CN108120721B - 一种电机换向器自动化视觉检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机设备检测技术领域，公开了一种电机换向器自动化视觉检测系统，包括机架、两轴桁架机器人、底部图像采集装置、顶部图像采集装置、定位回转装置、圆柱面图像采集装置、圆锥面图像采集装置、控制装置、良品运送装置、不良品平台和运输装置，机架上还设有送料装置，所述送料装置包括转动杆、步进电机和角度传感器，机架上还设有换向器与控制装置电连接的勾部侧面投影检测装置且勾部侧面投影检测装置对准换向器勾部。本发明对换向器送料的过程中进行了灰尘处理，避免了各图像采集装置将灰尘图像进行采集，使得控制装置判定为缺陷产品。

Description

一种电机换向器自动化视觉检测系统

技术领域

本发明涉及电机设备检测技术领域，具体涉及一种电机换向器自动化视觉检测系统。

背景技术

在直流电机和交流电机串激电机制造中，换向器(俗称整流子)时关键的零部件，其质量水平直接影响电机的整体品质。换向器因为自身材料缺陷、加工缺陷或者物流传递不当产生碰伤等外观缺陷而表现出来的外观质量问题。存在外观质量问题的换向器时必须作为不良品予以剔除的，不存在外观问题的需作为良品保留下来。现在换向器良品和不良品的主要区分方式是通过人工目视区分。人工目视区分良品和不良品会存在以下问题，1、产品的缺陷模式较多，部位随机，缺陷特征不明显等，对检验人员的判断能力有很高的要求。2、如果产品数量庞大，人工检测很容易出现视觉疲劳，检漏情形时常发生，而且人力成本高。因此，现有技术存在可靠性差，人力成本高的问题。

为了提高检测质量，并且减少人工的使用，现在使用一种视觉检测装置，该装置将换向器放置在定位回转装置并且通过圆柱面图像采集装置、圆锥面图像采集装置、底部图像采集装置、顶部图像采集装置对换向器进行扫描并且将扫描信息传递给控制装置，控制装置对扫描信息进行分析判断是良品还是不良品，控制装置会判断的产品信息反馈给两轴桁架机器人，两轴桁架机器人接收到信息会对该产品进行良品和不良品的放置，将不良品放置在不良品平台，将良品放置在良品运送装置上。但是，该视觉检测装置检测的产品需要人工在运输装置上将换向器搬运并且放置在视觉检测装置上，人工搬运产品进行检测势必影响检测的效率。同时，在换向器在搬运过程中，大量的灰尘会粘附在换向器上，而图像采集设备会将粘附有灰尘的良品换向器的信息传递给控制装置，控制装置会将良品判定为不良品，造成零部件损失。因此急需一种电机换向器自动化视觉检测系统，以解决灰尘粘附在良品换向器上，控制装置将其判定为不良品的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电机换向器自动化视觉检测系统，以解决灰尘粘附在良品换向器上，控制装置将其判定为不良品的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种电机换向器自动化视觉检测系统，包括机架、两轴桁架机器人、底部图像采集装置、顶部图像采集装置、定位回转装置、圆柱面图像采集装置、圆锥面图像采集装置、控制装置、良品运送装置、不良品平台和运输装置，机架上还设有送料装置，所述送料装置包括转动杆、步进电机和角度传感器，所述步进电机与控制装置电连接，角度传感器固定安装在步进电机的转动轴上且角度传感器与控制装置电连接，所述转动杆与步进电机固定连接，转动杆两端以转动杆中心线对称设置有两个夹持部且夹持部位于定位回转装置的上方，夹持部包括滑动轴和固定在转动杆上的可控气缸，所述可控气缸的活塞杆与滑动轴固定连接且可控气缸与控制装置电连接，所述滑动轴外侧套设有固定轴，滑动轴与固定轴滑动连接且滑动轴与固定轴之间构成一个内腔，滑动轴上固定有与固定轴滑动连接的滑动板，位于滑动板下方的内腔侧壁固定有单向阀，所述滑动轴底部固定有圆形且开口向下的夹持桶，夹持桶内均匀布置有若干气囊和与气囊连通的若干气道，气囊内安装有与控制装置电连接的压力传感器，所述气道与位于滑动板下方的内腔均连通，所述夹持桶上设有通过电磁阀与气道连通的文丘里管，文丘里管的喉管处设有朝向夹持桶开口且与文丘里管连通的气管，机架上还设有与控制装置电连接的勾部侧面投影检测装置且勾部侧面投影检测装置对准换向器勾部。

