CN107976152A - 用于检测管状体外壁形貌的ccd的位置调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于检测管状体外壁形貌的CCD的位置调节装置，包含支架组件(100)、CCD相机组件(200)以及伸展臂组件(16)；所述支架组件(100)包含Y向导轨(19)与Z向导轨(26)，Y向导轨(19)与Z向导轨(26)通过Z向滑块(27)滑动连接；所述CCD相机组件(200)、伸展臂组件(16)分别通过CCD滑块(20)、伸展臂滑块(28)滑动连接在Y向导轨(19)上；所述CCD滑块(20)与伸展臂滑块(28)通过固接板(21)连接；或者，所述CCD滑块(20)与伸展臂滑块(28)相互分离。本发明可以实现CCD自动随管状体位置的偏移而移动，从而保证被检测的外壁始终在CCD镜头的有效焦距内，同时保证管状体在CCD拍摄到的图像的中间位置。

Description

用于检测管状体外壁形貌的CCD的位置调节装置

技术领域

本发明涉及CCD的位置调节技术领域，具体地，涉及一种用于检测管状体外壁形貌的CCD的位置调节装置。

背景技术

在生产车间会有管状体的外壁形貌需要检测，如输油管接头处的外螺纹，或钢管的外径及表面质量，传统的检测方法是工人手持检测工具进行测量，该方法效率低且精度差。随着CCD技术的发展，光学检测逐步代替人工检测，并成为生产自动化的重要支撑。然而由于该类管状体质量大，很难通过移动管状体来保证待检测体与CCD相机的相对位置，所以需要一种自动调节CCD位置的装置，来适应管状体位置的偏移。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于检测管状体外壁形貌的CCD的位置调节装置。

根据本发明提供的用于检测管状体外壁形貌的CCD的位置调节装置，包含支架组件、CCD相机组件以及伸展臂组件；

所述支架组件包含Y向导轨与Z向导轨，Y向导轨与Z向导轨通过Z向滑块滑动连接；

所述CCD相机组件、伸展臂组件分别通过CCD滑块、伸展臂滑块滑动连接在Y向导轨上；所述CCD滑块与伸展臂滑块通过固接板连接；或者，

所述CCD滑块与伸展臂滑块相互分离。

优选地，所述伸展臂组件包含伸展臂基座与第一丝杆调节机构；

第一丝杆调节机构包含第一电机、第一丝杠、第一螺母、丝杠安装架、推杆以及伸展臂外杆；

第一电机与丝杠安装架紧固安装在伸展臂基座上，第一丝杠与丝杠安装架可旋转连接，第一电机的输出轴与第一丝杠沿轴向方向的一端紧固连接，第一螺母通过螺纹套接在第一丝杠上，推杆沿长度延伸方向的两端分别与第一螺母、伸展臂外杆铰接，伸展臂外杆沿轴向方向的两端分别形成自由端与旋转固定端；

