CN106694405B - 小型回转体工件旋转式高精度内螺纹检测自动分选装置及采用该装置的自动分选方法 - Google Patents

小型回转体工件旋转式高精度内螺纹检测自动分选装置及采用该装置的自动分选方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种小型回转体工件旋转式高精度内螺纹检测自动分选装置及采用该装置的方法，所述装置包括上料通道、第一视觉检测工位、翻转机构、螺纹通规检测机构、第二视觉检测机构、螺纹止规检测机构、高精度旋转分度盘、下料机构和基座。根据本发明所述的小型回转体工件旋转式高精度内螺纹检测自动分选装置，设备适应性强，用户可自定义分级，能够实现多工件多工位并行检测，大大的提高了检测效率。

Description

小型回转体工件旋转式高精度内螺纹检测自动分选装置及采 用该装置的自动分选方法
技术领域
本发明涉及机器人领域，特别涉及一种小型回转体工件旋转式高精度内螺纹检测自动分选装置及采用该装置的方法。
背景技术
目前，在现有技术中，对回转体工件的各项参数如外径、高度、垂直度、同心度等的检测，大多数利用人工手动对各项参数逐一检测，这样的检测效率是极低的，同时使企业的用人成本大大增加。同时在工件加工内螺纹时产生毛刺，也有可能出现螺纹深度不够、内螺纹孔与端面不垂直，或者由于设备长时间加工丝锥磨损导致加工螺纹不合格等问题，导致设备性能受到影响，甚至设备长时间运行出现人身安全问题。
有鉴于此，需要对现有技术进行改进，以满足目前对回转体工件的各项参数检测的使用要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种小型回转体工件旋转式高精度内螺纹检测自动分选装置及采用该装置的方法，所述设备简单易维护，成本降低，可实现多工件多工位并行检测，满足了小型回转体工件的检测要求。
为实现上述目的，发明提供如下技术方案：
一种小型回转体工件旋转式高精度内螺纹检测自动分选装置，包括上料通道、第一视觉检测工位、翻转机构、螺纹通规检测机构、第二视觉检测机构、螺纹止规检测机构、高精度旋转分度盘、下料机构和基座。
进一步的，基座为框架型结构，上料通道、第一视觉检测工位、翻转机构、螺纹通规检测机构、第二视觉检测机构、螺纹止规检测机构、高精度旋转分度盘设置在基座的大理石台面上，下料机构设置在基座的大理石台面下方的下料位置处。
本发明还提供一种小型回转体工件的自动分选方法，采用小型回转体工件旋转式高精度内螺纹检测自动分选装置，所述方法包括如下步骤：
步骤一：待检测工件通过上料通道的传送带上料，上料通道前端的激光对射管探测到工件到达抓取位置；
步骤二：高精度旋转分度盘下降，高精度旋转分度盘上1#取料爪抓取工件提升至分度盘上升位，在旋转至高精度旋转分度盘工作位置，高精度旋转分度盘下降至工作下降位置；
步骤三：第一视觉检测装置进行拍照检测工件外径和同心度，同时分度盘上2#和3#取料爪闭合夹持在本工位检测完工件；
步骤四：检测完成后高精度旋转分度盘提升至分度盘上升并旋转至下料位置，之后高精度旋转分度盘下降至工作下降位置；
步骤五：高精度旋转分度盘上1#、2#、3#取料爪松开，将在第一视觉检测工位检测完的工件放置在螺纹通规检测机构上进行螺纹、高度和垂直度检测；
步骤六：将螺纹通规检测机构检测完的工件放置在螺纹止规检测机构上进行螺纹检测；
步骤七：将在螺纹止规检测机构检测完的工件放置下料传送带上，下料传送带传送到相应理料盒位置，通过推料气缸推进理料盒内，完成全部检测操作。
附图说明
图1为本发明的检测自动分选装置正视图。
图2为本发明的检测自动分选装置斜视图。
图3(1)为本发明的螺纹通规检测机构正视图。
图3(2)为本发明的螺纹通规检测机构斜视图。
图4(1)为本发明的高精度旋转分度盘正视图。
图4(2)为本发明的高精度旋转分度盘斜视图。
图5为本发明的螺纹止规检测机构斜视图。
