CN109396059A - 一种适用于筒状物体的外观直径检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及外观质量非接触式检测装置，具体的说是一种适用于筒状物体的外观直径检测装置。包括基础架体及安装在基础架体上的升降驱动单元、模组传动单元、支撑滚转机构、推挡机构、被检物体以及龙门视觉检测单元，其中支撑滚转机构设置于升降驱动单元上，用于驱动被测物体转动，升降驱动单元用于驱动支撑滚转机构升降，龙门视觉检测单元横跨于支撑滚转机构的两侧、且与基础架体滑动连接，模组传动单元与龙门视觉检测单元连接，用于驱动龙门视觉检测单元水平滑动。本发明采用非接触式测量手段，同时对被检物体的尺寸具有一定程度的柔性，满足筒状物体轴向直径以及外圆柱面的污迹、凹坑等外观缺陷的自动、高效检测。

Description

一种适用于筒状物体的外观直径检测装置
技术领域
本发明涉及外观质量非接触式检测装置，具体的说是一种适用于筒状物体的外观直径检测装置。
背景技术
如今，自动化生产线的模式已经深入各行各业，然而随着行业内部竞争的加剧，降本增效成为了众多企业谋求生产发展的主攻方向，采用一些列自动化检测设备代替人工识别，从而提高检测效率和精度，减少人为观测误差，提上产品质量稳定性，人工成本和废品率均得到了明显下降。因此，针对一类产品，设计一款高柔性、高精度、高效率的无损检测设备变得意义重大。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种适用于筒状物体的外观直径检测装置，针对筒状产品的外观直径自动化检测，提供了一款使用简单，检测过程快、准、稳得检测装置。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种适用于筒状物体的外观直径检测装置，包括基础架体及安装在所述基础架体上的升降驱动单元、模组传动单元、支撑滚转机构、推挡机构、被检物体以及龙门视觉检测单元，其中支撑滚转机构设置于升降驱动单元上，用于驱动被测物体转动，所述升降驱动单元用于驱动支撑滚转机构升降，所述龙门视觉检测单元横跨于支撑滚转机构的两侧、且与基础架体滑动连接，所述模组传动单元与所述龙门视觉检测单元连接，用于驱动所述龙门视觉检测单元水平滑动。
所述升降驱动单元包括伺服电机、电机保护罩、连接法兰、联轴器a、第一螺杆升降机、联轴器b、传动轴、联轴器c以及第二螺杆升降机，其中伺服电机通过连接法兰和联轴器a与第一螺杆升降机连接；所述电机保护罩通过螺钉与连接法兰固接；所述第一螺杆升降机通过联轴器b、传动轴以及联轴器c与第二螺杆升降机连接。
所述支撑滚转机构包括从动支撑架、支撑轴、主动支撑架、安装板、步进电机及传动装置，其中从动支撑架和主动支撑架设置于安装板上，所述从动支撑架和主动支撑架之间设有两个相互平行的支撑轴，两个支撑轴上均设有支撑滚轮，所述步进电机设置于安装板上、且通过传动装置与两个支撑轴连接；所述安装板与所述升降驱动单元连接。
所述传动装置包括第一同步带传动装置和第二同步带传动装置，所述步进电机的输出端与第一同步带传动装置连接，所述第一同步带传动装置与第二同步带传动装置连接，所述第二同步带传动装置与两个支撑轴传动连接。
所述安装板通过导向杆与所述基础架体滑动连接。
所述龙门视觉检测单元包括龙门安装架、测径传感器安装板、测径传感器、白光源连接件、白光源、相机安装架、相机、激光器以及角度调整板，其中龙门安装架的两侧设有测径传感器安装板，各测径传感器安装板上均设有测径传感器，所述龙门安装架的顶部设有白光源连接件、相机安装架及角度调整板，所述白光源、相机及激光器分别安装在白光源连接件、相机安装架及角度调整板上，所述龙门安装架与所述基础架体滑动连接、且与所述模组驱动单元连接。
