CN106216256A - 一种气弹簧杆多工位自动检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气弹簧杆多工位自动检测设备，包括：机架及上位机控制系统，上料机构，推料机构，第一工位，第二工位。所述第二工位包括同轴环形光源、用于采集图像信息的若干工业相机及连接件；所述工业相机沿所述同轴环形光源圆周方向均匀设置，通过连接块固定在所述机架上，采集气弹簧杆的圆周表面图像；分选出料机构；所述分选出料机构包括合格出料区、气弹簧杆工件的次品出料区以及分选装置。所述分选装置与所述上位机控制系统连接，根据检测结果，将第一工位和/或第二工位输出的气弹簧杆工件推入次品出料区或合格出料区中。其实现了对生产线上的气弹簧杆杆尺寸及表面缺陷的非接触无损自动检测。

Description

一种气弹簧杆多工位自动检测设备

技术领域

本发明涉及自动化检测技术领域，尤其涉及一种气弹簧杆多工位自动检测设备。

背景技术

气弹簧(gas spring)是一种可以起支撑、缓冲、制动、高度调节及角度调节等功能的配件。它在医疗设备、汽车、家具、纺织设备、加工行业等领域都得到了广泛地应用。高质量的气弹簧产品应具有良好的密封性(不滴漏) 、内阻小(压缩力小)且有足够的回弹力、适宜的回弹速度、足够的锁紧力等。因此对其弹簧杆质量要求很高。

在工业生产线上，为了满足生产速度和产品质量的要求，需要配合生产线上的各个流程做好外观、尺寸等性能指标的检测。现有的检测方法为人工手动检测。对于气弹簧杆这种参数多、外观缺陷不明显的对象来说，人工检测气弹簧杆表面缺陷是通过手摸、目视、光照反射、光照投影等方法进行检查。而人工检测气弹簧杆尺寸参数则采用传统“冶具式”测量，同一种型号的气弹簧杆尺寸检测需要约10套夹具进行测量，当测量不同尺寸类型的气弹簧活塞杆时，还需要设计不同的夹具。上述的手工检测方法效率低，并且冶具与产品间存在间隙，检测过程中会产生较大误差。

另外，在大批量工业生产过程中，采用人工检查产品的方法效率低且精度不高，容易误检漏检情况。

因此，现有技术还有待发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种气弹簧杆多工位自动检测设备，旨在解决现有的人工进行气弹簧杆尺寸和表面检测时效率较低，存在较大误差的问题。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种气弹簧杆多工位自动检测设备，包括机架及上位机控制系统，其中，还包括：

一上料机构；待检测气弹簧杆工件由所述上料机构送入推料机构的入料槽中；

一推料机构，所述推料机构将放置于入料槽的待检测气弹簧杆工件推进至用于进行尺寸检测的第一工位中；尺寸检测合格后的气弹簧杆工件由所述推料机构推入用于进行表面缺陷检测的第二工位中；

第二工位，所述第二工位包括同轴环形光源、用于采集图像信息的若干工业相机及连接件；

所述同轴环形光源固定在所述机架上，均匀照射所述工业相机的图像采集区域；所述工业相机沿所述同轴环形光源圆周方向均匀设置，通过连接块固定在所述机架上，采集气弹簧杆的圆周表面图像；

