CN105783851B - 一种粗糙度检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粗糙度检测系统及检测方法，包括运动模块、检测模块、工控机、压力传感器模块；所述运动模块包括机械手控制器和机械手，所述机械手控制器通过以太网接收工控机指令控制六自由度机械手运动。本发明提供一种粗糙度检测装置及检测方法，利用机械手进行叶片的粗糙度测量能提高检测过程的智能化程度并提高检测效率,可从多角度对工件进行在线实时测量。

Description

一种粗糙度检测系统及检测方法

技术领域

本发明涉及一种粗糙度检测系统及检测方法，属于检测技术领域。

背景技术

目前应用广泛的搭载粗糙度仪检测装置分为手持式和三坐标式。手持式侧糙度测量装置具有便携、测量灵活等优点，但需要人工操作，智能化程度不高并且效率低。三坐标式粗糙度测量装置是将测量仪与三坐标式运动机构相结合，具有高效、智能化等优点。但测量灵活性不够，面对类似涡轮叶片一类具有复杂构型的工件检测，难以实现一次装夹完成测量，多次装夹降低了测量效率。

在 “中国智能制造2025”以及德国“工业4.0”战略的推动下，工业机器人作为替代人力的重要工具也在不断向智能化方向发展。工业机器人作为典型的机电一体化数字化设备，被应用于搬运、汽车制造、医疗器械制造等行业。工业机器人相比三坐标具有成本低、灵活性好、环境适应能力强等优点。因此工业机器人搭载测量仪在工件检测领域具有良好的应用前景。

在对工件进行粗糙度检测时，测量仪探针要与工件表面完全贴合，一般采用机械手试教的方式能很方便得解决贴合问题。但在检测点很多时，试教的方式会降低检测效率。因此利用机械手标定结合压力传感器技术来实现高效测量。

发明内容

发明目的：为了克服上述问题，本发明提供一种粗糙度检测装置及检测方法，可从多角度对工件进行在线实时测量，提高检测过程的智能化程度并提高检测效率。

技术方案：本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种粗糙度检测系统，包括运动模块、检测模块、工控机和压力传感器模块；所述运动模块包括机械手控制器和机械手，所述机械手控制器通过以太网接收工控机指令控制机械手运动,所述机械手用于带动检测模块运动至检测点；

所述检测模块包括电磁驱动模块、粗糙度测量仪和CCD摄像头，所述工控机通过PCB控制板与电磁驱动模块传输信息，所述电磁驱动模块由所述工控机控制驱动粗糙度测量仪和CCD摄像头，所述CCD摄像头将实时获取的粗糙度测量仪屏幕显示数据通过USB连接传输至工控机，由工控机输出检测报告；

所述压力传感器模块包括贴片式压力传感器，用于判断粗糙度测量仪是否与测量表面贴合,并且通过PCB控制板与工控机保持实时通讯。

优选地，所述PCB控制板以F340单片机为核心。

优选地，采用上述粗糙度检测系统的测量步骤如下：

(3a)工控机通过机械手手动操作获得标定坐标，再自动生成控制器所需运动程序；

（3b）由工控机通过以太网传输控制程序至机械手控制器并启动机械手；

（3c）所述机械手根据指令运动至指定点，并将点信号反馈至工控机；

（3d）所述工控机通过PCB控制板向压力传感器模块发出实时通讯指令，启动压力传感器模块并由PCB控制板向工控机实时传输数据；

（3e）所述工控机通过压力信号判断测量仪是否贴合检测点，当检测点的压力值≥0.5N，则认为检测模块与检测点贴合，由工控机通过PCB控制板发送指令至电磁驱动模块，由电磁驱动模块驱动粗糙度测量仪开始测量，并由CCD摄像头将实时获取的粗糙度测量仪屏幕显示数据传输至工控机，若当检测点的压力值＜0.5N，则由工控机向机械手控制器发送调整信号，调整机械手的运动位置，并返回步骤（3d）；

（3f）一个检测点测量完成后，由工控机判断是否为最后一个检测点，若为最后一个检测点，则结束测量，若不是最后一个检测点，则返回步骤（3c）继续测量。

有益效果：本发明提供一种粗糙度检测系统及检测方法，采用机械手操作系统以及通过压力传感器，提高检测过程的智能化程度并提高检测效率,同时可从多角度对工件进行实时在线测量。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的工作流程图；

图3是本发明的系统结构图。

图中：六自由度机械手1、机械手控制器2、工控机3。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

如图1-3所示，一种粗糙度检测系统，包括运动模块、检测模块、工控机和压力传感器模块；所述运动模块包括机械手控制器和机械手，所述机械手控制器通过以太网接收工控机指令控制机械手运动,所述机械手用于带动检测模块运动至检测点；

所述检测模块包括电磁驱动模块、粗糙度测量仪和CCD摄像头，所述工控机通过PCB控制板与电磁驱动模块传输信息，所述电磁驱动模块由所述工控机控制驱动粗糙度测量仪和CCD摄像头，所述CCD摄像头将实时获取的粗糙度测量仪屏幕显示数据通过USB连接传输至工控机，由工控机输出检测报告；

