CN104076042B - 圆柱形棒材外观自动检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆柱形棒材外观自动检测装置，包括柱面检测机构、端面检测机构和凸轮转运机构；柱面检测机构包括柱面检测相机及其固定架、平行光源、棒材放置架及驱动棒材旋转的驱动机构。端面检测机构包括检测台及对称布置于检测台两侧的端面检测相机及固定端面检测相机的固定座，检测台和两侧端面检测相机之间各安装有一个光源；凸轮转运机构包括驱动电机、凸轮、连杆和托叉。驱动电机带动凸轮旋转，凸轮带动连杆依次进行托举、前移、下降、返回周期性动作。连杆上的托叉将棒材依次送往柱面检测机构和端面检测机构处进行相应的检测，通过柱面检测相机和端面检测相机拍下待检测棒材的柱面和端面照片输出给计算机记录下来分析判断有无缺陷。

Description

圆柱形棒材外观自动检测装置

技术领域

本发明涉及一种棒材外观自动检测装置，具体涉及一种圆柱型棒材外观自动检测装置。

背景技术

硬质合金PCB棒材是印刷电路板制作中广泛使用的主要工具之一，且产品型号已系列化、标准化，如规格为Ф3.25×38.7的模压棒材市场需求量持续增长，经统计，某公司本部2010年PCB棒材产量达到180吨以上，月平均产量15吨（约300万支）以上。为保证产品的外观和尺寸的合格率，必须对生产出来的模压棒材进行全检。PCB棒材外观缺陷主要为缺口、未磨起、磨面。外观检查时需在白识灯下逐支目视检查，PCB棒材因经过初磨加工，在灯光下棒材表面反光，对眼睛视力影响很大，长期检查导致视力下降，同时因长期保持坐姿，不少检查员工已出现视力下降、手麻木及颈椎病。因此迫切需要开发一种对硬质合金棒材外观实现自动检测的装置，以便提高检测效率，确保大批量生产时的产品质量，同时减轻质量检测人员的劳动强度，保护他们的身体健康。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于机器视觉的柔性好、效率高的PCB棒材外观自动检测装置。

本发明公开的这种圆柱形棒材外观自动检测装置，包括柱面检测机构、端面检测机构和凸轮转运机构；柱面检测机构包括柱面检测相机及其固定架、平行光源、棒材放置架及驱动棒材旋转的驱动机构。棒材放置架安装于固定架的相对侧、柱面检测相机的下方；平行光源位于固定架侧和棒材放置架水平相对；端面检测机构包括检测台及对称布置于检测台两侧的端面检测相机及固定端面检测相机的固定座，检测台和两侧端面检测相机之间各安装有一个光源；凸轮转运机构包括驱动电机、凸轮、连杆和托叉。驱动电机的输出轴与凸轮连接，托叉固定于连杆上，连杆与凸轮的外沿接触。驱动电机带动凸轮旋转，凸轮带动连杆依次进行托举、前移、下降、返回周期性动作。连杆上的托叉将棒材依次送往柱面检测机构和端面检测机构处进行相应的检测。所述棒材放置架包括支座及支座上由硬质合金棒材作为固定轨道组成的支撑斜面。支撑斜面的上方有固定于支座上的橡胶辊轮。硬质合金棒材与橡胶辊轮的布置方向垂直，待检的圆柱形棒材沿橡胶辊轮平行方向置于支撑斜面和橡胶辊轮之间，橡胶辊轮和待检的圆柱形棒材接触，当橡胶辊轮被驱动而转动时，通过橡胶辊轮和棒材之间的摩擦力使待检的圆柱形棒材旋转。橡胶辊轮的一端有连接轴。

所述驱动机构为步进电机，其输出轴通过皮带轮及皮带与所述橡胶辊轮的连接轴连接。

所述柱面检测相机通过有滑槽的固定座连接于固定架上。

所述检测台包括旋转气缸、底座及压紧装置，底座置于旋转气缸的上端，压紧装置倾斜连接于底座的上侧，底座对应压紧装置的倾斜侧有V型工作槽，棒材置于该V型工作槽中通过压紧装置压紧。

