CN108362644A - 一种轴类、管道类零件表面缺陷检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轴类、管道类零件表面缺陷检测装置，包括多半径适配模块、爬行模块、周向检测模块和自动控制模块；所述多半径适配模块包括机构载体钢圈、驱动机构、传动机构和适配模块，所述爬行模块包括轴承、爬行电机和轮胎，所述周向检测模块包括内齿轮、检测模块支撑板、检测电机、小齿轮、图像采集装置和导向支撑轮，所述自动控制模块固定在适配模块的其中一个滑块上，所述自动控制模块包括控制模块和通讯模块；本发明可以针对解决当前在特种环境下的轴类、管道类零件的表面缺陷检测问题，可以适用于一定直径范围内的轴类、管类零件的表面缺陷检测工作。
Description
技术领域
本发明涉及表面缺陷检测领域，更具体的说，尤其涉及一种轴类、管道类零件表面缺陷检测装置。
背景技术
当前轴类、管道类零件在工业自动化设备作为核心零件，其表面出现缺陷或者磨损后，会造成设备运行过程的不稳定，误差累计更可能出现设备的震动，会降低工作质量，因此，所以对轴类、管类零件的检测已经成为一项工业上极为重视的工作，具有重要意义。而由于这两类零件的广泛应用和工况的多样性，工作量巨大并且检测环境恶劣，急需一种自动化设备来代替人力完成此项繁重的工作。根据当前轴类、管道类零件检测设备发展现状，一般的设备无法实现周向连续的检测工作。所以，要实现真正的解放人力，让自动化设备高效率、大批量完成检测工作，需要设计一种轴类、管道类零件表面缺陷检测装置。
发明内容
本发明的目的在于解决当前在特种环境下的轴类、管道类零件的表面缺陷检测过于依赖人力的问题，提出了一种真正解放人力，能够自动化、高效率完成大批量检测工作的轴类、管道类零件表面缺陷检测装置。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种轴类、管道类零件表面缺陷检测装置，包括多半径适配模块、爬行模块、周向检测模块和自动控制模块；
所述多半径适配模块包括机构载体钢圈、驱动机构、传动机构和适配模块，所述机构载体钢圈包括前端钢圈和后端钢圈，前端钢圈的一端面均布有多个深槽，另一端面开设有一个环形槽且设置有多个螺纹孔和一个电机安装槽，所述后端钢圈的一个端面开设有一个环形槽且设置有多个通孔和一个电机安装槽，所述前端钢圈上的环形槽和后端钢圈上的环形槽径向大小一致，所述前端钢圈上的螺纹孔数量和后端钢圈上的通孔数量相同，所述前端钢圈上的电机安装槽大小与后端钢圈上的电机安装槽的大小相同，所述前端钢圈和后端钢圈通过穿过前端钢圈上的螺纹孔和后端钢圈上的通孔的第一螺钉固定连接，前端钢圈和后端钢圈通过第一螺钉固定后前端钢圈上的环形槽和后端钢圈上的环形槽共同构成一个环形内腔，前端钢圈上的电机安装槽和后端钢圈上的电机安装槽构成一个完整的电机安装孔；所述驱动机构包括驱动电机，所述驱动电机安装在前端钢圈上的电机安装槽和后端钢圈上的电机安装槽装配后形成的完整的电机安装孔内；所述传动机构包括小锥齿轮和环形大锥齿轮，所述小锥齿轮安装在所述驱动电机的输出轴上，所述环形大锥齿轮安装在机构载体钢圈内的环形内腔中，所述小锥齿轮与环形大锥齿轮相互啮合；所述环形大锥齿轮的另一端面上具有螺旋槽，环形大锥齿轮通过该端面上的螺旋槽与多个适配模块相啮合，通过多个适配模块将环形大锥齿轮支撑在机构载体钢圈内的环形内腔内；所述适配模块包括至少三个完全相同的滑块，每个滑块均通过靠近后端钢圈的面上设置的螺旋槽与环形大锥齿轮的螺旋槽相啮合，每个滑块均设置在前端钢圈的深槽内并能够在前端钢圈的深槽内自由滑动；每个滑块上深入前段钢圈内侧的表面上均设置有多个用于连接爬行模块的轴承座；所述驱动电机运动时通过小锥齿轮带动环形大锥齿轮转动，进而带动所有滑块沿着深槽向机构载体钢圈内侧或外侧运动；
