CN105783844A - 机械零件几何量检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机械零件几何量检测装置，包括数据采集平台和测量控制系统。被测机械零件装夹于数据采集平台上，利用LED光直射被测件，并采用CCD图像传感器获取被测件投影图像信号，然后将图像信号经信号调理电路进行处理，数据采集卡进行采集，随后传输到上位机；安装于上位机内的由LabVIEW软件编写的误差分离模块采用“53H”算法和小波分析算法对图像采集卡采集到的数据中由外界干扰带来的信号噪声进行分离和剔除，然后利用可视化处理模块和形位误差评定模块进行后续数据处理分析，从而得到被测机械零件的几何量数据。本发明体积小，结构简单紧凑，易于装卸，测量结果具有很好的稳定性和较高的精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械零部件几何量检测装置，适用于对采煤机械关键零部件几何量检测的装置。
技术背景
作为煤炭机械化开采的主要设备，采煤机械的可靠性显得尤为重要，而担任传动的大尺寸关键零部件是保证采煤机械可靠性的关键部件之一，因此关键零部件几何量检测研究尤其重要。随着计算机测控技术的发展，几何量检测研究技术逐渐演变成一种集光学、电子和计算机的视觉检测综合技术。国内学者对视觉检测也做了相关的研究，并将视觉检测应用到机械零件的检测中，但是相关的研究大多对图像处理中信号处理不够深入，而且对大型关键零部件的视觉测量受CCD图像传感器检测尺寸的限制，未能广泛应用。因此，急需一种能够准确处理大型关键部件的视觉检测装置。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提出采煤机关键零部件可视化检测装置，以实现对采煤机关键零部件的准确检测。
技术方案：一种机械零件几何量检测装置，包括数据采集平台和测量控制系统，所述的数据采集平台包括工作台（1）、零件夹持单元、零件旋转单元、移动单元支撑架（2）和十字运动平台；所述的零件夹持单元包括液压缸（12）、顶尖（11）、顶爪（8）、旋转杆（7）、顶爪固定立柱（6）和顶尖固定立柱（13）；所述的顶爪固定立柱（6）和顶尖固定立柱（13）垂直固定在工作台（1）上；所述的液压缸（12）一端固定在顶尖固定立柱（13）上，另一端与顶尖（11）联接；所述的零件旋转单元由步进电机（5）、联轴器（4）和轴承组成；所述的旋转杆（7）通过轴承垂直固定于顶爪固定立柱（6）上，旋转杆（7）一端与顶爪（8）联接，另一端与联轴器（4）联接；联轴器（4）的剩余一端联接步进电机（5）；所述机械零件（10）固定于顶尖（11）和顶爪（8）之间；所述的移动单元支撑架（2）固定于工作台（1）上；所述的十字运动平台由十字型布置的两套线性模组（3-2）、（3-4）组成，线性模组（3-2）、（3-4）分别与步进电机（3-1）、（3-3）联接；所述的线性模组（3-2）固定于移动单元支撑架（2）上。
所述的测量控制系统包括CCD图像传感器（9）、信号调理电路、图像采集卡、稳压电源、上位机和AVR单片机系统。
所述的顶尖（11）的回转几何中心线与顶爪（8）的回转几何中心线重合；所述的CCD图像传感器（9）的测头投射几何中心线与顶尖（11）的回转几何中心线、顶爪（8）的回转几何中心线在同一水平平面内且与顶尖（11）的回转几何中心线、顶爪（8）的回转几何中心线垂直。
所述的CCD图像传感器（9）固定于线性模组（3-4）上；所述的信号调理电路一端与CCD图像传感器（9）联接，另一端与图像采集卡联接；所述的上位机内安装图像采集卡和LabVIEW软件；所述的AVR单片机系统一端与上位机联接，另一端与步进电机联接。
所述的AVR单片机系统通过控制零件旋转单元的步进电机（4）使机械零件（10）旋转，每旋转45度后停止，CCD图像传感器（9）采集一次图像信号，共旋转4次。