所述旋转气缸为九十度旋转气缸。

所述压紧装置包括压紧气缸和与压紧气缸活塞杆连接的橡胶压头。

所述V型工作槽的长度方向与所述端面检测相机垂直设置。

本发明的工作原理如下：驱动电机带动凸轮旋转，凸轮带动连杆依次进行托举、前移、下降、返回周期性动作，连杆上的托叉将待检测的棒材依次送往柱面检测机构和端面检测机构两个检测位置进行相应的外观检测。进行柱面检测时，启动步进电机使其带动橡胶辊轮旋转。橡胶辊轮带动棒材旋转的同时控制柱面检测相机以一定的频率连续拍照，得到的这一系列照片按照顺序输出给控制计算机。计算机将这些照片处理后以矩形图像形式记录下来。柱面检测完成后托叉将棒材送至端面检测机构的V型工作槽中，先控制压紧气缸动作使橡胶压头压紧棒材，然后通过旋转气缸控制检测台旋转90度。旋转到位后，通过相应侧的端面检测相机同时记录下两侧端面的外观缺陷。记录完成后再通过改变旋转气缸的进气口控制检测台逆向旋转90度回到初始位置。三个相机记录的棒材外观图像分别通过计算机分析处理即可得出棒材的整体外观信息，判断该棒材是否有外观缺陷后发出下一步工作指令。

柱面外观检测时，检测工位采用一个摩擦系数合适的橡胶辊轮的旋转带动待检棒材的旋转，简单可靠地完成柱面到平面的转变，使得棒材柱面缺陷的识别快速而可靠。

硬质合金棒材以一定的倾斜角度排列成一排组成一个支撑斜面，坚固耐磨且便于更换。

凸轮转运机构的采用简单而可靠地解决了待检棒材在各工位间的稳定有序移动的问题。

端面外观检测时，旋转检测工位中通过旋转气缸来实现检测台的旋转使得待检棒材两个端面的外观检测可同时完成，提高了检测的效率。

本实用新型对棒材柱面及端面外观的检测均可控自动进行，无需质检人员人工目视检测，节约人力，提高效率。

附图说明

图1为本发明一个优选实施例的结构示意图。

图2为图1中柱面检测机构的主视示意图。

图3为图2的俯视示意图。

图4为柱面检测机构的轴测结构示意图（未画皮带）。

图5为图1中端面检测机构的主视示意图。

图6为图5的俯视示意图。

图7为端面检测机构的轴测结构示意图。

具体实施方式

如图1至图7所示，本发明公开的这种圆柱形棒材外观自动检测装置，用于PCB棒材外观检测，包括凸轮转运机构1、柱面检测机构2和端面检测机构3。

凸轮转运机构1包括驱动电机11、凸轮12、连杆13和托叉14。驱动电机11的输出轴与凸轮12连接，托叉14固定于连杆13上，连杆13与凸轮12的外沿接触。

柱面检测机构2包括柱面检测相机21、固定架22、平行光源23、步进电机24、支座25、硬质合金棒材26、橡胶辊轮27。柱面检测相机21通过有滑槽的固定座连接于固定架22上，可沿固定架22滑动以便于调整柱面检测相机21的位置。硬质合金棒材26在支座25上以一定的倾斜角排列组成一个支撑斜面，橡胶辊轮27的一端固定于支座25上支撑斜面的上方，另一端有连接轴。带检测棒材沿橡胶辊轮27的平行方向置于橡胶辊轮27和支撑斜面之间。步进电机24的输出轴通过皮带轮28和皮带29与橡胶辊轮27的连接轴连接。调整橡胶辊轮27与支撑斜面之间的距离，以橡胶辊轮27的旋转能带动待检测棒材旋转为准。

端面检测机构3包括检测台31及对称布置于检测台31左右两侧的端面检测相机32及固定端面检测相机32的固定座33。端面检测相机32和检测台31之间有光源34。检测台31包括旋转气缸311、底座312及由压紧气缸313和与其活塞杆连接的橡胶压头314组成压紧装置，底座312置于旋转气缸311的上端，压紧气缸311倾斜连接于底座312的上侧，底座312对应压紧气缸311的倾斜侧有V型工作槽315，V型工作槽315的长度方向与端面检测相机32垂直设置，待检测的棒材置于该槽口中通过橡胶压头314压紧。旋转气缸311采用九十度旋转气缸。