一分选出料机构；所述分选出料机构包括容纳检测合格的气弹簧杆工件的合格出料区、容纳检测不合格的气弹簧杆工件的次品出料区以及分选装置；

所述分选装置与所述上位机控制系统连接，根据检测结果，将第一工位和/或第二工位输出的气弹簧杆工件推入次品出料区或合格出料区中。

所述的气弹簧杆多工位自动检测设备，其中，所述第一工位包括：采集气弹簧杆尺寸图像的相机模块、背光光源模块以及调整相机模块位置的相机调节装置；

所述相机模块通过相机调节装置与所述机架连接，设置于待检测气弹簧杆工件的正上方；所述背光光源模块设置于待检测气弹簧杆工件的下方，与相机模块的镜头相对设置；

所述相机模块与所述上位机控制系统连接，传输采集的气弹簧杆尺寸图像。

所述的气弹簧杆多工位自动检测设备，其中，所述背光光源模块包括背光光源、光源固定块以及连接杆；

所述背光光源固定在所述光源固定块上；光源固定块通过所述连接杆与机架固定连接。

所述的气弹簧杆多工位自动检测设备，其中，所述背光光源模块为白色LED平行背光照明光源；所述相机模块的镜头为远心镜头。

所述的气弹簧杆多工位自动检测设备，其中，所述相机调节装置包括：

固定第一相机模块的相机支架；

一Y轴滑轨及与所述Y轴滑轨相配合的Y轴滑块；所述相机支架通过一Z轴微调丝杆与所述Y轴滑块连接；随Y轴滑块的移动，调整在Y轴方向的位置；所述Z轴微调丝杆设置在Y轴滑块上，与所述相机支架固定连接，调整相机支架在Z轴方向的位置；

固定所述Y轴滑轨的Y轴支架；所述Y轴支架上还设置有调整Y轴滑轨在X轴方向上的位置的X轴微调丝杆。

所述的气弹簧杆多工位自动检测设备，其中，所述工业相机设置为4个，每个工业相机间隔90°，沿待检测气弹簧杆的表面圆周方向设置。

所述的气弹簧杆多工位自动检测设备，其中，所述分选装置包括：一传送皮带，所述合格出料区及次品出料区分别设置于传送皮带的两侧，第二工位的输出端为所述传送皮带；设置在传送皮带上的气动推杆，所述气动推杆与分料气缸连接，将传送皮带上放置的气弹簧杆工件推向合格出料区或次品出料区；控制气动推杆的光电开关，所述光电开关设置在气动推杆的顶部。

所述的气弹簧杆多工位自动检测设备，其中，所述推料机构步进式推进待检测气弹簧杆工件，所述工业相机依次采集对应的预定气弹簧杆工件的轴向长度的圆周表面图像。

所述的气弹簧杆多工位自动检测设备，其中，所述预定的轴向长度为10mm。

有益效果：本发明提供的一种气弹簧杆多工位自动检测设备，利用机器视觉检测技术，实现了对生产线上的气弹簧杆杆尺寸及表面缺陷的非接触无损自动检测，整个检测过程为自动化操作过程，检测效率高，检测的精度和稳定性均能够得到很好的保障，相对于传统的多工位检测，节省了空间，减少了设备成本，提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明具体实施例的气弹簧杆多工位自动检测设备的侧面立体结构示意图。

图2为图1的A部分的放大示意图。

图3为本发明具体实施例的气弹簧杆多工位自动检测设备的前侧面的立体结构示意图。

图4为本发明具体实施例的气弹簧杆多工位自动检测设备的系统框图。

图5为本发明具体实施例的气弹簧杆多工位自动检测设备的后侧方局部结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种气弹簧杆多工位自动检测设备。为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明具体实施例中，所述气弹簧杆多工位自动检测设备包括：机架10及上位机控制系统。其中，如图1所示，其机械部分结构还包括：上料机构100，推料机构200，第一工位300，第二工位400以及分选出料机构500。在实际应用过程中，所述气弹簧杆多工位自动检测设备可以通过上料机构100与生产线结合，实现在线检测。

实际运行过程中，待检测气弹簧杆工件由所述上料机构100送入推料机构200的入料槽210中。推料机构200将工件向前推进至用于进行尺寸检测的第一工位300中，进行尺寸检测。经过第一工位的尺寸检测合格后的气弹簧杆工件进一步由所述推料机构200推入用于进行表面缺陷检测的第二工位400中。