所述的信号调理电路由信号放大器、滤波电路和AD574模数转换器组成；所述的CCD图像传感器（9）采集过来的数据信号不能直接进行数据分析和形位误差评定，需要通过信号调理电路对图像信号进行处理，AD574模数转换器将信号变成数字量并经图像采集卡采集数据；安装于上位机内的由LabVIEW软件编写的误差分离模块采用“53H”算法和小波分析算法对图像采集卡采集到的数据中由外界干扰带来的信号噪声进行分离和剔除，然后利用可视化处理模块和形位误差评定模块进行后续数据处理分析。
有益效果：本发明将虚拟仪器技术应用于传统测试仪器，实现仪器的虚拟化，将不同功能的模块组合成满足要求的专业功能仪器。虚拟仪器以软件替代硬件，其移值、改进和功能扩展方便，随着相关软硬件研究和发展，在仪器智能化和网络化等方面将会有更广阔的前景。虚拟仪器技术的使用既缩短研发周期，又节约成本，具有很好的实用价值和经济价值。非常适用于一些高精度要求的回转体零件圆度误差的测量数据处理。结合新一代产品几何量技术规范，利用先进的数据采集仪器和符合形位误差定义的计算模型，完成采煤机回转体零件形位误差检测系统的开发，该测量系统具有测量信号的直观图形显示。根据误差的幅度和频率特征采用多级误差分离的误差分离方法，能够很好地解决形位误差检测过程中的误差分离问题，使该检测系统计算结果具有很好的稳定性和较高的精度。本发明结构简单紧凑，易于装卸，体积小，可靠性高。
附图说明
图1是数据采集平台示意图。
图2是可视化处理模块和形位误差评定模块。
图中：1、工作台；2、移动单元支撑架；3-1、步进电机；3-2、线性模组；3-3、步进电机；3-4、线性模组；4、联轴器；5、步进电机；6、顶爪固定立柱；7、旋转杆；8、顶爪；9、CCD图像传感器；10、机械零件；11、顶尖；12、液压缸；13、顶尖固定立柱。
具体实施方式
下面结合附图1和2对本发明的实例作进一步的描述。
本发明的采煤机关键零件的检测装置，包括数据采集平台和测量控制系统，数据采集平台包括工作台1、零件夹持单元、零件旋转单元、移动单元支撑架2和十字运动平台；零件夹持单元包括液压缸12、顶尖11、顶爪8、旋转杆7、顶爪固定立柱6和顶尖固定立柱13；顶爪固定立柱6和顶尖固定立柱13垂直固定在工作台1上；液压缸12一端固定在顶尖固定立柱13上，另一端与顶尖11联接；零件旋转单元由步进电机5、联轴器4和轴承组成；旋转杆7通过轴承垂直固定于顶爪固定立柱6上，旋转杆7一端与顶爪8联接，另一端与联轴器4联接；联轴器4的剩余一端联接步进电机5；机械零件10固定于顶尖11和顶爪8之间；移动单元支撑架2固定于工作台1上；十字运动平台由十字型布置的两套线性模组3-2、3-4组成，线性模组3-2、3-4分别与步进电机3-1、3-3联接；线性模组3-2固定于移动单元支撑架2上。
测量控制系统包括CCD图像传感器9、信号调理电路、图像采集卡、稳压电源、上位机和AVR单片机系统。
顶尖11的回转几何中心线与顶爪8的回转几何中心线重合；CCD图像传感器9的测头投射几何中心线与顶尖11的回转几何中心线、顶爪8的回转几何中心线在同一水平平面内且与顶尖11的回转几何中心线、顶爪8的回转几何中心线垂直。
CCD图像传感器9固定于线性模组3-4上；信号调理电路一端与CCD图像传感器9联接，另一端与图像采集卡联接；上位机内安装图像采集卡和LabVIEW软件；AVR单片机系统一端与上位机联接，另一端与步进电机联接。
AVR单片机系统通过控制零件旋转单元的步进电机4使机械零件10旋转，每旋转45度后停止，CCD图像传感器9采集一次图像信号，共旋转4次。
信号调理电路由信号放大器、滤波电路和AD574模数转换器组成；CCD图像传感器9采集过来的数据信号不能直接进行数据分析和形位误差评定，需要通过信号调理电路对图像信号进行处理，AD574模数转换器将信号变成数字量并经图像采集卡采集数据；安装于上位机内的由LabVIEW软件编写的误差分离模块采用“53H”算法和小波分析算法对图像采集卡采集到的数据中由外界干扰带来的信号噪声进行分离和剔除，然后利用可视化处理模块和形位误差评定模块进行后续数据处理分析。