所述模组驱动单元包括直线模组、同步带传动装置、伺服电机、减速机以及减速机安装板，其中直线模组为两组、且分别设置于所述支撑滚转机构的两侧，所述龙门视觉检测单元的底部与两组所述直线模组的模组滑块连接，所述减速机通过减速机安装板安装在所述基础架体上，所述减速机的输入轴与伺服电机连接，输出轴通过同步带传动装置与两个直线模组传动构连接。
所述同步带传动装置包括同步带轮a、同步带、同步带轮b、涨紧装置、伺服电机及减速机，其中同步带轮a为两个、且分别设置于两组直线模组的端部，所述减速机与伺服电机连接、且通过减速机安装板安装在所述基础架体上，所述减速机的输出轴上设有同步带轮b，所述同步带环绕在所述同步带轮b和两个同步带轮a上，所述涨紧装置设置于所述基础架体上、用于涨紧同步带。
所述涨紧装置为两组，且对称设置于所述同步带的两侧，所述涨紧装置包括顶紧螺钉a、安装座、张紧顶块及涨紧惰轮，其中涨紧惰轮通过安装座安装在所述基础架体上，所述安装座相对所述基础架体可移动，所述张紧顶块固定在所述基础架体上，所述顶紧螺钉a与所述张紧顶块螺纹连接、且端部与所述安装座抵接，从而使涨紧惰轮与所述同步带抵接，实现对同步带涨紧的目的。
所述推挡机构包括气缸安装座、推挡气缸、连接板及推挡板，其中推挡气缸安装在气缸安装座上、且输出端通过连接板与推挡板连接。
一种适用于筒状物体的外观直径检测装置，包括基础架体及安装在所述基础架体上的升降驱动单元、模组传动单元、支撑滚转机构、推挡机构、被检物体以及龙门视觉检测单元，其中支撑滚转机构设置于升降驱动单元上，用于驱动被测物体转动，所述升降驱动单元用于驱动支撑滚转机构升降，所述龙门视觉检测单元横跨于支撑滚转机构的两侧、且与基础架体滑动连接，所述模组传动单元与所述龙门视觉检测单元连接，用于驱动所述龙门视觉检测单元水平滑动。
所述升降驱动单元包括伺服电机、电机保护罩、连接法兰、联轴器a、第一螺杆升降机、联轴器b、传动轴、联轴器c以及第二螺杆升降机，其中伺服电机通过连接法兰和联轴器a与第一螺杆升降机连接；所述电机保护罩通过螺钉与连接法兰固接；所述第一螺杆升降机通过联轴器b、传动轴以及联轴器c与第二螺杆升降机连接。
所述支撑滚转机构包括从动支撑架、支撑轴、主动支撑架、安装板、步进电机及传动装置，其中从动支撑架和主动支撑架设置于安装板上，所述从动支撑架和主动支撑架之间设有两个相互平行的支撑轴，两个支撑轴上均设有支撑滚轮，所述步进电机设置于安装板上、且通过传动装置与两个支撑轴连接；所述安装板与所述升降驱动单元连接。
所述传动装置包括第一同步带传动装置和第二同步带传动装置，所述步进电机的输出端与第一同步带传动装置连接，所述第一同步带传动装置与第二同步带传动装置连接，所述第二同步带传动装置与两个支撑轴传动连接。
所述安装板通过导向杆与所述基础架体滑动连接。
所述龙门视觉检测单元包括龙门安装架、测径传感器安装板、测径传感器、白光源连接件、白光源、相机安装架、相机、激光器以及角度调整板，其中龙门安装架的两侧设有测径传感器安装板，各测径传感器安装板上均设有测径传感器，所述龙门安装架的顶部设有白光源连接件、相机安装架及角度调整板，所述白光源、相机及激光器分别安装在白光源连接件、相机安装架及角度调整板上，所述龙门安装架与所述基础架体滑动连接、且与所述模组驱动单元连接。