具体的，所述第一工位300可以包括依次设置的检测气弹簧杆工件螺纹端尺寸的第一尺寸检测单元310以及检测气弹簧杆工件铆端尺寸的第二尺寸检测单元320；分别对工件的螺纹端尺寸和铆端尺寸进行检测，当然也可以根据实际要求设置对应数量的尺寸检测单元。

如图3所示，所述第二工位400包括同轴环形光源410、用于采集图像信息的若干工业相机420及连接件430。

所述同轴环形光源410固定在所述机架10上，均匀照射所述工业相机的图像采集区域。所述工业相机420沿所述同轴环形光源圆周方向均匀设置，通过连接块固定在所述机架上，采集气弹簧杆的圆周表面图像。采集获得的图像可以传输至上位机控制系统中，通过机器视觉检测技术（包括边缘检测、特征提取等），完成对气弹簧杆的表面缺陷检测。

具体的，如图3所示，所述工业相机可以设置为4个，每个工业相机间隔90°，沿待检测气弹簧杆的表面圆周方向设置，采集气弹簧杆的圆周表面图像。

检测完成后的气弹簧杆工件由分选出料机构完成最终的输出。如图3所示，所述分选出料机构500包括容纳检测合格的气弹簧杆工件的合格出料区510、容纳检测不合格的气弹簧杆工件的次品出料区520以及分选装置530。

所述分选装置530与所述上位机控制系统连接，根据检测结果，将第一工位和/或第二工位输出的气弹簧杆工件推入次品出料区或合格出料区中，完成分拣操作，将合格和不合格次品分别放置。

具体的，如图2所示，所述第一尺寸检测单元310包括：采集铆端尺寸图像的第一相机模块311、第一背光光源模块312以及调整第一相机模块位置的相机调节装置313。

所述第一相机模块311通过相机调节装置313与所述机架10连接，设置于待检测气弹簧杆工件的正上方。所述第一背光光源模块312设置于待检测气弹簧杆工件的下方，与第一相机模块的镜头相对设置，保证第一相机模块采集的图像质量，以便于进行后续的图像处理操作。

所述第一相机模块311与所述上位机控制系统连接，传输采集的铆端尺寸图像，从而完成铆端尺寸检测。

更具体的，如图2所示，所述第一背光光源模块312包括第一背光光源3121、光源固定块3122以及连接杆3123。所述第一背光光源3121固定在所述光源固定块3122上，光源固定块3122通过所述连接杆3122与机架10固定连接。

较佳的是，所述第一背光光源模块312为白色LED平行背光照明光源，所述第一相机模块的镜头为远心镜头。采用上述配合设置，能够保证获取的气弹簧杆工件的轮廓图像不会出现透视变形的情况，从而实现较高的尺寸检测精确度。

在本发明的具体实施例中，如图2所示，所述相机调节装置313可以包括：固定第一相机模块的相机支架3131，一Y轴滑轨3132，与所述Y轴滑轨相配合的Y轴滑块3133，Z轴微调丝杆3134，Y轴支架3135以及X轴微调丝杆3136。

所述相机支架3131通过Z轴微调丝杆3134与所述Y轴滑块3133连接。所述Z轴微调丝杆设置在Y轴滑块上，与所述相机支架固定连接，实际操作过程中，可以通过Z轴微调丝杆来调整相机支架在Z轴方向上的位置。

相机支架3131还可以随Y轴滑块的移动，调整其在Y轴方向的位置。Y轴滑轨固定在Y轴支架上。X轴微调丝杆设置在所述Y轴支架上，从而调整Y轴滑轨在X轴方向上的位置。

上述相机调节装置313，可以实现相机模块位置在三轴方向上的调整。在实际使用过程中，可以根据气弹簧杆的型号、相机模块的具体参数等实际情况对相机模块的位置进行调整，从而更好的适应不同的使用要求，具有更好的适用性。

应当说明的是，所述第一尺寸检测单元310及第二尺寸检测单元320可以采用相同的结构，分别沿气弹簧杆的轴向延伸方向设置，采集对应的螺纹端或者铆端清晰图像，完成尺寸检测操作。