第一电机驱动第一丝杠、第一螺母、推杆、伸展臂外杆依次运动。

优选地，第一丝杆调节机构包含两个伸展臂外杆在左右方向布置；多个推杆包含左推杆与右推杆；左推杆、右推杆分别与左、右两个伸展臂外杆相连；

所述伸展臂外杆能够在收拢状态与张开状态这两种状态之间转换；

所述收拢状态下，伸展臂外杆自由端与第一丝杠靠拢，伸展臂外杆与第一丝杠平行布置；

所述张开状态下，伸展臂外杆自由端绕旋转固定端旋转远离第一丝杠，伸展臂外杆与第一丝杠垂直布置。

优选地，所述伸展臂组件还包含第二丝杆调节机构；

第二丝杆调节机构包含第二电机、第二丝杠、第二螺母、伸展臂内杆以及第二传动组件；

第二电机、第二传动组件紧固安装在伸展臂基座，第二丝杠、第二螺母以及伸展臂内杆嵌套安装在伸展臂外杆内部的轴向通孔中；

第二电机驱动第二传动组件、第二丝杠、第二螺母、伸展臂内杆依次运动；伸展臂内杆沿轴向方向能够到达伸展臂外杆自由端端面之外。

优选地，所述第二传动组件包含蜗轮蜗杆组与蜗轮安装架；蜗轮蜗杆组包含蜗轮、蜗杆以及蜗轮转轴；

第二电机输出轴与蜗杆紧固连接，蜗轮可旋转安装在蜗轮安装架上，蜗轮转轴沿轴向方向的两端分别通过万向节与两个第二丝杠相连；所述万向节位于伸展臂外杆旋转固定端对应端；

伸展臂外杆处于张开状态时，第二电机能够驱动第二丝杠转动。

优选地，所述伸缩臂内杆在伸展臂外杆自由端的对应端上设置有钢珠；

钢珠上安装有压力传感器。

优选地，所述伸展臂外杆上沿轴向方向设置有导向槽；

第二螺母和/或伸缩臂内杆上设置有导向条，所述导向条滑动装配到导向槽中。

优选地，所述CCD相机组件包含CCD相机与相机连接杆；

CCD相机、相机连接杆、CCD滑块依次紧固连接；

相机连接杆上设置有一个或多个CCD相机。

优选地，所述支架组件还包含重力平衡机构；

所述重力平衡机构包含滑轮支撑轴、滑轮、绳索以及平衡重块；

滑轮与滑轮支撑轴紧固连接，滑轮支撑轴沿轴向方向的两端分别可旋转安装在Z向导轨上；绳索绕接在滑轮上，绳索的两端分别与平衡重块、Y向导轨相连。

优选地，所述第一电机和/或第二电机为步进电机；

推杆在长度延伸方向上存在弯折。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明可以实现CCD自动随管状体位置的偏移而移动，从而保证被检测的外壁始终在CCD镜头的有效焦距内，同时保证管状体在CCD拍摄到的图像的中间位置。

2、本发明中伸展臂内杆的丝杠的旋转是通过万向节带动的，万向节即充当了打开运动的旋转轴，又避免了丝杠与蜗轮轴不共线时的震动。

3、本发明通过重力平衡机构的设置，防止Y向导轨沿Z向导轨在重力作用下下滑，方便伸展臂内杆在管状体的作用力下自动调整到中间位置。

4、本发明中伸展臂内杆顶端装有滚动钢球，在内杆顶端与管状体内壁接触时，伸展臂的移动阻力可大大减小；钢球的嵌入侧安装有压力传感器，以压力传感器信号控制伸展臂组件中的电机停转。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为伸展臂组件的结构示意图；

图2为本发明的整体结构图；

图3为本发明在伸展臂组件伸入到管状体内之前结构示意图；

图4为本发明在伸展臂组件伸入到管状体内之后结构示意图；

图5为伸展臂外杆在张开状态下结构示意图；

图6为伸展臂内杆外伸时结构示意图；

图7为反应CCD位置调整过程的第一张示意图；

图8为反应CCD位置调整过程的第二张示意图；

图9为反应CCD位置调整过程的第三张示意图；

图10为反应CCD位置调整过程的第四张示意图；

图11为钢球受到管状体内壁作用力示意图。

图中示出：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图2至图4所示，实施例中，本发明提供的用于检测管状体外壁形貌的CCD的位置调节装置包含支架组件100、CCD相机组件200以及伸展臂组件16。所述支架组件100又包含导轨滑块机构101与重力平衡机构102：导轨滑块机构101包含Y向导轨19、Z向导轨26、CCD滑块20、伸展臂滑块28以及固接板21；重力平衡机构102包含滑轮24、滑轮支撑轴22、绳索23以及平衡重块25。Y向导轨19与Z向导轨26通过Z向滑块27滑动连接；所述CCD相机组件200、伸展臂组件16分别通过CCD滑块20、伸展臂滑块28滑动连接在Y向导轨19上，所述CCD滑块20与伸展臂滑块28通过固接板21紧固连接。滑轮24与滑轮支撑轴22紧固连接，滑轮支撑轴22沿轴向方向的两端分别可旋转安装在Z向导轨26上；绳索23绕接在滑轮24上，绳索23的两端分别与平衡重块25、Y向导轨19相连，使用前先调节平衡重块25质量，使绳索23两端重力相等，避免CCD相机组件200与伸展臂组件16在重力作用下自然下降。所述CCD相机组件200包含CCD相机17与相机连接杆18，CCD相机17、相机连接杆18、CCD滑块20依次紧固连接，相机连接杆18上设置有一个或多个CCD相机17。优选例中，CCD滑块20和/或伸展臂滑块28是与固接板21滑动连接的，进一步地，还可以不设置固接板21，CCD滑块20与伸展臂滑块28相互分离，从而可以随时调节CCD滑块20与伸展臂滑块28之间的距离，保证管状体300位于CCD相机17的最佳焦段，但是这样的结构需要在伸展臂组件16与管状体300之间定位后，人工再次移动CCD相机17位置，自动化程度降低，增大了工作量。