工作原理如下：驱动电机11带动凸轮12旋转，凸轮12带动连杆13依次进行托举、前移、下降、返回周期性动作，连杆13上的托叉14将待检测的棒材依次送往柱面检测机构2和端面检测机构3进行相应位置的检测。进行柱面检测时，启动步进电机24使其带动橡胶辊轮27旋转，橡胶辊轮27带动棒材旋转的同时控制柱面检测相机21以一定的频率连续拍照，将棒材柱面外观以图像记录下来。柱面检测相机21记录的一系列照片按顺序拼接即为棒材柱形外观的展开视图，便于快捷分析柱面缺陷。柱面检测完成后托叉14将棒材送至端面检测机构3的V型工作槽315中，先控制压紧气缸313动作使橡胶压头314压紧棒材，然后通过旋转气缸311控制检测台31旋转90度，通过两侧的端面检测相机32同时记录下待检棒材两侧端面的外观缺陷。通过改变旋转气缸311的进气口控制检测台31逆向旋转90度回到初始位置为下一次检测做好准备。三个相机记录的棒材外观图像通过计算机分析处理得出棒材的整体外观信息，判断该棒材是否有外观缺陷后发出下一步工作指令。

具体操作时，为了保证整个棒材柱面的外观不出现漏检和丢失的部分，橡胶辊轮27设计成带动待检棒材旋转一圈半。

本发明还适用于直径在3mm～4mm、长度在10mm～50mm范围内其他材料制造的圆柱形产品的外观检测。

Claims (7)

1.一种圆柱形棒材外观自动检测装置，其特征在于：该检测装置包括柱面检测机构、端面检测机构和凸轮转运机构；柱面检测机构包括柱面检测相机及其固定架、平行光源、棒材放置架及驱动棒材旋转的驱动机构；棒材放置架安装于固定架的相对侧、柱面检测相机的下方；平行光源位于固定架侧和棒材放置架水平相对；端面检测机构包括检测台及对称布置于检测台两侧的端面检测相机及固定端面检测相机的固定座，检测台和两侧端面检测相机之间各安装有一个光源；凸轮转运机构包括驱动电机、凸轮、连杆和托叉，驱动电机的输出轴与凸轮连接，托叉固定于连杆上，连杆与凸轮的外沿接触，驱动电机带动凸轮旋转，凸轮带动连杆依次进行托举、前移、下降、返回周期性动作，连杆上的托叉将棒材依次送往柱面检测机构和端面检测机构处进行相应的检测；所述棒材放置架包括支座及支座上由硬质合金棒材作为固定轨道组成的支撑斜面，支撑斜面的上方有固定于支座上的橡胶辊轮硬质合金棒材与橡胶辊轮的布置方向垂直，待检的圆柱形棒材沿橡胶辊轮平行方向置于支撑斜面和橡胶辊轮之间，橡胶辊轮和待检的圆柱形棒材接触，通过橡胶辊轮和棒材之间的摩擦力使待检的圆柱形棒材旋转；橡胶辊轮的一端有连接轴。

2.如权利要求1所述的圆柱形棒材外观自动检测装置，其特征在于：所述驱动机构为步进电机，其输出轴通过皮带轮及皮带与所述橡胶辊轮的连接轴连接。

3.如权利要求1所述的圆柱形棒材外观自动检测装置，其特征在于：所述柱面检测相机通过有滑槽的固定座连接于固定架上。

4.如权利要求1所述的圆柱形棒材外观自动检测装置，其特征在于：所述检测台包括旋转气缸、底座及压紧装置；底座置于旋转气缸的上端，压紧装置倾斜连接于底座的上侧，底座对应压紧装置的倾斜侧有V型工作槽，棒材置于该V型工作槽中通过压紧装置压紧。

5.如权利要求4所述的圆柱形棒材外观自动检测装置，其特征在于：所述旋转气缸为九十度旋转气缸。

6.如权利要求4所述的圆柱形棒材外观自动检测装置，其特征在于：所述压紧装置包括压紧气缸和与压紧气缸活塞杆连接的橡胶压头。

7.如权利要求4所述的圆柱形棒材外观自动检测装置，其特征在于：所述V型工作槽的长度方向与所述端面检测相机垂直设置。