所述模组驱动单元包括直线模组、同步带传动装置、伺服电机、减速机以及减速机安装板，其中直线模组为两组、且分别设置于所述支撑滚转机构的两侧，所述龙门视觉检测单元的底部与两组所述直线模组的模组滑块连接，所述减速机通过减速机安装板安装在所述基础架体上，所述减速机的输入轴与伺服电机连接，输出轴通过同步带传动装置与两个直线模组传动构连接。
所述同步带传动装置包括同步带轮a、同步带、同步带轮b、涨紧装置、伺服电机及减速机，其中同步带轮a为两个、且分别设置于两组直线模组的端部，所述减速机与伺服电机连接、且通过减速机安装板安装在所述基础架体上，所述减速机的输出轴上设有同步带轮b，所述同步带环绕在所述同步带轮b和两个同步带轮a上，所述涨紧装置设置于所述基础架体上、用于涨紧同步带。
所述涨紧装置为两组，且对称设置于所述同步带的两侧，所述涨紧装置包括顶紧螺钉a、安装座、张紧顶块及涨紧惰轮，其中涨紧惰轮通过安装座安装在所述基础架体上，所述安装座相对所述基础架体可移动，所述张紧顶块固定在所述基础架体上，所述顶紧螺钉a与所述张紧顶块螺纹连接、且端部与所述安装座抵接，从而使涨紧惰轮与所述同步带抵接，实现对同步带涨紧的目的。
所述推挡机构包括气缸安装座、推挡气缸、连接板及推挡板，其中推挡气缸安装在气缸安装座上、且输出端通过连接板与推挡板连接。
本发明的优点与积极效果是：本发明基于成熟的视觉检测手段，利用高精度传感器、智能相机以及数据处理软件，将筒状产品的直径检测、外观缺陷检测(污点、凹坑、白班等)过程集成到同一台设备上，两种检测同步进行，互不干扰，该装置操作方便，检测过程准确稳定，取得了很好的降本增效成果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的升降驱动单元的结构示意图；
图3为本发明的模组驱动单元的结构示意图；
图4为图3的左视图；
图5为本发明的支撑滚转机构的结构示意图；
图6为图5的俯视图；
图7为图5的侧视图；
图8为本发明的推挡机构的结构示意图；
图9为图8的左视图；
图10为本发明的龙门视觉检测单元的结构示意图。
图中：1为基础架体，2为升降驱动单元，3为模组传动单元，4为支撑滚转机构，5为推挡机构6为被检物体，7为龙门视觉检测单元，8为伺服电机，9为电机保护罩，10为连接法兰，11为联轴器a，12a为第一螺杆升降机，12b为第二螺杆升降机，13为联轴器b，14为传动轴，15为联轴器c，16为同步带轮a，17为直线模组，18为同步带，19为顶紧螺钉a，20为同步带轮b，21为安装座，22为张紧顶块，23为模组滑块，24为涨紧惰轮，25为伺服电机，26为电机保护罩，27为减速机，28为减速机安装板，29为从动支撑架，30为支撑轴，31为主动支撑架，32为安装板，33为第一同步带传动装置，34为步进电机安装板，35为电机保护罩，36为步进电机，37为升降机丝母，38为丝母安装座，39为导向杆，40为惰轮座，41为张紧螺钉b，42为支撑滚轮，43为第二同步带传动装置，44为气缸安装座，45为推挡气缸，46为连接板，47为推挡板，48为龙门安装架，49为测径传感器安装板，50为测径传感器，51为白光源连接件，52为白光源，53为相机安装架，54为相机，55为激光器，56为角度调整板。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
如图1所示，本发明提供的一种适用于筒状物体的外观直径检测装置，包括基础架体1及安装在基础架体1上的升降驱动单元2、模组传动单元3、支撑滚转机构4、推挡机构5、被检物体6以及龙门视觉检测单元7，其中支撑滚转机构4设置于升降驱动单元2上，用于驱动被测物体6转动，升降驱动单元2用于驱动支撑滚转机构4升降，龙门视觉检测单元7横跨于支撑滚转机构4的两侧、且与基础架体1滑动连接，模组传动单元3与龙门视觉检测单元7连接，用于驱动龙门视觉检测单元7水平滑动。