所述爬行模块包括轴承、爬行电机和轮胎，所述轴承、爬行电机和轮胎的数量与适配模块上爬行模块的数量保持一致；所述轴承以过盈配合的方式安装在适配模块的各个滑块的各个轴承座上，所述爬行电机固定在各个轴承座的内侧面上，爬行电机的输出轴穿过安装在轴承座上的轴承，轮胎通过第二螺钉固定在爬行电机的输出轴端部；
所述周向检测模块包括内齿轮、检测模块支撑板、检测电机、小齿轮、图像采集装置和导向支撑轮，所述内齿轮通过第三螺钉固定在后端钢圈上，内齿轮的外圈两边进行倒角，检测电机通过第四螺钉安装在检测模块支撑板上，检测电机的输出轴穿过检测模块支撑板并与小齿轮固定连接，小齿轮与内齿轮的内齿啮合安装，所述图像采集装置通过第五螺钉安装在检测模块支撑板上，图像采集模块的镜头沿内齿轮径向朝向内齿轮圆心的方向；所述导向支撑轮安装在检测模块支撑板上，导向支撑轮与内齿轮的外圈的倒角部分贴合，检测电机驱动小齿轮沿内齿轮的内圈转动时，带动检测模块支撑板、图像采集装置、检测电机和导向支撑轮组成的整体绕内齿轮进行转动；
所述自动控制模块固定在适配模块的其中一个滑块上，所述自动控制模块包括控制模块和通讯模块，所述控制模块与驱动电机、爬行电机和检测电机电连接，控制模块分别对驱动电机、爬行电机和检测电机的转速和转向进行控制，所述通讯模块包括与图像采集装置进行通讯的通讯接口和与外置移动设备进行通讯的通讯接口，所述自动控制模块利用通讯装置以无线连接的方式实现与移动设备的通讯。
进一步的，所述前端钢圈上的深槽均布在前端钢圈远离后端钢圈的表面上，且每个深槽的截面均呈工字型，所述滑块截面也呈工字型，滑块配合安装在深槽内部。
进一步的，所述驱动电机为直流电机或步进电机。
进一步的，所述爬行电机为直流电机或步进电机。
进一步的，所述检测模块支撑板采用亚克力板或ABS塑料材料制成。
进一步的，所述适配模块的数量为3～6个。
本发明的工作原理在于：本发明多半径适配模块通过驱动机构中驱动电机的转动，带动传动机构中的小锥齿轮转动，通过小锥齿轮与环形大锥齿轮的啮合，小锥齿轮运动时带动环形大锥齿轮转动。环形大锥齿轮另一端通过螺旋槽与多个适配模块的滑块啮合，实现多个适配模块同时伸缩，从而可以对不同半径的轴类、管类零件进行环抱工作。
在多半径适配模块对零件进行成功环抱后，爬行模块中的多个轮胎与零件表面接触，通过控制模块控制多个爬行电机带动轮胎转动，在爬行模块的作用下，整个机构可实现在轴类、管类零件上的轴向移动。
周向检测模块在控制模块的作用下，检测电机转动，带动小齿轮转动，通过小齿轮和内齿轮的啮合和导向支撑轮的作用，使检测模块支撑板可以沿着内齿轮的进行周向回转。同时，图像采集装置可根据要求设置拍照频率，便可得到整个周向表面的图像，进行缺陷分析。
自动控制模块一方面对上述三个模块进行控制，同时接受图像采集装置拍摄到表面图像，通过无线模块发送到远程移动设备。移动设备也可以通过通讯接口对装备进行各工作阶段的控制工作。
本发明的整体工作过程：首先通过移动设备控制多半径适配模块中的驱动模块，将各个适配模块沿半径方向向外移动，移动到半径最大位置，再将该装置套在所需要检测的轴类、管类零件上，通过移动设备控制多半径适配模块中的驱动模块，使适配模块不断向内移动，直到所有爬行模块的轮胎都接触到待检测零件表面，停止移动适配模块。
