CN103615984A - 管体综合检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管体综合检测装置，在一套仪器上实现直径、圆度、圆柱度、直线度及表面缺陷的综合检测。该装置主要包括管体旋转机构和移动照相机构，移动照相机构设置在管体旋转机构的一侧，移动照相机构包括用于对管体进行照相的照相装置和照相装置驱动机构，照相装置驱动机构包括轴向驱动机构和径向驱动机构，轴向驱动机构的移动方向与管体旋转机构的轴向平行；照相装置包括面扫描相机、与面扫描相机相连的镜头、上端光源和下端光源，当管体支撑架上支撑有管体时，上端光源位于管体上方并朝向管体，下端光源位于管体下方并朝向管体；管体旋转机构的另一侧设置有直线度基准件，直线度基准件的长度方向与管体旋转机构的轴向平行。

Description

管体综合检测装置

技术领域

本发明涉及一种检测领域应用的管体综合检测装置。

背景技术

在精密仪器制造领域，经常会需要生产一些用于传动和定位的圆柱形部件，诸如滑轨，导向杆，移动轴等等。这些部件的尺寸精度直接决定了仪器的定位精度。所以，对这些关键零件的直径、圆度、圆柱度及直线度的检测是必不可少的。另外，在某些有表面光洁度要求的零件生产中，难免会有划伤，擦伤之类的缺陷产生，所以，这些表面缺陷也需要进行筛选。

通常情况下，会采用多种设备组合来完成上诉尺寸及外观缺陷检测，比如，可以采用激光扫描直径检测传感器进行直径和圆度检测，采用激光干涉仪进行直线度检测，采用机器视觉技术进行表面缺陷检测。这样的组合方式存在设备数量过多，能源消耗过大，检测效率较低，不具备综合评定能力的缺点。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种在一套仪器上实现直径、圆度、圆柱度、直线度及表面缺陷的综合检测的管体综合检测装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：管体综合检测装置，包括管体旋转机构和移动照相机构；管体旋转机构包括管体旋转驱动电机、管体支撑架以及用于将管体旋转驱动电机和管体相连的传动装置；所述移动照相机构设置在管体旋转机构的一侧，移动照相机构包括用于对管体进行照相的照相装置和照相装置驱动机构，照相装置驱动机构包括轴向驱动机构和径向驱动机构，照相装置安装在径向驱动机构上，径向驱动机构安装在轴向驱动机构上，轴向驱动机构的移动方向与管体旋转机构的轴向平行；照相装置包括面扫描相机、与面扫描相机相连的镜头、上端光源和下端光源，当管体支撑架上支撑有管体时，上端光源位于管体上方并朝向管体，下端光源位于管体下方并朝向管体；管体旋转机构的另一侧设置有直线度基准件，直线度基准件的长度方向与管体旋转机构的轴向平行。

通过轴向驱动机构可驱动照相装置沿待检测管体的轴向移动，径向驱动机构可驱动照相装置沿待检测管体的径向移动。在上端光源打开的情况下，可对待检测管体的表面缺陷进行检测。在下端光源打开的情况下，可对待检测管体的直径、圆度、圆柱度、直线度进行检测。通过本发明的装置可实现对待检测管体的各种参数和缺陷进行综合检测，节省了检测成本，检测效率得到提高。

进一步的是：所述管体支撑架包括分别用于支撑管体头部和尾部的间隔设置的两个支撑块，支撑块上设置有V形槽。待检测管体的端部可分别得到两个V形槽的支撑。

进一步的是：所述传动装置包括与管体旋转驱动电机相连的电磁铁以及与电磁铁吸附连接的管体固定工装。管体固定工装就是用于将待检测管体固定连接并与电磁铁吸附相连，这样就可通过管体旋转驱动电机驱动待检测管体旋转。由于通过电磁铁这种磁性吸附力来传动，待检测管体不会受到轴向的挤压力，避免了因外加应力造成的被测管体变形影响直线度和圆度测量。

进一步的是：所述轴向驱动机构包括轴向驱动电机以及与轴向驱动电机相连的丝杠机构，丝杠机构包括丝杠支撑架，丝杠支撑架内设置有丝杠，丝杠上螺纹连接有螺母。丝杠机构可实现更为精确的直线移动，同时可使照相装置的运行较为平稳，有利于获得清晰的图像。

进一步的是：所述径向驱动机构包括设置在螺母上的平台，平台的两端分别与丝杠支撑架上设置的导轨滑动配合，平台上设置有气缸机构以及与气缸机构相连的气缸运动限位架，下端光源与平台相连，面扫描相机、与面扫描相机相连的镜头以及上端光源都安装在气缸运动限位架上。上述结构可方便调整径向位置，为获得需要的图像提供便利。