如图2所示，升降驱动单元2包括伺服电机8、电机保护罩9、连接法兰10、联轴器a11、第一螺杆升降机12a、联轴器b13、传动轴14、联轴器c15以及第二螺杆升降机12b，其中伺服电机8通过连接法兰10和联轴器a11与第一螺杆升降机12a连接；电机保护罩9通过螺钉与连接法兰10固接；第一螺杆升降机12a通过联轴器b13、传动轴14以及联轴器c15与第二螺杆升降机12b连接。
如图5-6所示，支撑滚转机构4包括从动支撑架29、支撑轴30、主动支撑架31、安装板32、步进电机36及传动装置，其中从动支撑架29和主动支撑架31设置于安装板32上，从动支撑架29和主动支撑架31之间设有两个相互平行的支撑轴30，两个支撑轴30上均设有支撑滚轮42，通过松紧螺钉可实现支撑滚轮42沿支撑轴30轴向位置的调整；步进电机36设置于安装板32上、且通过传动装置与两个支撑轴30连接；安装板32与升降驱动单元2连接。
传动装置包括第一同步带传动装置33和第二同步带传动装置43，步进电机36的输出端与第一同步带传动装置33连接，第一同步带传动装置33与第二同步带传动装置43连接，第二同步带传动装置43与两个支撑轴30传动连接。
步进电机36通过第一同步带传动装置33和第二同步带传动装置43带动两根支撑轴30转动，惰轮座40安装在主动支撑架31的沟槽内，通过拧紧涨紧螺钉b41带动惰轮座40下移，从而实现第二同步带传动装置43的涨紧。
如图7所示，安装板32的底部设有丝母安装座38，丝母安装座38与升降机丝母37连接。安装板32通过位于丝母安装座38两侧的导向杆39与基础架体1滑动连接。
如图10所示，龙门视觉检测单元7包括龙门安装架48、测径传感器安装板49、测径传感器50、白光源连接件51、白光源52、相机安装架53、相机54、激光器55以及角度调整板56，其中龙门安装架48的两侧设有测径传感器安装板49，各测径传感器安装板49上均设有测径传感器50，龙门安装架48的顶部设有白光源连接件51、相机安装架53及角度调整板56，白光源52、相机54及激光器55分别安装在白光源连接件51、相机安装架53及角度调整板56上，龙门安装架48与基础架体1滑动连接、且与模组驱动单元3连接。
如图3-4所示，模组驱动单元3包括直线模组17、同步带传动装置、伺服电机25、减速机27以及减速机安装板28，其中直线模组17为两组、且分别设置于支撑滚转机构4的两侧，龙门视觉检测单元7的底部与两组直线模组17的模组滑块23连接，减速机27通过减速机安装板28安装在基础架体1上，减速机27的输入轴与伺服电机25连接，输出轴通过同步带传动装置与两个直线模组17传动构连接。
同步带传动装置包括同步带轮a16、同步带18、同步带轮b20、涨紧装置、伺服电机25及减速机27，其中同步带轮a16为两个、且分别设置于两组直线模组17的端部，减速机27与伺服电机25连接、且通过减速机安装板28安装在基础架体1上，减速机27的输出轴上设有同步带轮b20，同步带18环绕在同步带轮b20和两个同步带轮a16上，涨紧装置设置于基础架体1上、用于涨紧同步带18。
涨紧装置为两组，且对称设置于同步带18的两侧，涨紧装置包括顶紧螺钉a19、安装座21、张紧顶块22及涨紧惰轮24，其中涨紧惰轮24通过安装座21安装在基础架体1上，安装座21相对基础架体1可移动，张紧顶块22固定在基础架体1上，顶紧螺钉a19与张紧顶块22螺纹连接、且端部与安装座21抵接，从而使涨紧惰轮24与同步带18抵接，实现对同步带18涨紧的目的。