(注意：附图中的所示结构只是为了说明发明特征的示意，并非是要依据附图所示结构。)
具体实施方式
如图1-2所示，根据本发明所述的小型回转体工件旋转式高精度内螺纹检测自动分选装置，包括：上料通道1、第一视觉检测工位2、翻转机构3、螺纹通规检测机构4、第二视觉检测机构5、螺纹止规检测机构6、高精度旋转分度盘7、下料机构8和基座9。
基座9为框架型结构，在基座9上设置上述料通道1、第一视觉检测工位2、翻转机构3、螺纹通规检测机构4、第二视觉检测机构5、螺纹止规检测机构6、高精度旋转分度盘7、下料机构8。
进一步的，上述上料通道1、第一视觉检测工位2、翻转机构3、螺纹通规检测机构4、第二视觉检测机构5、螺纹止规检测机构6、高精度旋转分度盘7设置在基座9的大理石台面上，下料机构8设置在基座9的大理石台面下方的下料位置处。
由于大理石具有结构致密，抗压强度好、线胀系数极小、刚性好、硬度高、耐磨性强、温度变形小的特点，因此适用于本发明这样的高精度检测设备，防止其他材料台面发生形变导致设备精度受到影响的可能。而且大理石台面具有维护保养方便简单、使用寿命长、不磁化、无滞涩感、不受潮湿影响、平面称定好的优点。
在基座9大理石台面的中心位置设置高精度旋转分度盘7，上料通道1、第一视觉检测装置2、翻转机构3、螺纹通规检测机构4、第二视觉检测装置5、螺纹止规检测机构6、下料机构8布置于高精度旋转分度盘7的周围。
如图4(1)、(2)所示，高精度旋转分度盘7包括至少1#、2#、3#三个取料爪和分度盘配重共四个分支，其中分度盘的配重，保证分度盘动作时的动平衡。
所有取料爪的旋转和升降分别两个高精度伺服电机驱动，其中升降电机7-1位于取料爪上部，升降电机7-1驱动滚珠丝杠7-5实现分度盘的升降；旋转电机7-2位于取料爪下部，可以实现取料爪精准的旋转和上升到相应位置。
并且，在各个取料爪上配有气动手指7-4，用于将工件夹持放置到各个工位检测，通过高精度旋转分度盘7可实现多工件多工位并行检测，同时高精度旋转分度盘7的旋转电机7-2配有减速器7-3使分度盘7旋转时保证了精度同时能够增大旋转力矩。
上料通道1和下料机构8分别对称的位于高精度旋转分度盘7两侧的上料位置和下料位置。其中，上料通道1包括步进电机和传送带，步进电机位于上料通道1的端部，用于驱动传送带，实现工件的自动上料。在上料通道1前端设置激光对射管，用于探测工件是否到达抓取位置。
下料机构8包括下料传带8-1、下料推料气缸8-2、下料理料通道8-3。
再如图1所示，第一视觉检测工位2、翻转机构3、螺纹通规检测机构4、第二视觉检测机构5、螺纹止规检测机构6分别位于高精度旋转分度盘7的取料爪对应的各个工位位置处。
如图3(1)、(2)所示，螺纹通规检测机构4包括高精度伺服电机4-3、螺纹检具4-4、位移传感器4-1和三爪定位气缸4-2。
其中，三爪定位气缸4-2对工件进行定位和固定，高精度伺服电机4-3可调整电机转速且可实现正反转，电机带动螺纹检具实现螺纹检测同时通过位移传感器4-1来判断工件螺纹深度，同时螺纹检具4-4检测时能够将工件内部细小毛刺带出，机构内部有吹气装置将遗留在检具上的毛刺清除。
如图5所示，螺纹止规检测机构6包括高精度伺服电机6-1、螺纹检具6-3和三爪定位气缸6-2，其工作方式与螺纹通规检测机构4相同。
进一步的，第一视觉检测装置2和第二视觉检测装置5都采用高分辨率工业相机和高精度双侧远心镜头，通过高分辨率相机对工件进行拍照检测，相机通过高精度标定板标定后来检测工件外径、同心度、高度和垂直度。
操作时，视觉系统通过高精度标定以后，通过第一视觉检测装置2对工件外径和内孔检测，基于最小二乘拟合算法，对其改进能够精准的提取工件的亚像素轮廓得到工件外径和同心度参数。通过第二视觉检测装置5对工件高度和垂直度检测，也是基于改进最小二乘拟合算法分别在工件上边缘和下边缘拟合一条直线进行高度测量，通过拟合检具中轴线与工件的下边缘检测螺纹孔与端面的垂直度。
