z分别标示X轴、Y轴及Z轴，第一原点的坐标为(a，0，0)，第一探测点的坐标为(0，b，m)，第二探测点的坐标为(0，-b，n)。

平面坐标系OYZ里，过点B₀、C₀的直线方程为：过B、C的直线方程为：z＝0。

若m≠n，则直线B₀C₀与BC必定有一交点，设交点为D，如图6所示，则直线BC与直线B₀C₀的方程可得点D的坐标为：在平面坐标系OXY里，过点A(a，0)与点D(0，0)的直线AD的方程为：直线AD即为平面ABC与平面AB₀C₀的交线，如图7所示(为更清楚图示二面角α，本发明隐去了线OB₀及线AB₀)，在平面坐标系OXY里，过原点O做直线AD的垂线，设垂足为E，设直线B₀C₀与Z轴的交点为F，则∠OEF即为平面ABC与平面AB₀C₀的二面角α。

因直线OE与直线AD垂直，且直线OE过原点O(0，0，0)，由直线AD的方程可得直线OE的方程为：

由直线AD的方程和直线OE的方程可以计算得出点E的坐标具体为：由于OB₀＝OC₀＝b，故

直角三角形OEF中，化简得到公式：

为计算数值方便，本发明在设计时，设a＝b，则公式可进一步简化为：

若n＝m时，本发明构建坐标系如图8所示，则∠OAF即为平面ABC与平面AB₀C₀的二面角α，则有在a＝b的情况下，上一段落化简所得到的的公式同样适用。

综上，本发明在设置a＝b时，α的计算公式为

在过往的油箱很生产过程中，没有一个经济有效方法在生产过程中能同步对焊接面的角度进行检测。其主要方法都是通过固定时间段来进行抽检，需要用到3D的专业测量仪器，这就对人员的技能素养要求较高，也不能完全避免出现批量的不良产品。虽然在后段加工中也有检具和焊接质量的检查，但在此工序才出现不良品时，已经造成人力和物力的浪费。此外亦可使用3D相机拍焊接面的方式来进行检测，但3D相机价格十分昂贵，而且当一个油箱有很多个焊点需要检测时，准确度很难保证。

本发明利用立体几何的公理3：经过不在一条直线上的三点有且只有一个平面，以及固定探杆130、第一位移传感器140及第二位移传感器150的位置排布确定标准面与被测面；而后利用固定探杆130、第一位移传感器140及第二位移传感器150仅探测两个探测点即可获得被测面的数据，而标准面是预先设定好的，此后只要计算出标准面与被测面之间的夹角即可得知被测面的生产是否合格，简单方便；在检测到不符合要求的油箱本体后，将之剔除即可省去后续对残次品焊接所需的时间及被焊接件，节省了时间，进而提高了油箱成品的生产效率，节省了被焊接件，从而降低了成本，增加了焊接附件后油箱成品的成品率，即减少了油箱成品的报废率，解决了现有技术只能从焊接工艺触发来提高焊接质量，但并不能增加油箱成品的生产效率，亦不能减少油箱成品的报废率的问题。

根据本发明地另一方面，所述焊接面角度测量装置还包括：焊接面检测工位(未标示，图9所示测量组件下方即为焊接面检测工位)，所述焊接面检测工位包括多个测量组件，如图9所示，多个所述测量组件分别用于测量油箱不同焊接区域的角度。本发明通过多个分别用于测量油箱不同焊接区域的角度的测量组件的设置，使得焊接面角度测量装置可快速完成油箱焊接面的角度测量，甚至于同时进行多个油箱焊接面角度的测量，提高了油箱的测量效率。

进一步地，所述焊接面角度测量装置还包括不合格油箱推出机械手200，如图9及图10所示，所述不合格油箱推出机械手200位于所述焊接面检测工位一侧，包括支撑架210、推动气缸220及推动板230，所述推动气缸220固定于所述支撑架210，所述推动板230连接于推动气缸220的活塞杆。通过设置不合格油箱推出机械手200，本发明在检测到不合格的油箱后，可通过不合格油箱推出机械手200快速将不合格的油箱推出，进而尽快将下一个待检测油箱输送至焊接面检测工位，提高了油箱的检测效率。