进一步的是：所述镜头为无畸变远心镜头。

本发明的有益效果是：在一套仪器上实现直径、圆度、圆柱度、直线度及表面缺陷的综合检测。

附图说明

图1为管体综合检测装置的立体图；

图2为管体综合检测装置的俯视图；

图3为管体综合检测装置的侧视图；

图4为管体的图像的示意图；

图5为直线度基准件的图像建立的坐标系的示意图；

图中标记为：管体旋转驱动电机1，电磁铁2，管体固定工装3，安装板4，管体5，直线度基准件6，支撑块7，V形槽8，气缸运动限位架9，气缸机构10，平台11，导轨12，丝杠13，丝杠支撑架14，轴向驱动电机15，面扫描相机16，镜头17，上端光源18，下端光源19，管体的图像20，截面21，直线度基准件的图像22。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1至图3所示，管体综合检测装置，包括管体旋转机构和移动照相机构；管体旋转机构包括管体旋转驱动电机1、管体支撑架以及用于将管体旋转驱动电机和管体相连的传动装置；所述移动照相机构设置在管体旋转机构的一侧，移动照相机构包括用于对管体进行照相的照相装置和照相装置驱动机构，照相装置驱动机构包括轴向驱动机构和径向驱动机构，照相装置安装在径向驱动机构上，径向驱动机构安装在轴向驱动机构上，轴向驱动机构的移动方向与管体旋转机构的轴向平行；照相装置包括面扫描相机16、与面扫描相机16相连的镜头17、上端光源18和下端光源19，当管体支撑架上支撑有管体时，上端光源18位于管体上方并朝向管体，下端光源19位于管体下方并朝向管体；管体旋转机构的另一侧设置有直线度基准件6，该直线度基准件6也就是作为直线度测量的标准件，该直线度基准件6可通过安装板4等结构来固定，直线度基准件6的长度方向与管体旋转机构的轴向平行。该装置主要是通过拍摄到的管体的图像来对管体进行分析。为了提高照相精度，所述镜头17可为无畸变远心镜头。

当需要对管体表面缺陷进行检测时，打开上端光源，上端光源可照亮管体表面，照相装置可将管体表面图像拍摄，从而可通过图像判断管体表面缺陷情况。以下介绍精确确定管体表现缺陷位置的方法：

1.将被测管体离散化，划分出N个被测截面，从被测管体一端开始，将成像图片中线与被测截面重合，该中线垂直于被测管体的轴向。

2.打开上端光源，对当前视场进行拍照。

3.以相邻被测截面的距离为步长，移动照相装置进行拍照，直至被测管体末端。

4.将照相装置返回起点。

5.通过管体旋转驱动电机1将管体旋转单位角度后，例如10度，再重复上述步骤，直至整个管体被旋转360度。

6.对所获图片进行处理，得出被测管体的表面缺陷情况以及具体的表面缺陷坐标，根据表面缺陷坐标可确定管体哪个位置上有缺陷。

当需要对管体的直径、圆度、圆柱度、直线度进行检测时，上端光源关闭，打开下端光源，在下端光源的照射下，照相装置可获得管体清晰的边界图像，也就是可将管体的边界拍摄清楚，这样有助于测量相应的数值。以下介绍精确确定管体直径、圆度、圆柱度、直线度的方法：

1.将被测管体离散化，划分出N个被测截面，从被测管体一端开始，将成像图片中线与被测截面重合，该中线垂直于被测管体的轴向。

2.打开下端光源，对当前视场进行拍照。

3.以相邻被测截面的距离为步长，移动照相装置进行拍照，直至被测管体末端。

4.将照相装置返回起点。

5.通过管体旋转驱动电机1将管体旋转单位角度后，例如10度，再重复上述步骤，直至整个管体被旋转360度。

6.对所获图片进行处理，得出被测管体的直径、圆度、圆柱度、直线度。

其中，如图4所示，在拍摄到的管体的图像20上，根据其边界形状，可直接测出各个截面21处的直径变化情况，根据直径的变化情况可获得圆度以及圆柱度。如图5所示，通过直线度基准件的图像22可建立坐标系，将直线度基准件的图像22作为纵轴，与其垂直的轴为横轴，管体的图像20位于该坐标系可获得管体的直线度，例如可将管体的图像20划分多个截面21，测出各个截面处的中心点，根据各个中心点可获得直线度。上述各个测量方式可通过使用计算机和相关软件来完成，以提高分析效率和分析的精确度。

管体支撑架的实施方式有多种，例如可包括两个支撑架，各个支撑架内设置有用于支撑管体端部的定位环。也可以如图1至图3所示，所述管体支撑架包括分别用于支撑管体头部和尾部的间隔设置的两个支撑块7，支撑块7上设置有V形槽8。上述结构的支撑架结构简单便于设置，也方便管体的安装。管体的两端分别受到两个支撑块7的V形槽8的支撑。

