CN101320005B - 用于细长腔体的视觉检测装置 - Google Patents

Abstract

用于细长腔体的视觉检测装置，属于视觉检测装置，解决末端摄像系统难以精确定位的问题，同时，降低其成本。本发明包括底座、升降机构、运动机构以及摄像系统，升降机构调整运动机构垂直方向位移，使探杆与待检测腔体同轴；运动机构包括探杆、探杆空心套、中心齿轮、探杆支撑座、平移电机座、齿条、平移电机齿轮、运动支撑台、旋转电机齿轮、旋转电机和平移电机；摄像系统装设于运动机构的探杆末端，包括支撑板，摄像机，棱镜和光源。本发明基于圆柱坐标系设计，可进行周向旋转，轴线平移，径向微调，回转半径小，轴向行程长，刚性好，加工制造方便，适用于腔体不封闭或有一端封闭的人力不可达的细长筒状腔体的装配、喷涂或焊接质量检测。

Description

用于细长腔体的视觉检测装置

技术领域

本发明属于视觉检测装置，尤其涉及一种用于细长腔体的视觉检测装置。

背景技术

用于细长腔体的视觉检测装置是为长细比较大的腔体提供内部装配、喷涂或焊接质量的部件，要求检测装置回转半径小、行程长、机构刚性强，以实现末端摄像系统在小范围内精确读取图像。对于大范围检测所需的细长探杆加工要求很高，通常采用精度很高的滑块机构或直线电机，成本很高，采用现有冷拉型材研制大行程高精度机构可显著降低成本。现有的细长腔体内部装配、喷涂或焊接质量检测机构通常为内窥镜式，其结构柔性大，末端摄像系统难以精确定位。

发明内容

本发明提供一种用于细长腔体的视觉检测装置，解决末端摄像系统难以精确定位的问题，同时，降低其成本。

本发明的一种用于细长腔体的视觉检测装置，包括底座，升降机构，运动机构以及摄像系统，所述底座包括底板及与其固定连接、均匀分布的支撑杆；所述升降机构与底座固接，包括升降台、导杆套、导杆、制动套及升降机，升降台上圆周方向均布导杆套，每个导杆套内插有导杆，制动套与导杆套螺纹连接，位于升降台中心的升降机与运动机构连接；其特征在于：

所述运动机构包括探杆、探杆空心套、中心齿轮、探杆支撑座、平移电机座、齿条、平移电机齿轮、运动支撑台、旋转电机齿轮、旋转电机和平移电机，运动支撑台上固连两个探杆支撑座，通过轴承支撑探杆空心套，探杆插于探杆空心套内，固定于运动支撑台的旋转电机驱动旋转电机齿轮带动中心齿轮旋转，中心齿轮与探杆空心套固连，带动探杆绕轴线作回转运动；平移电机通过平移电机座固定于探杆空心套，驱动平移电机齿轮，探杆上固连有齿条，平移电机齿轮与齿条啮合，带动探杆平移；

所述摄像系统装设于运动机构的探杆末端，包括支撑板、摄像机、棱镜和光源，摄像机和棱镜通过支撑板装设于探杆轴线上，光源位于支撑板背面。

所述的视觉检测装置，其特征在于：

所述探杆为正多边形横截面的冷拉型材；

探杆空心套是中心为大圆柱孔、两端为正多边形孔的阶梯状圆柱形铜套，由两端的正多边形孔支撑探杆。

所述的视觉检测装置，其特征在于：

所述运动机构中，所述中心齿轮与旋转电机齿轮相对的一侧与制动齿轮啮合，制动齿轮与制动器固连；

所述旋转电机齿轮，中心齿轮以及制动齿轮均为直齿齿轮或者斜齿齿轮。

本发明底座用于支撑整个检测机构，可在其底板上方加装控制板，电机驱动器；在其底板下方可加装滚轮，使之可以移动。

所述升降机构用于手动或电动驱动其上的运动机构和摄像系统在垂直方向上运动。通过升降机驱动其上的运动机构运动，到位后由制动套锁住导杆套和导杆，运动机构的重量直接加载在制动套上。

所述运动机构用于驱动探杆做旋转及平移两种运动，由旋转电机驱动探杆绕探杆轴线旋转，由平移电机驱动探杆沿探杆轴线平移。

所述摄像系统用于拍摄腔体内部的图像，由摄像系统支撑板、摄像机、光源、棱镜组成，通过摄像机的调焦可以获取腔体径向方向的精致图像。

本发明基于圆柱坐标系设计，可进行周向旋转，轴线平移，径向微调，通过控制旋转电机和平移电机的协作运动，实现摄像系统精确定位，检测旋转半径不大于40mm，运动范围0～1000mm，可用于大型腔体内部装配质量检测；本发明探杆采用冷拉型材，刚度高，成本低。

附图说明

图1是本发明实施例的主视图；

图2是本发明实施例的俯视图；

图中标记：底座1，升降机构2，运动机构3，摄像系统4，底板5，支撑杆6，控制盒7，电机驱动器8，升降台9，导杆套10，制动套11，导杆12，升降机13，探杆14，探杆空心套15，中心齿轮16，探杆支撑座17，平移电机座18，齿条19，平移电机齿轮20，运动支撑台21，旋转电机齿轮22，旋转电机23，制动器24，制动齿轮25，平移电机26，支撑板27，摄像机28，棱镜29，光源30。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1、图2所示的实施例由底座1、升降机构2、运动机构3和摄像系统4组成。