较佳地是，所述焊接面角度测量装置还包括：油箱输送架，如图9所示，所述油箱输送架包括：两个平行设置的油箱输送带410；所述焊接面角度测量装置还包括不合格油箱顶起组件300，如图9所示，所述不合格油箱顶起组件300位于两个所述油箱输送带410之间，用于顶起不合格的油箱。油箱采用的不规则结构，两个平行设置的油箱输送带410之间预留有间隙，该间隙可提高检测过程中油箱的稳定性，在简化焊接面角度测量装置结构的同时保证油箱的监测精确度。

优选所述焊接面角度测量装置还包括不合格油箱输送带500，如图9所示，所述不合格油箱输送带500与所述油箱输送架相垂直，且背离所述不合格油箱推出机械手200，所述不合格油箱输送带500的宽度大于油箱的宽度。与待检测的油箱及正在检测的油箱不同，不合格油箱在输送过程中不需要进行固定，且不合格油箱从油箱输送架被推动至不合格油箱输送带500，可利用具有一定柔性的带体对不合格油箱进行缓冲，防止不合格油箱跌落损坏，以便进行回收。

一种油箱焊接生产线，所述油箱焊接生产线包括上述焊接面角度测量装置。由于所述油箱焊接生产线包括上述焊接面角度测量装置，因此包含上述焊接面角度测量装置全部技术特征，具有上述焊接面角度测量装置全部技术效果，不再赘述。

在整个说明书中，参考所述装置的部件的相对位置，例如装置内顶部和底部基板的相对位置，使用术语“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”和“上”。应当理解，无论装置的空间方向如何，装置都是可用的。

根据长期存在的专利法惯例，术语“一”和“该”在本申请包括权利要求中使用时指的是“一个或多个”。因此，例如，提及“一主题”包括多个主题，除非上下文明显相反(例如，多个主题)，等等。在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”以非排他性的意义使用，除非上下文另有要求。同样地，术语“包括”及其语法变体旨在是非限制性的，使得列表中的项目的叙述不排除可以替换或添加到所列项目的其他类似项目。

为了本说明书和所附权利要求的目的，除非另有说明，否则所有表示说明书和权利要求中使用的数量，尺寸，大小，比例，形状，配方，参数，百分比，参数，数量，特性和其他数值的数字，应理解为在所有情况下都用术语“约”进行修饰，即使术语“约”可能没有明确地以值，数量或范围出现。因此，除非有相反的指示，否则在以下说明书和所附权利要求中阐述的数值参数不是也不必是精确的，而是可以根据需要，反映公差，转换因子，四舍五入，测量误差等以及本领域技术人员已知的其他因素近似和/或更大或更小，取决于试图通过本发明公开的主题获得的所需性质。例如，当涉及值时，术语“约”可以意味着包括，与指定值存在，在一些实施例中±100％的变化，在一些实施例中±50％的变化，在一些实施例中±20％的变化，在一些实施例中±10％的变化，在一些实施例中±5％的变化，在一些实施例中±1％的变化，在一些实施例中±0.5％的变化，以及在一些实施例中±0.1％的变化，因为这样的变化适合于实施所公开的方法或使用所公开的组合物。

此外，当与一个或多个数字或数值范围结合使用时，术语“约”应理解为指代所有这样的数字，包括范围中的所有数字并通过扩展数值上方和下方的边界来修改该范围。由端点表述的数值范围包括所有数字，例如包括在该范围内的整数，包括其分数(例如，1至5的叙述包括1、2、3、4和5，以及其分数，例如，1.5、2.25、3.75、4.1等)，以及该范围内的任何范围。本说明书中提及的所有出版物，专利申请，专利和其他参考文献指示了本公开主题所属领域的技术人员的水平。所有出版物，专利申请，专利和其它参考文献通过引用并入本文，其程度如同每个单独的出版物，专利申请，专利和其他参考文献被具体和单独地指出通过引用并入。应当理解，尽管本文提及了许多专利申请，专利和其他参考文献，但这些参考文献并不构成承认任何这些文献构成本领域公知常识的一部分。

尽管为了清楚理解的目的已经通过说明和实施例详细地描述了前述主题，但是本领域技术人员将理解，可以在所附权利要求的范围内实施某些改变和修改。