传动装置的实施方式有多种，但为了方便与管体相连，同时避免管体变形，所述传动装置包括与管体旋转驱动电机相连的电磁铁2以及与电磁铁2吸附连接的管体固定工装3。当需要转动管体时，可向电磁铁2通电，电磁铁将管体固定工装3吸附，这样就可带动管体转动。当需要对管体照相时，可将电磁铁断电。

上述轴向驱动机构可以为气缸，液压缸等机构。但为了实现更为精确的移动，所述轴向驱动机构包括轴向驱动电机15以及与轴向驱动电机15相连的丝杠机构，丝杠机构包括丝杠支撑架14，丝杠支撑架14内设置有丝杠13，丝杠13上螺纹连接有螺母。通过轴向驱动电机15驱动丝杠13转动，丝杠13的转动可带动螺母的移动。上述径向驱动机构可设置在螺母上，这样径向驱动机构可随螺母一同移动。

在上述基础上，所述径向驱动机构包括设置在螺母上的平台11，平台11的两端分别与丝杠支撑架上设置的导轨12滑动配合，平台上设置有气缸机构10以及与气缸机构相连的气缸运动限位架9，下端光源19与平台11相连，面扫描相机16、与面扫描相机相连的镜头17以及上端光源18都安装在气缸运动限位架上。通过气缸机构10可驱动气缸运动限位架9移动，进而可驱动面扫描相机16和镜头17沿管体径向移动。上述气缸运动限位架是为了限制气缸机构的运动轨迹，保证面扫描相机16和镜头17的径向移动的精确性和平稳性。上述气缸运动限位架可包括一个基础架体以及沿平台11滑动的限位板，平台11上可设置与限位板滑动配合的导轨结构。

本发明是在实现管体表面缺陷检测的同时，能够对管体的圆度，圆柱度和直线度进行检测。在目前条件下，该装置在圆度及直线度的测量上尚不能达到专业的、功能单一的圆度仪和直线度仪的测量精度，但是，在一些精度要求不是特别高，但是需要多个测试项目的行业，该测试装置具有巨大的成本和时间优势，尤其是可以完成表面缺陷检测。

Claims (6)

1.管体综合检测装置，其特征是：

包括管体旋转机构和移动照相机构；

管体旋转机构包括管体旋转驱动电机（1）、管体支撑架以及用于将管体旋转驱动电机和管体相连的传动装置；

所述移动照相机构设置在管体旋转机构的一侧，移动照相机构包括用于对管体进行照相的照相装置和照相装置驱动机构，照相装置驱动机构包括轴向驱动机构和径向驱动机构，照相装置安装在径向驱动机构上，径向驱动机构安装在轴向驱动机构上，轴向驱动机构的移动方向与管体旋转机构的轴向平行；

照相装置包括面扫描相机（16）、与面扫描相机（16）相连的镜头（17）、上端光源（18）和下端光源（19），当管体支撑架上支撑有管体时，上端光源（18）位于管体上方并朝向管体，下端光源（19）位于管体下方并朝向管体；

管体旋转机构的另一侧设置有直线度基准件（6），直线度基准件（6）的长度方向与管体旋转机构的轴向平行。

2.如权利要求1所述的管体综合检测装置，其特征是：所述管体支撑架包括分别用于支撑管体头部和尾部的间隔设置的两个支撑块（7），支撑块（7）上设置有V形槽（8）。

3.如权利要求1或2所述的管体综合检测装置，其特征是：所述传动装置包括与管体旋转驱动电机相连的电磁铁（2）以及与电磁铁（2）吸附连接的管体固定工装（3）。

4.如权利要求1所述的管体综合检测装置，其特征是：所述轴向驱动机构包括轴向驱动电机（15）以及与轴向驱动电机（15）相连的丝杠机构，丝杠机构包括丝杠支撑架（14），丝杠支撑架（14）内设置有丝杠（13），丝杠（13）上螺纹连接有螺母。

5.如权利要求4所述的管体综合检测装置，其特征是：所述径向驱动机构包括设置在螺母上的平台（11），平台（11）的两端分别与丝杠支撑架上设置的导轨（12）滑动配合，平台上设置有气缸机构（10）以及与气缸机构相连的气缸运动限位架（9），下端光源（19）与平台（11）相连，面扫描相机（16）、与面扫描相机相连的镜头（17）以及上端光源（18）都安装在气缸运动限位架上。

6.如权利要求1所述的管体综合检测装置，其特征是：所述镜头（17）为无畸变远心镜头。

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