CN106964562A - 一种工业数字化生产在线质量智能检测分选装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业数字化生产在线质量智能检测分选装置，其包括顺序设置的预导正装置、多级推板送料装置、顶升装置、带自复位隔离提升功能的滚珠丝杆提升送料装置、分度转盘、位于分度转盘预定位置的光栅尺测量装置及光学图像外观检测识别装置，预导正装置将凌乱的销轴类产品导正，保证运动方向适应步进电机驱动的多级推板送料装置，推板送料装置送入的销轴类产品在光电传感器的感应下，顶升装置周期性地将物料送入滚珠丝杆提升送料装置；滚珠丝杆提升送料装置将物料送至分度转盘的光栅尺测量装置及光学图像外观检测识别装置进行检测分析，在线质量分析检测系统根据获得的测量与识别数据完成销轴类产品产品的智能检测分析。

Description

一种工业数字化生产在线质量智能检测分选装置

技术领域

本发明涉及智能制造领域的在线产品质量品质检测装置，特别是一种以机器换人的方式，实现发动机用大尺寸（长度尺寸超过50mm，直径超过20mm）销轴类棒型零件的自动排序上料、自动提升送料、自动检测分选的数字化在线质量智能检测装置。

背景技术

在发动机用销轴类零部件的生产过程中，由于销轴类产品的多工序工艺特性，目前国内销轴生产多采用工序间周转生产，造成企业生产成本高，生产效率低，特别是进行无心磨工段生产过程中，销轴产品长度及直径尺寸范围跨度大，产品重量大，单个销轴最大超过500g，且销轴对无心磨的外观要求高，因而需要耗费大量的人力进行销轴的手工上料，人工手动目视或者依靠测量仪器完成检测。另外，采用人工检测方式，受人工主观情绪、体能波动及工人在连续工作的情况下非常容易疲劳，人工进行抽检存在检测数据不客观全面，检验结果不可靠，容易造成误检或漏检，生产效率低下，增加了企业的运行费用，同时人工记录抽查数据手段落后，无法与上层的MES系统实现数据的互联互通，难以实现产品的数字化生产，不符合国家的产业发展政策，若不合格产品流入市场，不可避免影响发动机生产企业的产品品质，同时发动机生产企业因为不合格销轴零部件的索赔等追责措施将给销轴生产企业带来严重的负面影响和经济损失。

发明内容

本发明针对目前销轴生产过程中难以采用常规的振动盘振动方式实现销轴类棒料产品的自动连续排序上料，且采用数字影像图像技术进行大尺寸零件尺寸测量存在成本高，测量数据重复性不高的技术问题，提供一种能实现自动连续排序上料，且采用自动光电尺测量及图像外观缺陷检测的工业数字化在线质量智能检测分选装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种工业数字化生产在线质量智能检测分选装置，包括一加料仓，该加料仓的出料口设置一次待料区，其特征在于：

一次待料区的下面设置预导正装置，预导正装置用于实现销轴的自动排序整理，其包括相对设置的第一导正板和第二导正板，第一、二导正板的顶端设置为相对的斜面，使第一、二导正板之间形成夹角状导正区，且第一、二导正板的下部分别连接叉动气缸，叉动气缸使第一导正板和第二导正板抖动及相对摆动；

预导正装置的物料输出端设置多级推板送料装置；

多级推板送料装置的送料推板输出端设置顶升装置、隔离装置和滚珠丝杆提升送料装置；

顶升装置包括机械固定于顶升气缸的顶升板，该顶升板的顶部设置顶料齿，顶升装置不动作时，顶料齿停留在顶升待料区，顶升待料区位于多级推板送料装置的送料推板输出端；

隔离装置包括一隔离套，该隔离套内设有第一复位弹簧，且隔离套的前端开孔，第一复位弹簧的前端固定连接齿型隔离爪，且齿型隔离爪经隔离套的前端开孔伸出隔离套；

滚珠丝杆提升送料装置包括一滚珠丝杆运动副，该滚珠丝杆运动副的滑块的一端经第二复位弹簧设置有提升爪，提升爪随滚珠丝杆运动副的运动而上下移动，且在第二复位弹簧的作用下相对滑块的转动，滚珠丝杆提升送料装置不动作时，提升爪抵靠隔离装置的隔离套，且位于提升停留区；