本发明的技术原理：对电机换向器进行检测时，将换向器放置在运输装置上并且启动运输装置，运输装置会向控制装置发送信号，控制装置会接收信号并控制步进电机进行转动，步进电机转动角度会被角度传感器所检测到，此时夹持部已经对准需要检测的换向器。角度传感器将电机转动的角度信息传递给控制装置，控制装置会控制步进电机停止转动并控制可控气缸工作，可控气缸驱动滑动轴向下滑动，滑动轴会带动滑动板和夹持桶向下滑动。

在滑动轴带动夹持桶向下滑动，夹持桶会将换向器罩住并且滑动板向下滑动的过程中会将内腔的气体通过气道挤压到气囊内，从而气囊会膨胀将换向器包裹在夹持桶内进行夹持。气囊内因充满气体，从而压强会发生改变，压力传感器检测到气囊内压强发生改变且压力传感器会发送信号给控制装置，控制装置会再次启动步进电机进行转动并使可控气缸停止工作，此时夹持部对准定位回转装置。步进电机所转动的角度信息会再次被角度传感器检测到并且角度传感器将信号发送给控制装置，此时控制装置会控制步进电机再次关闭且电磁阀打开，从而电磁阀与气道连通，气囊内的气体会通过气道和电磁阀跑出并且进入到文丘里管内。气体进入到文丘里管内会在文丘里管的喉管处形成负压。

气囊因气体跑出会进行收缩，从而气囊收缩不再包裹换向器，换向器会滑落到定位回转装置上。而在掉落的过程中，文丘里管喉管处形成负压会通过气管在换向器的外周上进行吸尘，从而将换向器表面的灰尘进行去除。气囊收缩气囊内的压强恢复到初始状态，压力传感器会将气囊内的压强信号再次反馈给控制装置，控制装置会控制电磁阀关闭并且控制可控气缸工作并将滑动轴带动向上滑动复位，滑动轴复位会带动滑动板和夹持桶复位，在滑动板向上滑动的过程中会使得滑动板下方的内腔对外部空气形成吸力，从而滑动板下方的内腔通过单向阀进行吸气。

在定位回转装置上的换向器被定位回转装置带动进行回转，同时换向器会被顶部图像采集装置、勾部侧面投影检测装置、圆柱面图像采集装置、圆锥面图像采集装置所扫描到且扫描信息会传递给控制装置，控制装置会控制两轴桁架机器人对换向器进行夹持，在两轴桁架机器人将换向器夹起时底部图像采集装置会对换向器底部进行扫描。各图像采集装置所扫描的信息会在控制装置内进行分析判断，分析判断的良品和不良品信息会传递给两轴桁架机器人并控制两轴桁架机器人将良品放置在良品运送装置上，将不良品放置在不良品平台上。

本发明的有益效果：(1)本发明通过夹持桶内的气囊充气对换向器进行夹持，气囊充气较柔软并对电容器进行夹持，避免了其他硬质物品对换向器的损坏，保证了换向器的品质。在放置换向器到定位回转装置的过程中，通过角度传感器的对控制装置所发送的信号来控制电磁阀的打开，从而将气囊内的气体放出通过气道和电磁阀进入到文丘里管内，文丘里管喉管处形成的负压将换向器表面的灰尘进行去除，避免了灰尘粘附在换向器表面使得各图像采集装置将灰尘作为缺陷信息采集，避免了将良品判断为不良品的情况，降低了产品损失。