如图8所示，推挡机构5包括气缸安装座44、推挡气缸45、连接板46及推挡板47，其中推挡气缸45安装在气缸安装座44上、且输出端通过连接板46与推挡板47连接。
本发明的工作原理是：
本发明提供的一种适用于筒状物体的外观直径检测装置，满足筒状物体外观污点、凹坑、白班等缺陷以及直径的非接触、高精度、自动化快速检。
首先，将被测物体6放置在支撑滚轮42上，升降驱动单元2根据被测物体6的型号，自动将产品举升到指定位置；然后，推挡机构5动作，与被测物体6的一端面接触，将产品沿轴向推移到固定位置；龙门视觉检测单元7在模组传动单元3的驱动下沿被测物体6的轴向间歇式移动，每移动一次，被测物体6通过支撑滚转机构4的驱动下旋转两圈：第一次旋转过程中，视觉相机54、白光源52和对射测径传感器50同时工作，完成直径和外观颜色缺陷的检测；第二次旋转过程中，视觉相机、白光源和激光器同时工作，完成圆柱表面凹坑缺陷的自动检测。根据检测结果，设备给出合格与否声光预报。
本发明基于成熟的视觉检测手段，利用高精度传感器、智能相机以及数据处理软件，将筒状产品的直径检测、外观缺陷检测(污点、凹坑、白班等)过程集成到同一台设备上，两种检测同步进行，互不干扰，该装置操作方便，检测过程准确稳定，取得了很好的降本增效成果。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种适用于筒状物体的外观直径检测装置，其特征在于：包括基础架体(1)及安装在所述基础架体(1)上的升降驱动单元(2)、模组传动单元(3)、支撑滚转机构(4)、推挡机构(5)、被检物体(6)以及龙门视觉检测单元(7)，其中支撑滚转机构(4)设置于升降驱动单元(2)上，用于驱动被测物体(6)转动，所述升降驱动单元(2)用于驱动支撑滚转机构(4)升降，所述龙门视觉检测单元(7)横跨于支撑滚转机构(4)的两侧、且与基础架体(1)滑动连接，所述模组传动单元(3)与所述龙门视觉检测单元(7)连接，用于驱动所述龙门视觉检测单元(7)水平滑动。
2.根据权利要求1所述的适用于筒状物体的外观直径检测装置，其特征在于：所述升降驱动单元(2)包括伺服电机(8)、电机保护罩(9)、连接法兰(10)、联轴器a(11)、第一螺杆升降机(12a)、联轴器b(13)、传动轴(14)、联轴器c(15)以及第二螺杆升降机(12b)，其中伺服电机(8)通过连接法兰(10)和联轴器a(11)与第一螺杆升降机(12a)连接；所述电机保护罩(9)通过螺钉与连接法兰(10)固接；所述第一螺杆升降机(12a)通过联轴器b(13)、传动轴(14)以及联轴器c(15)与第二螺杆升降机(12b)连接。
3.根据权利要求1所述的适用于筒状物体的外观直径检测装置，其特征在于：所述支撑滚转机构(4)包括从动支撑架(29)、支撑轴(30)、主动支撑架(31)、安装板(32)、步进电机(36)及传动装置，其中从动支撑架(29)和主动支撑架(31)设置于安装板(32)上，所述从动支撑架(29)和主动支撑架(31)之间设有两个相互平行的支撑轴(30)，两个支撑轴(30)上均设有支撑滚轮(42)，所述步进电机(36)设置于安装板(32)上、且通过传动装置与两个支撑轴(30)连接；所述安装板(32)与所述升降驱动单元(2)连接。