并且，在视觉系统中可根据客户需求自定义编写分级脚本，对每个工件的各项检测结果进行综合评估得到相应的工件分级序号，并与PLC通信将其工件输送到相应的理料盒内。
翻转机构3用于检测双面螺纹工件检测时的翻转操作，通过翻转机构3实现双面螺纹检测。
以上为根据本发明所述的小型回转体工件旋转式高精度内螺纹检测自动分选装置的详细结构，通过上述结构可以将工件的各项技术参数逐一检测，并且能够实现多工件多工位并行检测，大大提高了检测效率，下文将对其具体操作过程进行进一步的描述。
根据以上描述，操作时包括以下各个步骤：
步骤一：待检测工件通过上料通道1的传送带上料，上料通道1前端的激光对射管探测到工件到达抓取位置；
步骤二：高精度旋转分度盘7下降，高精度旋转分度盘7上1#取料爪抓取工件提升至分度盘上升位，在旋转至高精度旋转分度盘7工作位置，高精度旋转分度盘7下降至工作下降位置；
步骤三：第一视觉检测装置2进行拍照检测工件外径和同心度，同时分度盘上2#和3#取料爪闭合夹持在本工位检测完工件。
步骤四：检测完成后高精度旋转分度盘7提升至分度盘上升并旋转至下料位置，之后高精度旋转分度盘7下降至工作下降位置；
步骤五：高精度旋转分度盘7上1#、2#、3#取料爪松开，将在第一视觉检测工位2检测完的工件放置在螺纹通规检测机构4上进行螺纹、高度和垂直度检测；
步骤六：将螺纹通规检测机构4检测完的工件放置在螺纹止规检测机构6上进行螺纹检测；
步骤七：将在螺纹止规检测机构6检测完的工件放置下料传送带8-1上，下料传送带8-1传送到相应理料盒位置，通过推料气缸推进理料盒内，完成全部检测操作。
上述步骤中，工件放置在螺纹通规检测机构4上时，通过三爪定位气缸4-2将工件定位固定，伺服电机4-3带动螺纹检具4-4，实施内螺纹通规检测，将其内螺纹毛刺等缺陷旋出。如果电机旋转扭距达到设定值，但是没有达到设定螺纹深度，则伺服电机4-3自动反向退出，定工件螺纹不合格；如果达到设定螺纹深度且扭矩小于设定值，定工件螺纹合格，启动第二视觉检测机构5对工件进行高度和垂直度检测，检测完成后电机自动反向退出。如果是双面螺纹工件，通过翻转机构3进行翻转进行同样工序操作。
进一步的，在螺纹止规检测机构6中，通过三爪定位气缸6-2对工件进行定位固定，伺服电机6-1带动螺纹检具进行旋转，在伺服电机6-1旋转2圈以内，且扭矩大于设定值，定工件螺纹合格。如果伺服电机6-1旋转2圈且扭矩小于设定值则工件螺纹不合格，伺服电机6-1自动反向退出。对每个工件各项检测结果进行综合判定结果，通过下料机构分选至相应理料盒内。
检测光孔工件时，只需在人机界面设备定为光孔工件，执行操作以后在原有的工序不变，螺纹通规检测机构4和螺纹止规检测机构6中伺服电机停止工作，只在螺纹通规检测机构4中三爪定位气缸4-2对工件进行定位固定启动第二视觉检测机构5对工件进行高度和垂直度检测即可。
通过以上描述可知，根据本发明所述的小型回转体工件旋转式高精度内螺纹检测自动分选装置，与传统的小型回转体工件旋转式高精度内螺纹检测自动分选装置相比，具有以下特点：
(1)采用高精度伺服驱动高精度分度盘高频往复运动，实现多工件多工位并行检测，大大的提高了检测效率，同时也大大降低了用人成本且设备维护简单，操作员易操作的特点；
(2)设备适应强，可对标准螺纹(M类)、钢丝螺套底螺纹(ST类)和光孔工件进行检测；
(3)下料机构可以按需求自定义分级，将其工件的检测结果自动分选；
(4)与国外能够实现类似性能的设备相比，成本是国外设备1/4左右。
以上所述，仅为发明的较佳实施例而已，并非用于限定发明的保护范围，凡在发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种小型回转体工件旋转式高精度内螺纹检测自动分选装置，包括上料通道(1)、第一视觉检测装置(2)、翻转机构(3)、螺纹通规检测机构(4)、第二视觉检测装置(5)、螺纹止规检测机构(6)、高精度旋转分度盘(7)、下料机构(8)和基座(9)，其特征在于：