如图1所示，所述伸展臂组件16包含伸展臂基座8、第一丝杆调节机构以及第二丝杆调节机构。第一丝杆调节机构包含第一电机7、第一丝杠13、第一螺母5、丝杠安装架6、推杆以及伸展臂外杆12，第一电机7与丝杠安装架6紧固安装在伸展臂基座8上，第一丝杠13与丝杠安装架6可旋转连接，第一电机7的输出轴与第一丝杠13沿轴向方向的一端紧固连接，第一螺母5通过螺纹套接在第一丝杠13上，推杆沿长度延伸方向的两端分别与第一螺母5、伸展臂外杆12铰接，伸展臂外杆12沿轴向方向的两端分别形成自由端与旋转固定端，定义自由端相对于旋转固定端为远端方向，第一电机7驱动第一丝杠13、第一螺母5、推杆、伸展臂外杆12依次运动。第一丝杆调节机构包含两个伸展臂外杆12在左右方向布置；多个推杆包含左推杆4与右推杆9；左推杆4、右推杆9分别与左、右两个伸展臂外杆12相连，所述伸展臂外杆12能够在收拢状态与张开状态这两种状态之间转换，所述收拢状态下，伸展臂外杆12自由端与第一丝杠13靠拢，伸展臂外杆12与第一丝杠13平行布置，所述张开状态下，伸展臂外杆12自由端绕旋转固定端旋转远离第一丝杠13，伸展臂外杆12与第一丝杠13垂直布置。第二丝杆调节机构包含第二电机1、第二丝杠14、第二螺母、伸展臂内杆11以及第二传动组件，第二电机1、第二传动组件紧固安装在伸展臂基座8，第二丝杠14、第二螺母以及伸展臂内杆11嵌套安装在伸展臂外杆12内部的轴向通孔中，第二电机1驱动第二传动组件、第二丝杠14、第二螺母、伸展臂内杆11依次运动；伸展臂内杆11沿轴向方向能够到达伸展臂外杆12自由端端面之外。左右两侧伸展臂外杆12内的第二螺母型号相同，保证两侧伸展臂内杆11伸出距离时刻相等。所述第二传动组件包含蜗轮蜗杆组3与蜗轮安装架15；蜗轮蜗杆组3包含蜗轮、蜗杆以及蜗轮转轴，第二电机1输出轴与蜗杆紧固连接，蜗轮可旋转安装在蜗轮安装架15上，蜗轮转轴沿轴向方向的两端分别通过万向节2与两个第二丝杠14相连，所述万向节2位于伸展臂外杆12近端，由于第二丝杠14与蜗杆轴不会绝对地共线，即伸展臂组件16长度延伸方向不会与第一丝杠13绝对垂直，万向节2的设置解决了不绝对共线时旋转的抖动问题。伸展臂外杆12处于张开状态时，第二电机1能够驱动第二丝杠14转动。所述伸缩臂内杆在伸展臂外杆12远端上设置有钢珠，钢珠上安装有压力传感器，在运行过程中，伸展臂组件16上的电机能够以压力传感器发出的信号来控制伸展电机停转。伸展臂外杆12上沿轴向方向设置有导向槽，第二螺母和/或伸缩臂内杆上设置有导向条，所述导向条滑动装配到导向槽中。优选地，所述第一电机7和/或第二电机1为步进电机，通过控制步进电机的信号控制电机的转数，即可控制第一螺母5的位置，进而保证伸展臂外杆12与第一丝杠13相对垂直；优选地，推杆设计成带弯折的片状，满足安装的空间要求。