通过移动设备开启检测模式，爬行模块便会根据预先设定的移动速度开始在待测零件上移动，移动设定距离后停止，轴向检测模块进行回转和拍照过程。在一周拍照结束后，继续爬行运动，进行下一位置检测。同时将拍照资源通过自动控制模块的无线模块传输到移动设备上，对图像深度进行分析，供技术人员或者软件分析。当所拍摄图像中出现明显深度变化后，则自动停止爬行动作，并在移动设备上提示检测完毕。
检测完毕后，通过移动设备控制多半径适配模块中驱动模块，将各个适配模块沿半径方向向外移动，移动到半径最大位置，便可取下检测装置。
本发明的有益效果在于：
1、本发明可以针对解决当前在特种环境下的轴类、管道类零件的表面缺陷检测问题，可以适应多半径的轴类、管类零件的表面检测。
2、本发明可以在远程移动设备的控制下，对不同半径的轴类、管类零件进行稳定的环抱动作，利用自动控制模块实现爬行模块进行沿壁面的爬行、以及实现周向检测模块对整个圆周的缺陷检测。
3、本发明利用与图像检测装置和移动设备的通讯接口，提高人机交互性能和用户体验效果。
4、本发明检测可在不拆卸轴类、管类零件的情况下从端部套入，与移动端进行无线通讯，检测方法方便。
5、本发明可以适用于一定直径范围内的轴类、管类零件的表面缺陷检测工作。
附图说明
图1是本发明一种轴类、管道类零件表面缺陷检测装置的总体结构示意图。
图2是本发明多半径适配模块内部结构示意图。
图3是本发明的周向检测模块的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1～3所示，一种轴类、管道类零件表面缺陷检测装置，包括多半径适配模块1、爬行模块2、周向检测模块3和自动控制模块4。
所述多半径适配模块1包括机构载体钢圈11、驱动机构12、传动机构13 和适配模块14，所述机构载体钢圈11包括前端钢圈111和后端钢圈112，前端钢圈111的一端面均布有多个深槽，另一端面开设有一个环形槽且设置有多个螺纹孔和一个电机安装槽，所述后端钢圈112的一个端面开设有一个环形槽且设置有多个通孔和一个电机安装槽，所述前端钢圈111上的环形槽和后端钢圈 112上的环形槽径向大小一致，所述前端钢圈111上的螺纹孔数量和后端钢圈112 上的通孔数量相同，所述前端钢圈111上的电机安装槽大小与后端钢圈112上的电机安装槽的大小相同，所述前端钢圈111和后端钢圈112通过穿过前端钢圈111上的螺纹孔和后端钢圈112上的通孔的第一螺钉113固定连接，前端钢圈111 和后端钢圈112通过第一螺钉113固定后前端钢圈111上的环形槽和后端钢圈 112上的环形槽共同构成一个环形内腔，前端钢圈111上的电机安装槽和后端钢圈112上的电机安装槽构成一个完整的电机安装孔；所述驱动机构12包括驱动电机121，所述驱动电机121安装在前端钢圈111上的电机安装槽和后端钢圈112 上的电机安装槽装配后形成的完整的电机安装孔内；所述传动机构13包括小锥齿轮131和环形大锥齿轮132，所述小锥齿轮131安装在所述驱动机构12的输出轴上，所述环形大锥齿轮132安装在机构载体钢圈11内的环形内腔中，所述小锥齿轮131与环形大锥齿轮132相互啮合；所述环形大锥齿轮132的另一端面上具有螺旋槽，环形大锥齿轮132通过该端面上的螺旋槽与多个适配模块14 相啮合，通过多个适配模块14将环形大锥齿轮132支撑在机构载体钢圈11内的环形内腔内；所述适配模块14包括至少三个完全相同的滑块，每个滑块均通过靠近后端钢圈112的面上设置的螺旋槽与环形大锥齿轮132的螺旋槽相啮合，每个滑块均设置在前端钢圈111的深槽内并能够在前端钢圈111的深槽内自由滑动；每个滑块上深入前段钢圈内侧的表面上均设置有多个用于连接爬行机构的轴承座141；所述驱动电机121运动时通过小锥齿轮131带动环形大锥齿轮132 转动，进而带动所有滑块沿着深槽向机构载体钢圈11内侧或外侧运动。