(2)通过送料装置，减少了人工送料的工作量，提高了工作效率。同时减少人工接触换向器将换向器损坏几率，降低了产品损失。

在以上基础方案上：

进一步优选：所述气囊的表面设有粘胶层。在气囊对换向器进行包裹时，粘胶层会将换向器表面的灰尘粘附，而气囊收缩时会将粘胶层与气囊脱离。

进一步优选：所述可控气缸通过紧固螺栓固定在转动杆上。在步进电机转动时会带动转动杆转动，通过紧固螺栓将可控气缸固定，避免转动时发生的振动使得可控气缸松动。

进一步优选：所述文丘里管内设有吸附层。文丘里管通过气管吸入的灰尘进入到文丘里管内，并且被吸附层所吸附，避免灰尘又重新进入到空气中。

进一步优选：所述气管固定在夹持桶的底部。在夹持桶向下滑动夹持换向器时要与运输装置接触，将气管固定在夹持桶底部可对夹持桶进行缓冲。

附图说明

图1为电机换向气自动化视觉检测系统整体结构示意图；

图2为送料装置整体机构示意图；

图3为夹持桶仰视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：控制装置1、良品运送装置2、勾部侧面投影检测装置3、圆柱面图像采集装置4、圆锥面图像采集装置5、传送装置6、换向器7、送料装置8、底部图像采集装置9、顶部图像采集装置10、两轴桁架机器人11、不良品平台12、步进电机81、角度传感器82、可控气缸83、滑动板84、内腔85、滑动轴86、夹持桶87、气囊871、文丘里管872、气道873。

实施例1：

如附图1、附图2和附图3所示，一种电机换向器自动化视觉检测系统，机架、两轴桁架机器人11、底部图像采集装置9、顶部图像采集装置10、定位回转装置、圆柱面图像采集装置4、圆锥面图像采集装置5、控制装置1、良品运送装置2、不良品平台12和运输装置。底部图像采集装置9安装在机架的工作台下方且位于两轴桁架机器人11的一端，定位回转装置位于两轴桁架机器人11的一端，顶部图像采集装置10设置在定位回转装置的上方，圆柱面图像采集装置4的视野对准换向器7圆柱表面，圆锥面图像采集装置5的视野对准换向器7圆锥表面，圆柱图像采集装置和圆锥图像采集装置的图像传感器均采用线扫相机，良品运送装置2和不良品平台12均位于两轴桁架机器人11的工作区域内，控制装置1的输出端与系统各部件均电连接。换向器7放置在定位回转装置上会在定位回转装置的作用下进行回转，圆柱面图像采集装置4、顶部图像采集装置10和圆锥面图像采集装置5会对换向器7进行扫描并且会将扫描信息发送给控制装置1，控制装置1接收到信号之后将信号反馈给两轴桁架机器人11对换向器7进行夹持，在两轴桁架机器人11夹起换向器7时底部图像采集装置9会对换向器7的底部进行扫面且扫面信息会传递给控制装置1，控制装置1会分析各采集装置的扫面的信息进行分析，将换向器7分为良品和不良品信息发送给两轴桁架机器人11，从而两轴桁架机器人11将良品放置在良品运送装置2上，不良品放置在不良品平台12上。

机架上还设有送料装置8，送料装置8包括转动杆、步进电机81和角度传感器82，步进电机81与控制装置1电连接，角度传感器82固定安装在步进电机81的转动轴上且角度传感器82与控制装置1电连接，转动杆通过紧固螺钉固定在步进电机81上。当传送装置6发送运送换向器7的信号给控制装置1时，控制装置1接受信号并控制步进电机81进行转动，角度传感器82检测到步进电机81转动的角度信息，从而将检测到的角度信息发送给控制装置1，控制装置1会控制步进电机81停止转动。转动轴两端以转动杆中心线对称设置有两个夹持部且夹持部可位于定位回转装置的上方。夹持部包括滑动轴86和通过紧固螺钉固定在转动轴上的可控气缸83，可控气缸83与控制装置1电连接，滑动轴86外侧套设有固定轴，滑动轴86与固定轴滑动连接且滑动轴86与固定轴之间构成一个内腔85。滑动轴86上固定有与固定轴滑动连接的滑动板84且滑动板84可沿固定轴竖直滑动。位于滑动板84下方的内腔85侧壁固定有单向阀。控制装置1在接收到角度传感器82的信息之后会将信息进行处理并且会控制可控气缸83工作，可控气缸83推动滑动轴86向下滑动，滑动轴86向下滑动时会将滑动板84下部的气体进行挤压。当控制装置1再次接到角度传感器82的信息之后会将信息再次进行处理并且控制可控气缸83工作，带动滑动轴86向上滑动，滑动轴86向上滑动时，滑动板84下部的内腔85形成对外部空气的吸力并且通过单向阀进行吸气。