顶升装置的顶料齿位于隔离装置的齿型隔离爪的下方，滚珠丝杆提升送料装置的提升爪位于隔离装置的齿型隔离爪上方，且顶料齿、齿型隔离爪及提升爪相互机械性交叉重叠；

滚珠丝杆提升送料装置的物料输出端设置二次待料区，二次待料区的输出端设置步进伺服电机驱动的分度转盘，分度转盘的第一工位设置光栅尺测量装置，分度转盘的第二工位设置光学图像外观检测识别装置；

光栅尺测量装置经通讯电缆连接在线质量检测管理系统，光学图像外观检测识别装置经通讯电缆连接一图像分析处理装置，且图像分析处理装置经通讯电缆连接在线质量检测管理系统，图像分析处理装置的输出端分别设置合格品通道和不合格品通道。

上述方案的进一步改进为，所述多级推板送料装置为四级推板送料装置，四级推板送料装置包括由下至上顺序设置的上料推板、第一传送推板、第二传送推板及送料推板，且上料推板、第一传送推板、第二传送推板及送料推板顺序机械连接而逐级联动。多级推板送料装置由步进电机驱动，实现销轴的逐级提升送料。

上述方案的进一步改进为，所述分度转盘采用8等分90°V型槽结构。

上述方案的进一步改进为，所述分度转盘前端的二次待料区与分度转盘对接处安装有第一光电传感器，第一光电传感器与电气控制系统电性连接。

上述方案的进一步改进为，所述光栅尺测量装置包括双杆气爪，该双杆气爪的顶部设置用于检测物料是否进入第一工位的第二光电传感器，该双杆气爪的一侧机械固定有第一固定副、第二固定副，第一、二固定副的底部分别机械固定第一尺寸测量夹持杆、第二尺寸测量夹持杆，第二固定副的外侧设置光栅尺位移传感器，采用双杆气爪伸缩动作驱动光栅尺位移传感器的伸缩，从而实现销轴产品的长度尺寸测量，气爪由高频电磁阀控制动作，气爪气源端设计有调节阀进行气压大小的调节。

所述光学图像外观检测识别装置包括检测相机，该检测相机的前端设置检测镜头，检测销轴前端设置检测光源。

本发明针对大尺寸销轴类产品在线产品质量检测技术手段落后的问题，采用光电传感器与图像技术结合的技术手段，实现销轴类产品生产的自动上料、自动分选、质量数据自动上传的工厂数字化生产的新模式，采用气缸驱动导正装置实现销轴类产品预导正、多级推板自动送料的方式，气缸夹持定位的高精度光栅尺进行销轴类产品的长度测量，图像技术实现销轴类产品端面缺陷的自动检测，解决了目前销轴类产品无心磨生产线人工上料、人工质量抽检的问题，有效解决国内发动机用销轴类产品生产检测问题，实现了发动机销轴类产品的数字化工艺性连续生产，符合当前国家的智能制造产业发展政策。

本发明中采用多级推板逐级完成销轴物料的自动上料，特别是多级推板送料装置前端设计有气动预导正装置，极大地提高了多级推板送料装置的提升送料效率，气动预导正装置周期性地叉动，不仅保证物料的排列有序，避免物料在料仓相互机械性卡死、堵料的情况出现，滚珠丝杆提升送料装置前端的隔离装置，实现了提升与待提升物料的有效隔离暂存，实现了物料提升的高效、连续性处理，后端设计的精密气爪型光栅尺测量、基于图像的产品外观检测装置从本质上有效保证了物料尺寸、外观检测的精准性与稳定性。