使用此装置测量机械零件10时，首先启动液压缸12，液压缸12推动顶尖11，从而将机械零件10装夹于顶尖11和顶爪8之间，同时保证机械零件的回转几何中心线与顶尖11和顶爪8的回转几何中心线重合。然后，AVR单片机系统驱动十字运动平台上的步进电机3-1和3-3，步进电机3-1和3-3分别驱动线性模组3-2和3-4，带动CCD图像传感器（9）到达机械零件指定的测量位置，随后AVR单片机系统驱动零件旋转单元的步进电机4使机械零件10旋转，每旋转45度后停止，CCD图像传感器9采集一次图像信号，共旋转4次，采集到4次数据。CCD图像传感器9采集过来的数据信号通过信号调理电路进行降噪、放大和滤波处理，通过AD574模数转换器将信号变成数字量并经图像采集卡采集数据。安装于上位机内的由LabVIEW软件编写的误差分离模块采用“53H”算法和小波分析算法对图像采集卡采集到的数据中由外界干扰带来的信号噪声进行分离和剔除，然后利用可视化处理模块和形位误差评定模块进行后续数据处理分析，从而得到被测机械零件的几何量数据。
Claims (6)
1.一种机械零件几何量检测装置，包括数据采集平台和测量控制系统，其特征在于：所述的数据采集平台包括工作台（1）、零件夹持单元、零件旋转单元、移动单元支撑架（2）和十字运动平台；所述的零件夹持单元包括液压缸（12）、顶尖（11）、顶爪（8）、旋转杆（7）、顶爪固定立柱（6）和顶尖固定立柱（13）；所述的顶爪固定立柱（6）和顶尖固定立柱（13）垂直固定在工作台（1）上；所述的液压缸（12）一端固定在顶尖固定立柱（13）上，另一端与顶尖（11）联接；所述的零件旋转单元由步进电机（5）、联轴器（4）和轴承组成；所述的旋转杆（7）通过轴承垂直固定于顶爪固定立柱（6）上，旋转杆（7）一端与顶爪（8）联接，另一端与联轴器（4）联接；联轴器（4）的剩余一端联接步进电机（5）；所述机械零件（10）固定于顶尖（11）和顶爪（8）之间；所述的移动单元支撑架（2）固定于工作台（1）上；所述的十字运动平台由十字型布置的两套线性模组（3-2）、（3-4）组成，线性模组（3-2）、（3-4）分别与步进电机（3-1）、（3-3）联接；所述的线性模组（3-2）固定于移动单元支撑架（2）上。
2.根据权利要求1所述的一种机械零件几何量检测装置，其特征在于：所述的测量控制系统包括CCD图像传感器（9）、信号调理电路、图像采集卡、稳压电源、上位机和AVR单片机系统。
3.根据权利要求1所述的一种机械零件几何量检测装置，其特征在于：所述的顶尖（11）的回转几何中心线与顶爪（8）的回转几何中心线重合；所述的CCD图像传感器（9）的测头投射几何中心线与顶尖（11）的回转几何中心线、顶爪（8）的回转几何中心线在同一水平平面内且与顶尖（11）的回转几何中心线、顶爪（8）的回转几何中心线垂直。
4.根据权利要求1所述的一种机械零件几何量检测装置，其特征在于：所述的CCD图像传感器（9）固定于线性模组（3-4）上；所述的信号调理电路一端与CCD图像传感器（9）联接，另一端与图像采集卡联接；所述的上位机内安装图像采集卡和LabVIEW软件；所述的AVR单片机系统一端与上位机联接，另一端与步进电机联接。
5.根据权利要求1所述的一种机械零件几何量检测装置，其特征在于：所述的AVR单片机系统通过控制零件旋转单元的步进电机（4）使机械零件（10）旋转，每旋转45度后停止，CCD图像传感器（9）采集一次图像信号，共旋转4次。
6.根据权利要求1所述的一种机械零件几何量检测装置，其特征在于：所述的信号调理电路由信号放大器、滤波电路和AD574模数转换器组成；所述的CCD图像传感器（9）采集过来的数据信号不能直接进行数据分析和形位误差评定，需要通过信号调理电路对图像信号进行处理，AD574模数转换器将信号变成数字量并经图像采集卡采集数据；安装于上位机内的由LabVIEW软件编写的误差分离模块采用“53H”算法和小波分析算法对图像采集卡采集到的数据中由外界干扰带来的信号噪声进行分离和剔除，然后利用可视化处理模块和形位误差评定模块进行后续数据处理分析。
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