工作原理：如图3、图4所示，管状体300沿图示方向，即负X方向，进入检测工位，伸展臂组件16置于管状体300内部，并与管状体300轴线大致保持平行。管状体300由于自重较大，或有别的固定装置，管状体300的位置在检测过程中保持不变。伸展臂组件16的初始状态为如图1所示的收拢状态，伸展臂组件16能够完成两个自由度的运动：如图5所示，第一电机7带动第一丝杠13转动，从而第一螺母5实现直线运动，第一螺母5通过推杆带动伸展臂外杆12绕万向节2旋转，伸展臂外杆12转换到张开状态。第一电机7为步进电机，通过控制脉冲数来控制其转数，从而保证第一螺母5的位置，及可保证伸展臂外杆12与第一丝杠13垂直；如图6所示，待伸展臂外杆12打开后，第二电机1带动蜗轮蜗杆组3运动，实现蜗轮轴的旋转。蜗轮轴通过两个万向节2将运动传递到两侧的第二丝杠14上，从而第二螺母带动伸展臂内杆11沿伸展臂外杆12上的导向槽伸出。如图11所示，伸展臂内杆11与内壁碰触后，其受力可分解为Y向与Z向两个分力，在所述两个分力的作用下，伸展臂内杆11的位置能够不断自动调整，伸展臂内杆11顶端的钢珠的装有压力传感器，当钢珠顶到管状体300内壁时，压力传感器发出开关信号。当两侧的钢珠都顶到管状体300内壁，即两侧传感器都传来信号，控制系统认为本发明已经调整到位，第二电机1停转。

图7至图10展示了CCD相机17位置调整的过程，该图中的点画线表示目前CCD相机17的位置。在安装调试时，保证伸展臂系统的轴线处于CCD相机17的最佳焦段内，且该轴线也在CCD相机17拍摄到的图像的中心位置。图7为管状体300进入检测工位，伸展臂外杆12未开始运动的初始位置。图8为伸展臂外杆12打开的过程，在此过程中，由于管状体300相对于CCD相机17的最佳拍摄位置的偏移，伸展臂组件16并不处于管状体300的轴线上，伸展臂外杆12的距离管状体300内壁较近的一支臂首先碰触到内壁，如图8中A点。伸展臂在A点碰到内壁后，伸展臂外杆12继续打开，在此过程中，伸展臂外杆12在A点受到内壁反作用力，该力有Y向和Z向的两个分力，管状体300保持静止，这两个分力带动伸展臂组件16在Y向和Z向内运动。由于CCD相机17与伸展臂组件16固接，CCD相机17随之运动，直至伸展臂外杆12完全打开如图9所示。伸展臂外杆12完全打开之后，第二电机1通电带动第二丝杠14，使得伸展臂内杆11沿导向槽伸出，该过程中伸展臂外杆12的受力、CCD相机17的运动同打开过程相似。由于两侧伸展臂内杆11伸出量相同，所以当两侧的伸展杆顶端都碰触到内壁且无法继续运动时，伸展臂组件16此刻位于管状体300的轴线处，即CCD相机17运动到拍摄管状体300的最佳位置，位置调节工作结束，如图10所示。安装调试本发明提供的装置时，调整平衡重块25的质量，使滑轮24两端重量相等，导轨滑块机构101在伸展臂组件16不运动时Z向保持静止。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种用于检测管状体外壁形貌的CCD的位置调节装置，其特征在于，包含支架组件(100)、CCD相机组件(200)以及伸展臂组件(16)；

所述支架组件(100)包含Y向导轨(19)与Z向导轨(26)，Y向导轨(19)与Z向导轨(26)通过Z向滑块(27)滑动连接；

所述CCD相机组件(200)、伸展臂组件(16)分别通过CCD滑块(20)、伸展臂滑块(28)滑动连接在Y向导轨(19)上；所述CCD滑块(20)与伸展臂滑块(28)通过固接板(21)连接；或者，

所述CCD滑块(20)与伸展臂滑块(28)相互分离。

2.根据权利要求1所述的用于检测管状体外壁形貌的CCD的位置调节装置，其特征在于，所述伸展臂组件(16)包含伸展臂基座(8)与第一丝杆调节机构；

第一丝杆调节机构包含第一电机(7)、第一丝杠(13)、第一螺母(5)、丝杠安装架(6)、推杆以及伸展臂外杆(12)；

第一电机(7)与丝杠安装架(6)紧固安装在伸展臂基座(8)上，第一丝杠(13)与丝杠安装架(6)可旋转连接，第一电机(7)的输出轴与第一丝杠(13)沿轴向方向的一端紧固连接，第一螺母(5)通过螺纹套接在第一丝杠(13)上，推杆沿长度延伸方向的两端分别与第一螺母(5)、伸展臂外杆(12)铰接，伸展臂外杆(12)沿轴向方向的两端分别形成自由端与旋转固定端；