附图说明

图 1 为本发明的整体结构示意图；

图 2 为本发明的预导正装置结构图；

图 3 为本发明的预导正装置导正板相对位置示意图；

图 4 为本发明的顶料齿、齿型隔离爪及提升爪相互交叉重叠结构示意图；

图 5 为本发明的顶升装置结构示意图；

图 6 为本发明的光栅尺测量装置结构示意图；

图中：1—加料仓，2—一次待料区,3—预导正装置,4—四级推板送料装置,5—顶升装置,6—步进电机,7—隔离装置,8—滚珠丝杆提升送料装置, 9—二次待料区，10—分度转盘，11—光栅尺测量装置，12—光学图像外观检测识别装置，13—第一光电传感器，14—步进伺服电机，15—销轴，16—电气控制系统，17－在线质量检测管理系统，18－第二光电传感器，31－第一导正板，32－第二导正板，33－导正区，34－叉动气缸，41－上料推板，42－第一传送推板，43－第二传送推板，44－送料推板，51－顶升气缸，52－顶升板，53－顶料齿，71－隔离套，72－齿型隔离爪，81－滚珠丝杆运动副，811－滑块，82－提升爪，111－双杆气爪，112－第一固定副，113－第二固定副，114－第一尺寸测量夹持杆，115－第二尺寸测量夹持杆，116－光栅尺位移传感器，121－检测相机，122－检测镜头，123－检测光源。

具体实施方式

下面结合附图和以销轴类产品为例对本发明的内容作进一步的说明，以助于理解本发明的内容。

参见图1－图6，本发明一种工业数字化生产在线质量智能检测分选装置一实施例包括一加料仓1，该加料仓1的出料口设置一次待料区2，一次待料区2的下面设置预导正装置3。预导正装置3包括相对设置的第一导正板31和第二导正板32，第一、二导正板31、32的顶端设置为相对的斜面，使第一、二导正板31、32之间的区域形成夹角a为124度的导正区33，且第一、二导正板31、32的下部分别连接叉动气缸34，在叉动气缸34的作用下，第一导正板31和第二导正板32分别抖动及相对摆动，实现销轴的导正。

预导正装置3的物料输出端设置四级推板送料装置4。四级推板送料装置4包括由下至上顺序设置的上料推板41、第一传送推板42、第二传送推板43及送料推板44，且上料推板41、第一传送推板42、第二传送推板43及送料推板44顺序机械连接而实现逐级联动，在步进电机6的驱动下，实现销轴的逐级提升送料。

四级推板送料装置4的送料推板44输出端设置顶升装置5、隔离装置7和滚珠丝杆提升送料装置8。

顶升装置5包括机械固定于顶升气缸51的顶升板52，该顶升板52的顶部设置顶料齿53。顶升装置5不动作时，顶料齿53停留在顶升待料区，顶升待料区位于四级推板送料装置4的送料推板44的输出端。

隔离装置7包括一隔离套71，该隔离套71内设有第一复位弹簧，且隔离套71的前端开孔，第一复位弹簧的前端固定连接齿型隔离爪72，且齿型隔离爪72经隔离套71的前端开孔伸出隔离套71。

滚珠丝杆提升送料装置8包括一滚珠丝杆运动副81，该滚珠丝杆运动副81的滑块811的一端经第二复位弹簧设置有提升爪82，这样提升爪82不仅能随滚珠丝杆运动副81的转动而上下移动，且在第二复位弹簧的作用下能实现相对滑块811的转动。滚珠丝杆提升送料装置8不动作时，提升爪82在第二复位弹簧的作用下抵靠隔离装置7的隔离套71，且位于提升停留区。

为保证顶升气缸51自由将顶升待料区的销轴送入滚珠丝杆提升送料装置8的提升停留区，顶升装置5的顶料齿53位于隔离装置7的齿型隔离爪72的下方，滚珠丝杆提升送料装置8的提升爪82位于隔离装置7的齿型隔离爪72上方，使顶料齿53、齿型隔离爪72及提升爪82相互机械性交叉重叠。

滚珠丝杆提升送料装置8的物料输出端设置二次待料区9。二次待料区9的输出端设置步进伺服电机14驱动的分度转盘10。分度转盘10的第一工位设置光栅尺测量装置11，分度转盘10的第二工位设置光学图像外观检测识别装置12。

为保证分度转盘10每次只转送1只销轴至光栅尺测量装置11及光学图像销轴类产品外观检测识别装置12，分度转盘10采用8等分90°V型槽设计，90°V型槽的槽深与具体检测的销轴的直径相关联。