滑动轴86底部固定有圆形且开口向下的夹持桶87，夹持桶87内沿夹持桶87周向均匀布置有六个气囊871和与气囊871连通的六根气道873。气囊871表面设有粘胶层，气囊871内安装有与控制装置1电连接的压力传感器，气道873与位于滑板下方的内腔85连通。夹持桶87上沿夹持桶87轴向均匀固定有四个与气道873分别连通的文丘里管872，文丘里管872包括扩散段、收缩段和将扩散段和收缩段连通的喉管，气体从收缩段进行并从扩散段跑出，使得喉管处形成负压，文丘里管872的收缩段与气道连通，且收缩段与气道873的连通处均固定有与控制装置1电连接的电磁阀。文丘里管872的喉管处设有朝向夹持桶87开口且与文丘里管872连通的气管，文丘里管872内设有吸附层。滑动轴86向下滑动会带动夹持桶87将换向器7罩住，滑动轴86向下滑动挤压滑动板84下部内腔85的气体时，气体会受到挤压通过气道873进入到气囊871内，气囊871进入气体，气囊871会膨胀并且气囊871将换向器7包裹。气囊871膨胀时气囊871内的压强发生变化，压力传感器会将压强变化信息发送给控制装置1，控制装置1会将信号反馈给步进电机81并控制步进电机81会启动且控制装置1会控制可控气缸83停止工作，步进电机81转动使得夹持桶87位于定位回转装置的上方，此时角度传感器82将步进电机81转动的角度信息再次传递给控制装置1，控制装置1接收到信号并且会打开电磁阀，从而气囊871内的气体会通过气道873和电磁阀进入到文丘里管872内，从而在文丘里管872的喉管处形成负压，文丘里管872喉管处形成的负压会通过气管对换向器7进行吸尘，文丘里管872吸入的灰尘会进入到吸附层内。气囊871内的气体跑出且气囊871收缩，换向器7不再受到气囊871的包裹会滑落到定位回转装置上。气囊871内的压强恢复，压力传感器会将信号再次发送给控制装置1，控制装置1会控制步进电机81转动复位、关闭电磁阀，并且控制装置1会控制可控气缸83带动滑动轴86向上滑动从而带动滑动板84和夹持桶87复位。

具体实施过程如下：

将换向器7放置在运输装置上并且启动运输装置，运输装置会向控制装置1发送信号，控制装置1会接受信号并且控制步进电机81进行转动。步进电机81会带动转动杆进行转动使得夹持部对准换向器7，此时步进电机81转动的角度会被角度传感器82检测，角度传感器82将检测到的角度信息发送给控制装置1，控制装置1会控制步进电机81停止转动并且控制装置1会启动可控气缸83工作。可控气缸83推动滑动轴86向下滑动，并且滑动轴86会带动滑动板84向下滑动和夹持桶87向下滑动。滑动板84向下滑动将内腔85中的气体通过气道873挤压到气囊871中，此时夹持桶87向下滑动会罩住换向器7。气囊871中充入大量气体且气囊871会发生膨胀，从而气囊871膨胀会将换向器7包裹住，气囊871表面的粘胶层会将灰尘粘在粘胶层上。气囊871内的气体增多压强发生变化，此时压力传感器会将压强变化信息发送给控制装置1，控制装置1接收到压强变化信息会进行处理并且控制步进电机81继续转动，步进电机81会带动转动杆继续转动，从而将夹持有换向器7的夹持部对准定位回转器。角度传感器82检测到步进电机81转动的角度信息的变换并将角度信息发送给控制装置1，控制装置1会控制步进电机81停止转动且控制装置1会控制可控气缸83停止工作，并且控制装置1会控制电磁阀打开。