第一电机(7)驱动第一丝杠(13)、第一螺母(5)、推杆、伸展臂外杆(12)依次运动。

3.根据权利要求2所述的用于检测管状体外壁形貌的CCD的位置调节装置，其特征在于，第一丝杆调节机构包含两个伸展臂外杆(12)在左右方向布置；多个推杆包含左推杆(4)与右推杆(9)；左推杆(4)、右推杆(9)分别与左、右两个伸展臂外杆(12)相连；

所述伸展臂外杆(12)能够在收拢状态与张开状态这两种状态之间转换；

所述收拢状态下，伸展臂外杆(12)自由端与第一丝杠(13)靠拢，伸展臂外杆(12)与第一丝杠(13)平行布置；

所述张开状态下，伸展臂外杆(12)自由端绕旋转固定端旋转远离第一丝杠(13)，伸展臂外杆(12)与第一丝杠(13)垂直布置。

4.根据权利要求3所述的用于检测管状体外壁形貌的CCD的位置调节装置，其特征在于，所述伸展臂组件(16)还包含第二丝杆调节机构；

第二丝杆调节机构包含第二电机(1)、第二丝杠(14)、第二螺母、伸展臂内杆(11)以及第二传动组件；

第二电机(1)、第二传动组件紧固安装在伸展臂基座(8)，第二丝杠(14)、第二螺母以及伸展臂内杆(11)嵌套安装在伸展臂外杆(12)内部的轴向通孔中；

第二电机(1)驱动第二传动组件、第二丝杠(14)、第二螺母、伸展臂内杆(11)依次运动；伸展臂内杆(11)沿轴向方向能够到达伸展臂外杆(12)自由端端面之外。

5.根据权利要求4所述的用于检测管状体外壁形貌的CCD的位置调节装置，其特征在于，所述第二传动组件包含蜗轮蜗杆组(3)与蜗轮安装架(15)；蜗轮蜗杆组(3)包含蜗轮、蜗杆以及蜗轮转轴；

第二电机(1)输出轴与蜗杆紧固连接，蜗轮可旋转安装在蜗轮安装架(15)上，蜗轮转轴沿轴向方向的两端分别通过万向节(2)与两个第二丝杠(14)相连；所述万向节(2)位于伸展臂外杆(12)旋转固定端对应端；

伸展臂外杆(12)处于张开状态时，第二电机(1)能够驱动第二丝杠(14)转动。

6.根据权利要求5所述的用于检测管状体外壁形貌的CCD的位置调节装置，其特征在于，所述伸缩臂内杆在伸展臂外杆(12)自由端的对应端上设置有钢珠；

钢珠上安装有压力传感器。

7.根据权利要求5所述的用于检测管状体外壁形貌的CCD的位置调节装置，其特征在于，所述伸展臂外杆(12)上沿轴向方向设置有导向槽；

第二螺母和/或伸缩臂内杆上设置有导向条，所述导向条滑动装配到导向槽中。

8.根据权利要求1所述的用于检测管状体外壁形貌的CCD的位置调节装置，其特征在于，所述CCD相机组件(200)包含CCD相机(17)与相机连接杆(18)；

CCD相机(17)、相机连接杆(18)、CCD滑块(20)依次紧固连接；

相机连接杆(18)上设置有一个或多个CCD相机(17)。

9.根据权利要求1所述的用于检测管状体外壁形貌的CCD的位置调节装置，其特征在于，所述支架组件(100)还包含重力平衡机构(102)；

所述重力平衡机构(102)包含滑轮支撑轴(22)、滑轮(24)、绳索(23)以及平衡重块(25)；

滑轮(24)与滑轮支撑轴(22)紧固连接，滑轮支撑轴(22)沿轴向方向的两端分别可旋转安装在Z向导轨(26)上；绳索(23)绕接在滑轮(24)上，绳索(23)的两端分别与平衡重块(25)、Y向导轨(19)相连。

10.根据权利要求4所述的用于检测管状体外壁形貌的CCD的位置调节装置，其特征在于，所述第一电机(7)和/或第二电机(1)为步进电机；

推杆在长度延伸方向上存在弯折。