分度转盘10前端的二次待料区9与分度转盘对接处安装有第一光电传感器13，第一光电传感器13感应控制分度转盘10按预定节拍转动，将销轴节拍性送入第一、第二工位。

光栅尺测量装置11包括双杆气爪111，该双杆气爪111的顶部通过固定支架设置用于检测物料是否进入第一工位的第二光电传感器18，该双杆气爪111的一侧机械固定有第一固定副112、第二固定副113，第一固定副112、第二固定副113的底部分别机械固定第一尺寸测量夹持杆114、第二尺寸测量夹持杆115，第二固定副113的外侧设置光栅尺位移传感器116。

光学图像外观检测识别装置12包括检测相机121，该检测相机121的前端设置检测镜头122，检测销轴前端设置检测光源123。光学图像外观检测识别装置12用于完成销轴的端面倒角、缺陷的检测识别。

光栅尺位移传感器116获得尺寸参数经通讯电缆传递给在线质量检测管理系统17；检测相机121获得的检测数据经通讯电缆传递给一图像分析处理装置以分析销轴的外观质量，然后图像分析处理装置将分析结果传递给在线质量检测管理系统17，在线质量检测管理系统17根据获得的尺寸数据及销轴外观质量归档发送至执行MES系统。

图像分析处理装置的输出端分别设置合格品通道和不合格品通道。

上述提到的在线质量检测管理系统17、图像分析处理装置及MES系统为公知，因而在此不作过多叙述。

本发明装置使用时，首先将完成预加工、热处理工艺的销轴待检测物料导入加料仓1。

然后，本发明销轴数字化在线质量智能检测装置的工作过程是：进入加料仓1的销轴物料在第三光电传感器的控制下进入一次待料区2及预导正装置3的导正区33，电气控制系统16通过叉动气缸34控制预导正装置3的第一、二导正板31、32进行节拍性抖动及摆动，对处于导正区33的销轴物料进行预导正。经预导正装置3导正后的销轴物料在长度方向的位置姿态与四级推板送料装置4的上料推板5的推送方向一致，经步进电机6的驱动，四级推板送料装置4周期性地推板提升送料，将销轴物料提升至顶升装置5的顶升待料区，在传感器的控制下，顶升装置5的顶升气缸51驱动顶升板26节拍性将物料冲破隔离装置7的隔离套71内部复位弹簧的弹力，使齿型隔离爪72回缩，物料上升到达齿型隔离爪72顶端，滚珠丝杆提升送料装置8的提升爪82在下行复位过程中被顶升到位的物料压缩向外侧转动，使物料继续提升，当物料上升到提升爪82顶面时，提升爪82在内部复位弹簧的作用下向内侧回转复位承接物料，滚珠丝杆送料驱动模块83驱动滚珠丝杆反向运动，滚珠丝杆提升送料装置8将销轴物料提升送入二次待料区9。

销轴物料提升过程中，通过设计带有自复位功能的提升爪82及带自复位功能的隔离装置7有效解决物料提升与物料备料的矛盾，实现销轴物料提升与备料的连续性，实现销轴无心磨工艺不断料的工艺要求。

第一光电传感器13感应到有销轴物料送入二次待料区9，电气控制系统16控制分度转盘驱动模块14驱动分度转盘14转动1/8转，将物料转至气动光栅尺测量装置11的测量工位，第二光电传感器18感应到有销轴物料进入第一工位（测量，即第一尺寸测量夹持杆114和第二尺寸测量夹持杆115之间），电气控制系统16控制高频阀驱动双杆气爪111动作。双杆气爪111动作使第一尺寸测量夹持杆114、第二尺寸测量夹持杆115持续夹持销轴15一固定时间，光栅尺位移传感器116完成测量动作后双杆气爪111自动复位，同时分度转盘14再次启动转动1/8转，进入第二工位（图像识别）进行销轴外观质量检测，具体动作流程：电气控制系统16控制检测相机121的检测镜头122在检测光源123的配合下同步拍照获取图像，图像处理软件根据获得的图像检测分析销轴的外观质量，产品在线质量检测管理系统17根据获得的尺寸数据及销轴外观质量归档发送至执行MES系统，并将合格品经合格品通道输出，不合格品经不合格品通道输出。

Claims (6)