4.根据权利要求3所述的适用于筒状物体的外观直径检测装置，其特征在于：所述传动装置包括第一同步带传动装置(33)和第二同步带传动装置(43)，所述步进电机(36)的输出端与第一同步带传动装置(33)连接，所述第一同步带传动装置(33)与第二同步带传动装置(43)连接，所述第二同步带传动装置(43)与两个支撑轴(30)传动连接。
5.根据权利要求3所述的适用于筒状物体的外观直径检测装置，其特征在于：所述安装板(32)通过导向杆(39)与所述基础架体(1)滑动连接。
6.根据权利要求1所述的适用于筒状物体的外观直径检测装置，其特征在于：所述龙门视觉检测单元(7)包括龙门安装架(48)、测径传感器安装板(49)、测径传感器(50)、白光源连接件(51)、白光源(52)、相机安装架(53)、相机(54)、激光器(55)以及角度调整板(56)，其中龙门安装架(48)的两侧设有测径传感器安装板(49)，各测径传感器安装板(49)上均设有测径传感器(50)，所述龙门安装架(48)的顶部设有白光源连接件(51)、相机安装架(53)及角度调整板(56)，所述白光源(52)、相机(54)及激光器(55)分别安装在白光源连接件(51)、相机安装架(53)及角度调整板(56)上，所述龙门安装架(48)与所述基础架体(1)滑动连接、且与所述模组驱动单元(3)连接。
7.根据权利要求1所述的适用于筒状物体的外观直径检测装置，其特征在于：所述模组驱动单元(3)包括直线模组(17)、同步带传动装置、伺服电机(25)、减速机(27)以及减速机安装板(28)，其中直线模组(17)为两组、且分别设置于所述支撑滚转机构(4)的两侧，所述龙门视觉检测单元(7)的底部与两组所述直线模组(17)的模组滑块(23)连接，所述减速机(27)通过减速机安装板(28)安装在所述基础架体(1)上，所述减速机(27)的输入轴与伺服电机(25)连接，输出轴通过同步带传动装置与两个直线模组(17)传动构连接。
8.根据权利要求7所述的适用于筒状物体的外观直径检测装置，其特征在于：所述同步带传动装置包括同步带轮a(16)、同步带(18)、同步带轮b(20)、涨紧装置、伺服电机(25)及减速机(27)，其中同步带轮a(16)为两个、且分别设置于两组直线模组(17)的端部，所述减速机(27)与伺服电机(25)连接、且通过减速机安装板(28)安装在所述基础架体(1)上，所述减速机(27)的输出轴上设有同步带轮b(20)，所述同步带(18)环绕在所述同步带轮b(20)和两个同步带轮a(16)上，所述涨紧装置设置于所述基础架体(1)上、用于涨紧同步带(18)。
9.根据权利要求8所述的适用于筒状物体的外观直径检测装置，其特征在于：所述涨紧装置为两组，且对称设置于所述同步带(18)的两侧，所述涨紧装置包括顶紧螺钉a(19)、安装座(21)、张紧顶块(22)及涨紧惰轮(24)，其中涨紧惰轮(24)通过安装座(21)安装在所述基础架体(1)上，所述安装座(21)相对所述基础架体(1)可移动，所述张紧顶块(22)固定在所述基础架体(1)上，所述顶紧螺钉a(19)与所述张紧顶块(22)螺纹连接、且端部与所述安装座(21)抵接，从而使涨紧惰轮(24)与所述同步带(18)抵接，实现对同步带(18)涨紧的目的。
10.根据权利要求1所述的适用于筒状物体的外观直径检测装置，其特征在于：所述推挡机构(5)包括气缸安装座(44)、推挡气缸(45)、连接板(46)及推挡板(47)，其中推挡气缸(45)安装在气缸安装座(44)上、且输出端通过连接板(46)与推挡板(47)连接。
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