基座(9)为框架型结构，上料通道(1)、第一视觉检测装置(2)、翻转机构(3)、螺纹通规检测机构(4)、第二视觉检测装置(5)、螺纹止规检测机构(6)、高精度旋转分度盘(7)设置在基座(9)的大理石台面上，下料机构(8)设置在基座(9)的大理石台面下方的下料位置处；
在基座(9)大理石台面的中心位置设置高精度旋转分度盘(7)，第一视觉检测装置(2)、翻转机构(3)、螺纹通规检测机构(4)、第二视觉检测装置(5)、螺纹止规检测机构(6)分别位于高精度旋转分度盘(7)的取料爪对应的各个工位位置处；
高精度旋转分度盘(7)至少包括1#、2#、3#三个取料爪和配重共四个分支，所有取料爪的旋转和升降分别两个高精度伺服电机驱动，其中升降电机(7-1)位于取料爪上部，升降电机(7-1)驱动滚珠丝杠(7-5)实现分度盘的升降；旋转电机(7-2)位于取料爪下部，可以实现取料爪精准的旋转和上升到相应位置；在各个取料爪上配有气动手指(7-4)，用于将工件夹持放置到各个工位检测，同时高精度分度盘(7)的旋转电机(7-2)配有减速器(7-3)使分度盘(7)旋转时保证了精度同时能够增大旋转力矩；
上料通道(1)和下料机构(8)分别对称的位于高精度旋转分度盘(7)两侧的上料位置和下料位置；
其中，上料通道(1)包括步进电机和传送带，步进电机位于上料通道(1)的端部，用于驱动传送带，实现工件的自动上料；
在上料通道(1)前端设置激光对射管，用于探测工件是否到达抓取位置；下料机构(8)包括下料传带(8-1)、下料推料气缸(8-2)、下料理料通道(8-3)；螺纹通规检测机构(4)包括第一高精度伺服电机(4-3)、第一螺纹检具(4-4)、位移传感器(4-1)和第一三爪定位气缸(4-2)；
其中，第一三爪定位气缸(4-2)对工件进行定位和固定，第一高精度伺服电机(4-3)可调整电机转速且可实现正反转，电机带动螺纹检具实现螺纹检测同时通过位移传感器(4-1)来判断工件螺纹深度，同时第一螺纹检具(4-4)检测时能够将工件内部细小毛刺带出，机构内部有吹气装置将遗留在检具上的毛刺清除；
螺纹止规检测机构(6)包括第二高精度伺服电机(6-1)、第二螺纹检具(6-3)和第二三爪定位气缸(6-2)，其工作方式与螺纹通规检测机构(4)相同；
第一视觉检测装置(2)和第二视觉检测装置(5)都采用高分辨率工业相机和高精度双侧远心镜头，通过高分辨率相机对工件进行拍照检测，相机通过高精度标定板标定后来检测工件外径、同心度、高度和垂直度；
翻转机构(3)用于检测双面螺纹工件检测时的翻转操作，通过翻转机构(3)实现双面螺纹检测。
2.一种小型回转体工件的自动分选方法，其特征在于采用如上述权利要求1所述的小型回转体工件旋转式高精度内螺纹检测自动分选装置，所述方法包括如下步骤：
步骤一：待检测工件通过上料通道(1)的传送带上料，上料通道(1)前端的激光对射管探测到工件到达抓取位置；
步骤二：高精度旋转分度盘(7)下降，高精度旋转分度盘(7)上1#取料爪抓取工件提升至分度盘上升位，在旋转至高精度旋转分度盘(7)工作位置，高精度旋转分度盘(7)下降至工作下降位置；
步骤三：第一视觉检测装置(2)进行拍照检测工件外径和同心度，同时分度盘上2#和3#取料爪闭合夹持在本工位检测完工件；
步骤四：检测完成后高精度旋转分度盘(7)提升至分度盘上升并旋转至下料位置，之后高精度旋转分度盘(7)下降至工作下降位置；
步骤五：高精度旋转分度盘(7)上1#、2#、3#取料爪松开，将在第一视觉检测装置(2)检测完的工件放置在螺纹通规检测机构(4)上进行螺纹、高度和垂直度检测；
步骤六：将螺纹通规检测机构(4)检测完的工件放置在螺纹止规检测机构(6)上进行螺纹检测；
步骤七：将在螺纹止规检测机构(6)检测完的工件放置下料传送带(8-1)上，下料传送带(8-1)传送到相应理料盒位置，通过推料气缸推进理料盒内，完成全部检测操作。
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