具体的，如图3所示，所述分选装置530包括：一传送皮带531，气动推杆532，分料气缸533以及光电开关534。

所述合格出料区510及次品出料区520分别设置于传送皮带的两侧。第二工位的输出端与所述传送皮带531连接，完成检测后的气弹簧杆由推料机构推出至传送皮带531上。

所述气动推杆532与分料气缸533连接，分别设置于传送皮带的两侧，将传送皮带上放置的气弹簧杆工件推出至合格出料区或次品出料区中。所述光电开关534设置在气动推杆532的顶部，控制气动推杆运行。

在自动化检测过程中，上位机控制系统根据第一工位和第二工位的检测结果，控制对应一侧的气动推杆将检测合格的气弹簧杆推至合格出料区中，将检测不合格的气弹簧杆推至次品出料区中。当然，若在第一工位进行尺寸检测后，已经显示气弹簧杆的不合格，则由推料机构直接将气弹簧杆推至分选装置中，并送入次品出料区中，无需继续进行第二工位的表面缺陷检测。

由于气弹簧杆工件的轴向长度较长，第二工位的工业相机能够采集的数据图像区域存在着宽度的限制。

因此，在较佳实施例中，所述推料机构步进式推进待检测气弹簧杆工件，围绕气弹簧杆工件设置的4个工业相机逐次的采集对应的预定气弹簧杆工件的轴向长度的圆周表面图像，直至整个气弹簧杆工件的圆周表面图像均采集完毕。具体的，所述预定的轴向长度为10mm。即每次都采集气弹簧杆工件10mm长的表面图像，并通过上位机控制系统进行判断。当然，若在某次检测过程中，上位机控制系统检测到气弹簧杆工件存在表面缺陷时，即可停止检测，由推料机构将气弹簧杆直接推出至分选装置中。

更具体的，如图5所示，所述推料机构200可以包括：推料导向滑轨210，推料滑块220，驱动电机240以及皮带传动装置230。推料滑块220与驱动电机240之间通过皮带传动装置230连接。在驱动电机240的驱动下，沿推料导向滑轨往复移动，推动气弹簧杆工件进入到各个工位中，执行对应的检测操作。

所述入料机构100包括：容纳若干气弹簧杆工件的入料板110，推出气弹簧杆工件的前推气缸120以及入料中心导槽130。

所述入料板110设置在推料导向滑轨的一侧，前推气缸120将气弹簧杆工件推出。推出的待检测工件通过所述入料中心导槽130的导向作用，进入到所述推料导向滑轨的预定位置，完成供料操作。

如图4所示，为本发明所述气弹簧杆多工位自动检测设备的具体实施例的系统框图。上位机控制系统A10包括工业级计算机A11，其通过1394总线分别与第一工位和第二工位的相机模块连接，传输图像数据。

所述上位机控制系统A10通过485总线与PLC控制器通信连接，通过PLC控制器A12控制各个机构的动作执行，输出相应的触发信号，运动控制信号，位置进料信号或者分选结果信号等，与上述机械结构装置相配合，完成气弹簧杆工件的自动化检测。

综上所述，上述自动检测设备能够进行气弹簧杆杆尺寸及表面缺陷自动检测，通过相机调节装置调整相机模块位置，以适用于对不同尺寸的气弹簧杆杆进行自动检测。其取代了原来可靠性低、效率低的人工检测，使原来复杂的检测过程能在一台检测设备自动完成。相对于传统的人工检测方法，提高了检测精度、检测效率、降低了人工成本。

而且通过不同的光源以及六台工业相机巧妙紧凑的位置设置，实现了多光源多相机检测。通过对光源的集成、工业相机的驱动以及滑轨推料系统的驱动，实现了对气弹簧杆杆尺寸及表面缺陷的自动检测，相对于传统的多工位检测，节省了空间，减少了设备成本，提高了工作效率。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及本发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种气弹簧杆多工位自动检测设备，包括机架及上位机控制系统，其特征在于，还包括：