所述压力传感器模块包括贴片式压力传感器，用于判断粗糙度测量仪是否与测量表面贴合,并且通过PCB控制板与工控机保持实时通讯。

优选地，所述PCB控制板以F340单片机为核心。

优选地，采用上述粗糙度检测系统的测量步骤如下：

(3a)工控机通过机械手手动操作获得标定坐标，再自动生成控制器所需运动程序；

（3b）由工控机通过以太网传输控制程序至机械手控制器并启动机械手；

（3c）所述机械手根据指令运动至指定点，并将点信号反馈至工控机；

（3d）所述工控机通过PCB控制板向压力传感器模块发出实时通讯指令，启动压力传感器模块并由PCB控制板向工控机实时传输数据；

（3e）所述工控机通过压力信号判断测量仪是否贴合检测点，当检测点的压力值≥0.5N，则认为检测模块与检测点贴合，由工控机通过PCB控制板发送指令至电磁驱动模块，由电磁驱动模块驱动粗糙度测量仪开始测量，并由CCD摄像头将实时获取的粗糙度测量仪屏幕显示数据传输至工控机，若当检测点的压力值＜0.5N，则由工控机向机械手控制器发送调整信号，调整机械手的运动位置，并返回步骤（3d）；

（3f）一个检测点测量完成后，由工控机判断是否为最后一个检测点，若为最后一个检测点，则结束测量，若不是最后一个检测点，则返回步骤（3c）继续测量。

1、系统硬件实现

本系统采用的机械手为史陶比尔机器人，该机器人支持VAL语言编程；本系统中检测模块和压力传感器模块与工控机之间的串口通讯由PCB控制板实现的。贴片式压力传感器能将压力信号转换为阻值变换，并且通过PCB控制板将阻值变化信号转换为电压信号，并进行AD转换获得压力值，与上位机进行实时通讯。同时PCB控制板以F340单片机为核心，连接电磁驱动模块和工控机，由PCB控制板响应工控机控制信号，从而驱动电磁铁来启动粗糙度测量仪检测。

2、系统的软件实现

本系统采用基于vs2010平台开发的软件，该软件在测量过程中实现的功能如下：

1）工件标定：通过机械手标定的方式获取待测工件在机械手笛卡尔坐标系下的位姿信息，

2）轨迹规划：且通过给定待测工件检测的关键点，在D-H法 建立的机器人坐标系统中，应用齐次变换矩阵建立机器人的运动学方程，计算出各关节角度公式，从而实现检测空间的运动要求，合理规划运动路径。

3）工业机器人仿真：在vs2010平台下通过OpenGL库构建机器人仿真系统。系统根据轨迹规划结果，将机器人的运动过程进行仿真，从而检验规划轨迹的可行性。

4）机械手离线编程：机械手的运动由机械手控制器直接控制，该软件将根据轨迹规划结果自动生成符合VAL语言规则的程序文件输入至机器手控制器中。

5）协调运作：

分别与机器人控制器、CCD摄像机、压力传感器通讯，从而 控制各线程间的协调运作，具体过程如下：

工控机与机械手控制器通过以太网连接，并通过TCP/IP协议实时接收来自机械手的到位信号。

机械手到位后，工控机通过串口通讯协议与PCB控制板通讯，从而启动压力传感器，实时获取压力信号。根据压力信号向机器人发送调整指令，保证测量仪与被测工件贴合。

确认测量仪与工件贴合后，工控机向PCB控制板发出启动电磁模块指令。使得粗糙度测量仪开始测量。

程序启动CCD摄像机，实时获取粗糙度测量仪的显示屏信息，直至粗糙度测量仪测量结束显示数据，运用图像识别技术将图像信息转换成可用数据。

6）数据处理：将采集的图像进行处理，获取检测数据并生成报表。

上述功能中，工件标定、轨迹规划、工业机器人仿真和机械手离线编程均属于检测前的准备环节，而协调运作和数据处理均属于检测环节。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种粗糙度检测系统的检测方法，利用一种粗糙度检测系统，包括运动模块、检测模块、工控机和压力传感器模块；所述运动模块包括机械手控制器和机械手，所述机械手控制器通过以太网接收工控机指令控制机械手运动,所述机械手用于带动检测模块运动至检测点；

所述检测模块包括电磁驱动模块、粗糙度测量仪和CCD摄像头，所述工控机通过PCB控制板与电磁驱动模块传输信息，所述电磁驱动模块由所述工控机控制驱动粗糙度测量仪和CCD摄像头，所述CCD摄像头将实时获取的粗糙度测量仪屏幕显示数据通过USB连接传输至工控机，由工控机输出检测报告；

所述压力传感器模块包括贴片式压力传感器，用于判断粗糙度测量仪是否与测量表面贴合,并且通过PCB控制板与工控机保持实时通讯；

其特征在于，测量步骤如下：

（a）工控机通过机械手手动操作获得标定坐标，再自动生成控制器所需运动程序；

（b）由工控机通过以太网传输控制程序至机械手控制器并启动机械手；

（c）所述机械手根据指令运动至指定点，并将点信号反馈至工控机；

（d）所述工控机通过PCB控制板向压力传感器模块发出实时通讯指令，启动压力传感器模块并由PCB控制板向工控机实时传输数据；

（e）所述工控机通过压力信号判断测量仪是否贴合检测点，当检测点的压力值≥0.5N，则认为检测模块与检测点贴合，由工控机通过PCB控制板发送指令至电磁驱动模块，由电磁驱动模块驱动粗糙度测量仪开始测量，并由CCD摄像头将实时获取的粗糙度测量仪屏幕显示数据传输至工控机，若当检测点的压力值＜0.5N，则由工控机向机械手控制器发送调整信号，调整机械手的运动位置，并返回步骤（d）；

（f）一个检测点测量完成后，由工控机判断是否为最后一个检测点，若为最后一个检测点，则结束测量，若不是最后一个检测点，则返回步骤（c）继续测量。

2.根据权利要求1所述的一种粗糙度检测系统的检测方法，其特征在于，所述PCB控制板以F340单片机为核心。