电磁阀打开，气囊871内的气体会通过气道873和电磁阀跑出并且进入到文丘里管872内。文丘里管872内进入大量的气体，并且文丘里管872在喉管处形成负压。气囊871内的气体跑出且气囊871会收缩，则换向器7会从夹持桶87内滑落到定位回转装置上。在换向器7滑落的过程中，文丘里管872喉管处形成的负压会通过气管对换向器7的外周进行吸尘，吸入的灰尘会在吸附层上收集。气囊871收缩且气囊871内的压强恢复变化，压力传感器会将压强变化信息再次传递给控制装置1，控制装置1会控制步进电机81转动复位和电磁阀关闭，并且控制装置1会控制可控气缸83带动滑动轴86向上滑动复位，滑动轴86向上滑动会带动夹持桶87和滑动板84向上滑动。滑动板84向上滑动时会使得滑动板84下部的内腔85对空气形成吸力并且通过单向阀进行吸气。

在定位回转装置上的换向器7被定位回转装置带动进行回转，同时换向器7会被顶部图像采集装置10、勾部侧面投影检测装置3、圆柱面图像采集装置4、圆锥面图像采集装置5所扫描到且扫描信息会传递给控制装置1，控制装置1会控制两轴桁架机器人11对换向器7进行夹持，在两轴桁架机器人11将换向器7夹起时底部图像采集装置9会对换向器7底部进行扫描。各图像采集装置所扫描的信息会在控制装置1内进行分析判断，分析判断的良品和不良品信息会传递给两轴桁架机器人11并控制两轴桁架机器人11将良品放置在良品运送装置2上，将不良品放置在不良品平台上。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本发明所省略描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (5)

1.一种电机换向器自动化视觉检测系统，包括机架、两轴桁架机器人、底部图像采集装置、顶部图像采集装置、定位回转装置、圆柱面图像采集装置、圆锥面图像采集装置、控制装置、良品运送装置、不良品平台和运输装置，其特征在于，机架上还设有送料装置，所述送料装置包括转动杆、步进电机和角度传感器，所述步进电机与控制装置电连接，角度传感器固定安装在步进电机的转动轴上且角度传感器与控制装置电连接，所述转动杆与步进电机固定连接，转动杆两端以转动杆中心线对称设置有两个夹持部且夹持部位于定位回转装置的上方，夹持部包括滑动轴和固定在转动杆上的可控气缸，所述可控气缸的活塞杆与滑动轴固定连接且可控气缸与控制装置电连接，所述滑动轴外侧套设有固定轴，滑动轴与固定轴滑动连接且滑动轴与固定轴之间构成一个内腔，滑动轴上固定有与固定轴滑动连接的滑动板，位于滑动板下方的内腔侧壁固定有单向阀，所述滑动轴底部固定有圆形且开口向下的夹持桶，夹持桶内均匀布置有若干气囊和与气囊连通的若干气道，气囊内安装有与控制装置电连接的压力传感器，所述气道均与位于滑动板下方的内腔连通，所述夹持桶上均匀设有通过电磁阀与气道连通的文丘里管，文丘里管的喉管处设有朝向夹持桶开口且与文丘里管连通的气管，机架上还设有与控制装置电连接的勾部侧面投影检测装置且勾部侧面投影检测装置对准换向器勾部。

2.根据权利要求1所述的电机换向器自动化视觉检测系统，其特征在于，所述气囊的表面设有粘胶层。

3.根据权利要求1所述的电机换向器自动化视觉检测系统，其特征在于，所述可控气缸通过紧固螺栓固定在转动杆上。

4.根据权利要求1所述的电机换向器自动化视觉检测系统，其特征在于，所述文丘里管内设有吸附层。

5.根据权利要求1所述的电机换向器自动化视觉检测系统，其特征在于，所述气管固定在滑动轴的底部。

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