一上料机构；待检测气弹簧杆工件由所述上料机构送入推料机构的入料槽中；

一推料机构，所述推料机构将放置于入料槽的待检测气弹簧杆工件推进至用于进行尺寸检测的第一工位中；尺寸检测合格后的气弹簧杆工件由所述推料机构推入用于进行表面缺陷检测的第二工位中；

第二工位，所述第二工位包括同轴环形光源、用于采集图像信息的若干工业相机及连接件；

所述同轴环形光源固定在所述机架上，均匀照射所述工业相机的图像采集区域；所述工业相机沿所述同轴环形光源圆周方向均匀设置，通过连接块固定在所述机架上，采集气弹簧杆的圆周表面图像；

一分选出料机构；所述分选出料机构包括容纳检测合格的气弹簧杆工件的合格出料区、容纳检测不合格的气弹簧杆工件的次品出料区以及分选装置；

所述分选装置与所述上位机控制系统连接，根据检测结果，将第一工位和/或第二工位输出的气弹簧杆工件推入次品出料区或合格出料区中。

2.根据权利要求1所述的气弹簧杆多工位自动检测设备，其特征在于，所述第一工位包括：采集气弹簧杆尺寸图像的相机模块、背光光源模块以及调整相机模块位置的相机调节装置；

所述相机模块通过相机调节装置与所述机架连接，设置于待检测气弹簧杆工件的正上方；所述背光光源模块设置于待检测气弹簧杆工件的下方，与相机模块的镜头相对设置；

所述相机模块与所述上位机控制系统连接，传输采集的气弹簧杆尺寸图像。

3.根据权利要求2所述的气弹簧杆多工位自动检测设备，其特征在于，所述背光光源模块包括背光光源、光源固定块以及连接杆；

所述背光光源固定在所述光源固定块上；光源固定块通过所述连接杆与机架固定连接。

4.根据权利要求2所述的气弹簧杆多工位自动检测设备，其特征在于，所述背光光源模块为白色LED平行背光照明光源；所述相机模块的镜头为远心镜头。

5.根据权利要求2所述的气弹簧杆多工位自动检测设备，其特征在于，所述相机调节装置包括：

固定相机模块的相机支架；

一Y轴滑轨及与所述Y轴滑轨相配合的Y轴滑块；所述相机支架通过一Z轴微调丝杆与所述Y轴滑块连接；随Y轴滑块的移动，调整在Y轴方向的位置；

所述Z轴微调丝杆设置在Y轴滑块上，与所述相机支架固定连接，调整相机支架在Z轴方向的位置；

固定所述Y轴滑轨的Y轴支架；所述Y轴支架上还设置有调整Y轴滑轨在X轴方向上的位置的X轴微调丝杆。

6.根据权利要求1所述的气弹簧杆多工位自动检测设备，其特征在于，所述工业相机设置为4个，每个工业相机间隔90°，沿待检测气弹簧杆的表面圆周方向设置。

7.根据权利要求1所述的气弹簧杆多工位自动检测设备，其特征在于，所述分选装置包括：

一传送皮带，所述合格出料区及次品出料区分别设置于传送皮带的两侧，第二工位的输出端为所述传送皮带；

设置在传送皮带上的气动推杆，所述气动推杆与分料气缸连接，将传送皮带上放置的气弹簧杆工件推向合格出料区或次品出料区；

控制气动推杆的光电开关，所述光电开关设置在气动推杆的顶部。

8.根据权利要求1所述的气弹簧杆多工位自动检测设备，其特征在于，所述推料机构步进式推进待检测气弹簧杆工件，所述工业相机依次采集对应的预定气弹簧杆工件的轴向长度的圆周表面图像。

9.根据权利要求1所述的气弹簧杆多工位自动检测设备，其特征在于，所述预定的轴向长度为10mm。