所述爬行模块2包括轴承21、爬行电机22和轮胎23，所述轴承21、爬行电机22和轮胎23的数量与适配模块14上爬行机构的数量保持一致；所述轴承 21以过盈配合的方式安装在适配模块14的各个滑块的各个轴承座141上，所述爬行电机22固定在各个轴承座141的内侧面上，爬行电机22的输出轴穿过安装在轴承座141上的轴承21，轮胎23通过第二螺钉24固定在爬行电机22的输出轴端部。
所述周向检测模块3包括内齿轮31、检测模块支撑板32、检测电机33、小齿轮34、图像采集装置35和导向支撑轮36，所述内齿轮31通过第三螺钉311 固定在后端钢圈112上，内齿轮31的外圈两边进行倒角，检测电机33通过第四螺钉331安装在检测模块支撑板32上，检测电机33的输出轴穿过检测模块支撑板32并与小齿轮34固定连接，小齿轮34与内齿轮31的内齿啮合安装，所述图像采集装置35通过第五螺钉351安装在检测模块支撑板32上，图像采集模块的镜头沿内齿轮31径向朝向内齿轮31圆心的方向；所述导向支撑轮36 安装在检测模块支撑板32上，导向支撑轮36与内齿轮31的外圈的倒角部分贴合，检测电机33驱动小齿轮34沿内齿轮31的内圈转动时，带动检测模块支撑板32、图像采集装置35、检测电机33和导向支撑轮36组成的整体绕内齿轮31 进行转动。
所述自动控制模块4固定在适配模块14的其中一个滑块上，所述自动控制模块4包括控制模块和通讯模块，所述控制模块与驱动电机121、爬行电机22 和检测电机33电连接，控制模块分别对驱动电机121、爬行电机22和检测电机 33的转速和转向进行控制，所述通讯模块包括与图像采集装置35进行通讯的通讯接口和与外置移动设备进行通讯的通讯接口，所述自动控制模块4利用通讯装置以无线连接的方式实现与移动设备的通讯。
所述前端钢圈111上的深槽均布在前端钢圈111远离后端钢圈112的表面上，且每个深槽的截面均呈工字型，所述滑块截面也呈工字型，滑块配合安装在深槽内部。
所述驱动电机121为直流电机或步进电机。所述爬行电机22为直流电机或步进电机。
所述检测模块支撑板32采用亚克力板或ABS塑料等轻质材料制成。
所述适配模块14的数量为三到六个。
本发明的工作原理在于：
多半径适配模块1通过驱动机构12中驱动电机121的转动，带动传动机构 13中的小锥齿轮131转动，通过小锥齿轮131与环形大锥齿轮132的啮合，小锥齿轮131转动时带动环形大锥齿轮132转动，环形大锥齿轮132另一端通过螺旋槽与三个适配模块14啮合，实现三个适配模块14同时伸缩，从而可以对不同半径的轴类、管类零件进行环抱工作。
在多半径适配模块1对零件进行成功环抱后，爬行模块中的多个轮胎23与零件表面接触，通过控制模块控制多个爬行电机22带动轮胎23转动，在爬行模块2的作用下，整个机构可实现在轴类、管类零件上的轴向移动。
周向检测模块3在控制模块的作用下，检测电机33转动，带动小齿轮34 转动，通过小齿轮34和内齿轮31的啮合和导向支撑轮36的作用，使检测模块支撑板32可以沿着内齿轮31的进行周向回转。同时，图像采集装置35可根据要求设置拍照频率，便可得到整个周向表面的图像，进行缺陷分析。