底座1包括底板5、支撑杆6、控制盒7和电机驱动器8；支撑杆6、控制盒7、电机驱动器8均固定在底板5上；底板5的下方可以安装滚轮使整个机构可以移动。

升降机构2包含升降台9、导杆套10、制动套11、导杆12和升降机13；升降机的垂直方向由导杆套10和导杆12共同决定；升降机13驱动运动机构3垂直方向运动；制动套11与导杆套10通过螺纹连接，制动套11抱紧或松开支撑杆6使得升降机构2停止或运动。

运动机构3包括探杆14、探杆空心套15、中心齿轮16、探杆支撑座17、平移电机座18、齿条19、平移电机齿轮20、旋转电机齿轮22、旋转电机23、制动器24、制动齿轮25和平移电机26。可以实现探杆绕自身轴线旋转和沿自身轴线平移两种运动。

通过旋转电机23驱动旋转电机齿轮22带动中心齿轮16旋转，探杆空心套15作为带动探杆10作回转运动的大方键；旋转电机齿轮22，中心齿轮16以及制动齿轮25均为斜齿齿轮，斜齿轮组增强了探杆空心套15旋转的稳定性，增强了检测系统的刚度；制动器24通过与中心齿轮16啮合的制动齿轮25控制旋转运动的起停。

探杆空心套15可以是中心为大圆柱孔两端为正方孔或正六边形孔的阶梯状圆柱形铜套，由两端的小段正方孔或正六边形孔支撑探杆14，中心的大圆柱孔不与探杆14接触，便于冷拉型材的探杆14在探杆空心套15滑动。在加工和运输过程中通常都会给冷拉型材造成一定的弯曲度，使弯曲的探杆14通过探杆空心套15的原则在于：探杆空心套15与探杆14的截面尺寸间隙与探杆空心套15支撑探杆14的长度之比略大于探杆14的弯曲度。探杆14是未经热处理型材，机加工极易变形，为减少其变形仅对其进行少数钻孔加工，且钻孔位置对称。

平移电机26通过平移电机座18与探杆空心套15固结在一起，通过平移电机26驱动平移电机齿轮20和固结在探杆14上的齿条19，带动探杆14沿自身轴线平移。平移电机26和平移电机座18随探杆空心套15的旋转而旋转。

摄像系统的摄像机28、棱镜29、光源30通过支撑板27固结在探杆14的末端，摄像过程中，打开光源30，摄像机28通过镜头前方的棱镜29反射读入与探杆轴线垂直方向的腔体内部图像；探杆14旋转运动带动摄像机28读取待测腔体周向的所有内部图像；探杆14平移运动带动摄像机28读取待测腔体轴线方向内部图像；通过摄像机28的调焦获取待测腔体径向方向的精致图像。

Claims (3)

1.一种用于细长腔体的视觉检测装置，包括底座(1)，升降机构(2)，运动机构(3)以及摄像系统(4)，所述底座(1)包括底板(5)及与其固定连接、均匀分布的支撑杆(6)；所述升降机构(2)与底座(1)固接，包括升降台(9)、导杆套(10)、导杆(12)、制动套(11)及升降机(13)，升降台(9)上圆周方向均布导杆套(10)，每个导杆套(10)内插有导杆(12)，制动套(11)与导杆套(10)螺纹连接，位于升降台(9)中心的升降机(13)与运动机构(3)连接；其特征在于：

所述运动机构包括探杆(14)、探杆空心套(15)、中心齿轮(16)、探杆支撑座(17)、平移电机座(18)、齿条(19)、平移电机齿轮(20)、运动支撑台(21)、旋转电机齿轮(22)、旋转电机(23)和平移电机(26)，运动支撑台(21)上固连两个探杆支撑座(17)，探杆支撑座通过轴承支撑探杆空心套(15)，探杆(14)插于探杆空心套(15)内，固定于运动支撑台(21)的旋转电机(23)驱动旋转电机齿轮(22)带动中心齿轮(16)旋转，中心齿轮(16)与探杆空心套(15)固连，探杆空心套带动探杆(14)绕轴线作回转运动；平移电机(26)通过平移电机座(18)固定于探杆空心套(15)，驱动平移电机齿轮(20)，探杆(14)上固连有齿条(19)，平移电机齿轮(20)与齿条(19)啮合，齿条带动探杆(14)平移；

所述摄像系统(4)装设于运动机构(3)的探杆(14)末端，包括支撑板(27)，摄像机(28)，棱镜(29)和光源(30)，摄像机(28)和棱镜(29)通过支撑板(27)装设于探杆(14)轴线上，光源(30)位于支撑板(27)背面。

2.如权利要求1所述的视觉检测装置，其特征在于： 

所述探杆为正多边形横截面的冷拉型材； 

探杆空心套是中心为大圆柱孔、两端为正多边形孔的阶梯状圆柱形铜套，由两端的正多边形孔支撑探杆。 

3.如权利要求1或2所述的视觉检测装置，其特征在于： 

所述运动机构中，所述中心齿轮与旋转电机齿轮相对的一侧与制动齿轮啮合，制动齿轮与制动器固连； 

所述旋转电机齿轮，中心齿轮以及制动齿轮均为直齿齿轮或者斜齿齿轮。 

Images