1.一种工业数字化生产在线质量智能检测分选装置，包括一加料仓（1），该加料仓的出料口设置一次待料区（2），其特征在于，

一次待料区的下面设置预导正装置（3），预导正装置包括相对设置的第一导正板（31）和第二导正板（32），第一、二导正板的顶端设置为相对的斜面，使第一、二导正板之间形成夹角状导正区（33），且第一、二导正板的下部分别连接叉动气缸（34），叉动气缸使第一导正板和第二导正板抖动及相对摆动；

预导正装置（3）的物料输出端设置多级推板送料装置；

多级推板送料装置的送料推板输出端设置顶升装置(5)、隔离装置(7)和滚珠丝杆提升送料装置(8)；

顶升装置（5）包括机械固定于顶升气缸（51）的顶升板（52），该顶升板的顶部设置顶料齿（53），顶升装置不动作时，顶料齿（53）停留在顶升待料区，顶升待料区位于多级推板送料装置的送料推板输出端；

隔离装置（7）包括一隔离套（71），该隔离套内设有第一复位弹簧，且隔离套的前端开孔，第一复位弹簧的前端固定连接齿型隔离爪（72），且齿型隔离爪经隔离套的前端开孔伸出隔离套（71）；

滚珠丝杆提升送料装置（8）包括一滚珠丝杆运动副（81），该滚珠丝杆运动副的滑块（811）的一端经第二复位弹簧设置有提升爪（82），提升爪（82）随滚珠丝杆运动副的运动而上下移动，且在第二复位弹簧的作用下相对滑块（811）的转动，滚珠丝杆提升送料装置不动作时，提升爪抵靠隔离装置（7）的隔离套（71），且位于提升停留区；

顶升装置（5）的顶料齿（53）位于隔离装置（7）的齿型隔离爪（72）的下方，滚珠丝杆提升送料装置（8）的提升爪（82）位于隔离装置（7）的齿型隔离爪（72）上方，且顶料齿、齿型隔离爪及提升爪相互机械性交叉重叠；

滚珠丝杆提升送料装置（8）的物料输出端设置二次待料区（9），二次待料区的输出端设置步进伺服电机（14）驱动的分度转盘（10），分度转盘的第一工位设置光栅尺测量装置（11），分度转盘（10）的第二工位设置光学图像外观检测识别装置（12）；

光栅尺测量装置（11）经通讯电缆连接在线质量检测管理系统（17），光学图像外观检测识别装置（12）经通讯电缆连接一图像分析处理装置，且图像分析处理装置经通讯电缆连接在线质量检测管理系统，图像分析处理装置的输出端分别设置合格品通道和不合格品通道。

2.根据权利要求1所述的一种工业数字化生产在线质量智能检测分选装置，其特征在于：所述多级推板送料装置为四级推板送料装置（4），四级推板送料装置包括由下至上顺序设置的上料推板（41）、第一传送推板（42）、第二传送推板（43）及送料推板（44），且上料推板、第一传送推板、第二传送推板及送料推板顺序机械连接而逐级联动。

3.根据权利要求1所述的一种工业数字化生产在线质量智能检测分选装置，其特征在于：所述分度转盘（10）采用8等分90°V型槽结构。

4.根据权利要求1所述的一种工业数字化生产在线质量智能检测分选装置，其特征在于：所述分度转盘（10）前端的二次待料区（9）与分度转盘对接处安装有第一光电传感器（13），第一光电传感器与电气控制系统（16）电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种工业数字化生产在线质量智能检测分选装置，其特征在于：所述光栅尺测量装置（11）包括双杆气爪（111），该双杆气爪（111）的顶部设置用于检测物料是否进入第一工位的第二光电传感器（18），该双杆气爪（111）的一侧机械固定有第一固定副（112）、第二固定副（113），第一、二固定副的底部分别机械固定第一尺寸测量夹持杆（114）、第二尺寸测量夹持杆（115），第二固定副（113）的外侧设置光栅尺位移传感器（116）。

6.根据权利要求1所述的一种工业数字化生产在线质量智能检测分选装置，其特征在于：所述光学图像外观检测识别装置（12）包括检测相机（121），该检测相机的前端设置检测镜头（122），检测销轴前端设置检测光源（123）。