自动控制模块4一方面对上述三个模块进行控制。同时接受图像采集装置 35拍摄到表面图像，通过无线模块发送到远程移动设备。移动设备也可以通过通讯接口对装备进行各工作阶段的控制工作。
本发明的整体工作过程：首先通过移动设备控制多半径适配模块1中的驱动模块，将各个适配模块14沿半径方向向外移动，移动到半径最大位置。将该装置套在所需要检测的轴类、管类零件上，通过移动设备控制多半径适配模块1 中的驱动机构12，使适配模块14不断向内移动，直到所有爬行模块2的轮胎 22都接触到待检测零件表面，停止移动适配模块14。
通过移动设备开启检测模式，爬行模块2便会根据预先设定的移动速度开始在待测零件上移动，移动设定距离后停止，周向检测模块3进行回转和拍照过程。在一周拍照结束后，继续爬行运动，进行下一位置检测。同时将拍照资源通过自动控制模块的无线模块传输到移动设备上，对图像深度进行分析，供技术人员或者软件分析。当所拍摄图像中出现明显深度变化后，则自动停止爬行动作，并在移动设备上提示检测完毕。
检测完毕后，通过移动设备控制多半径适配模块1中驱动模块2，将各个适配模块14沿半径方向向外移动，移动到半径最大位置。便可取下此检测装置。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。
Claims (6)
1.一种轴类、管道类零件表面缺陷检测装置，其特征在于：包括多半径适配模块(1)、爬行模块(2)、周向检测模块(3)和自动控制模块(4)；
所述多半径适配模块(1)包括机构载体钢圈(11)、驱动机构(12)、传动机构(13)和适配模块(14)，所述机构载体钢圈(11)包括前端钢圈(111)和后端钢圈(112)，前端钢圈(111)的一端面均布有多个深槽，另一端面开设有一个环形槽且设置有多个螺纹孔和一个电机安装槽，所述后端钢圈(112)的一个端面开设有一个环形槽且设置有多个通孔和一个电机安装槽，所述前端钢圈(111)上的环形槽和后端钢圈(112)上的环形槽径向大小一致，所述前端钢圈(111)上的螺纹孔数量和后端钢圈(112)上的通孔数量相同，所述前端钢圈(111)上的电机安装槽大小与后端钢圈(112)上的电机安装槽的大小相同，所述前端钢圈(111)和后端钢圈(112)通过穿过前端钢圈(111)上的螺纹孔和后端钢圈(112)上的通孔的第一螺钉(113)固定连接，前端钢圈(111)和后端钢圈(112)通过第一螺钉(113)固定后前端钢圈(111)上的环形槽和后端钢圈(112)上的环形槽共同构成一个环形内腔，前端钢圈(111)上的电机安装槽和后端钢圈(112)上的电机安装槽构成一个完整的电机安装孔；所述驱动机构(12)包括驱动电机(121)，所述驱动电机(121)安装在前端钢圈(111)上的电机安装槽和后端钢圈(112)上的电机安装槽装配后形成的完整的电机安装孔内；所述传动机构(13)包括小锥齿轮(131)和环形大锥齿轮(132)，所述小锥齿轮(131)安装在所述驱动机构(12)的输出轴上，所述环形大锥齿轮(132)安装在机构载体钢圈(11)内的环形内腔中，所述小锥齿轮(131)与环形大锥齿轮(132)相互啮合；所述环形大锥齿轮(132)的另一端面上具有螺旋槽，环形大锥齿轮(132)通过该端面上的螺旋槽与多个适配模块(14)相啮合，通过多个适配模块(14)将环形大锥齿轮(132)支撑在机构载体钢圈(11)内的环形内腔内；所述适配模块(14)包括至少三个完全相同的滑块，每个滑块均通过靠近后端钢圈(112)的面上设置的螺旋槽与环形大锥齿轮(132)的螺旋槽相啮合，每个滑块均设置在前端钢圈(111)的深槽内并能够在前端钢圈(111)的深槽内自由滑动；每个滑块上深入前段钢圈内侧的表面上均设置有多个用于连接爬行机构的轴承座(141)；所述驱动电机(121)运动时通过小锥齿轮(131)带动环形大锥齿轮(132)转动，进而带动所有滑块沿着深槽向机构载体钢圈(11)内侧或外侧运动；
所述爬行模块(2)包括轴承(21)、爬行电机(22)和轮胎(23)，所述轴承(21)、爬行电机(22)和轮胎(23)的数量与适配模块(14)上爬行机构的数量保持一致；所述轴承(21)以过盈配合的方式安装在适配模块(14)的各个滑块的各个轴承座(141)上，所述爬行电机(22)固定在各个轴承座(141)的内侧面上，爬行电机(22)的输出轴穿过安装在轴承座(141)上的轴承(21)，轮胎(23)通过第二螺钉(24)固定在爬行电机(22)的输出轴端部；
所述周向检测模块(3)包括内齿轮(31)、检测模块支撑板(32)、检测电机(33)、小齿轮(34)、图像采集装置(35)和导向支撑轮(36)，所述内齿轮(31)通过第三螺钉(311)固定在后端钢圈(112)上，内齿轮(31)的外圈两边进行倒角，检测电机(33)通过第四螺钉(331)安装在检测模块支撑板(32)上，检测电机(33)的输出轴穿过检测模块支撑板(32)并与小齿轮(34)固定连接，小齿轮(34)与内齿轮(31)的内齿啮合安装，所述图像采集装置(35)通过第五螺钉(351)安装在检测模块支撑板(32)上，图像采集模块的镜头沿内齿轮(31)径向朝向内齿轮(31)圆心的方向；所述导向支撑轮(36)安装在检测模块支撑板(32)上，导向支撑轮(36)与内齿轮(31)的外圈的倒角部分贴合，检测电机(33)驱动小齿轮(34)沿内齿轮(31)的内圈转动时，带动检测模块支撑板(32)、图像采集装置(35)、检测电机(33)和导向支撑轮(36)组成的整体绕内齿轮(31)进行转动；
所述自动控制模块(4)固定在适配模块(14)的其中一个滑块上，所述自动控制模块(4)包括控制模块和通讯模块，所述控制模块与驱动电机(121)、爬行电机(22)和检测电机(33)电连接，控制模块分别对驱动电机(121)、爬行电机(22)和检测电机(33)的转速和转向进行控制，所述通讯模块包括与图像采集装置(35)进行通讯的通讯接口和与外置移动设备进行通讯的通讯接口，所述自动控制模块(4)利用通讯装置以无线连接的方式实现与移动设备的通讯。
2.根据权利要求1所述的一种轴类、管道类零件表面缺陷检测装置，其特征在于：所述前端钢圈(111)上的深槽均布在前端钢圈(111)远离后端钢圈(112)的表面上，且每个深槽的截面均呈工字型，所述滑块截面也呈工字型，滑块配合安装在深槽内部。
3.根据权利要求1所述的一种轴类、管道类零件表面缺陷检测装置，其特征在于：所述驱动电机(121)为直流电机或步进电机。
4.根据权利要求1所述的一种轴类、管道类零件表面缺陷检测装置，其特征在于：所述爬行电机(22)为直流电机或步进电机。
5.根据权利要求1所述的一种轴类、管道类零件表面缺陷检测装置，其特征在于：所述检测模块支撑板(32)采用亚克力板或ABS塑料材料制成。
6.根据权利要求1所述的一种轴类、管道类零件表面缺陷检测装置，其特征在于：所述适配模块(14)的数量为3～6个。
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