CN109975310B - 一种管接头锻件外观检测及关键尺寸测量的自动化线 - Google Patents
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Abstract
本发明属于管接头加工领域，尤其涉及管接头锻件外观检测及关键尺寸测量的自动化线，包括理料机、步进式上料机、上下料机械手、步进式输送线、视觉检测机构、六角面厚度测量机构、多关节机器人。理料机用于散装的管接头的上料；步进式上料机用于单个管接头的分离；上下料机械手用于将管接头送至步进式输送线上；视觉检测机构用于管接头表面缺陷的检测；步进式输送线用于在检测的过程中输送管接头；六角面测厚机构用于管接头的厚度测量；多关节机器用于管接头的分拣。本发明实现了管接头锻件外观全表面机器视觉检测，以及六角面厚度的自动测量，并可以利用多关节机器人将缺陷产品和合格产品进行自动分拣。
Description
技术领域
本发明属于管接头加工领域，尤其涉及一种管接头锻件外观检测及关键尺寸测量的自动化线，具体用于管接头的外观缺陷检测、关键尺寸测量。
背景技术
管接头是管道与管道之间的连接工具，是液压管道主要构成部分。在管接头的生产中，首先进行下料锻造，锻造出的毛坯锻件为了后续机械加工质量，需要进行外观缺陷检测，并对关键尺寸（六角面厚度）进行测量，目前这些工作是通过人工完成，劳动强度大，效率低，是困扰目前管接头锻件生产企业的技术难题。为解决这种问题，需要研制一种管接头锻件外观检测及关键尺寸测量的自动化线。
发明内容
为解决管接头外观缺陷检测问题，本发明设计了一种管接头锻件外观检测及关键尺寸测量的自动化线，通过理料机、步进式上料机、上下料机械手、步进式输送线、视觉检测机构、六角面厚度测量机构、多关节机器人，实现管接头外观缺陷检测及关键尺寸测量的自动化。具体技术方案如下：一种管接头锻件外观检测及关键尺寸测量的自动化线，包括理料机A、步进式上料机B、上下料机械手C、步进式输送线D、视觉检测机构E、六角面测厚机构F、多关节机器人G；所述理料机A放置于第一工位，用于散装的管接头的上料；所述步进式上料机B处于第二工位，通过导轨与理料机A相连，用于单个管接头的分离；所述上下料机械手C安装在上料机架上，放置在步进式上料机B与步进式输送线D之间，用于将管接头送至步进式输送线上；所述视觉检测机构E放置于第三工位，用于管接头表面缺陷的检测；所述步进式输送线D贯穿整个视觉检测机构E，用于在检测的过程中输送管接头；所述六角面测厚机构F放置于步进式输送线D的末端，用于管接头的厚度测量；所述多关节机器人G紧靠六角面厚度测量机构F后侧放置，用于管接头的分拣。
进一步地，上述步进式输送线D包括链条导向件（401）、挡块（402）、行星减速器（403）、输送机机架（404）、螺栓(405)、链轮惰轮(406)、从动轴(407)、顶板(408)、轴承座(409)、侧安装板(410)、伺服电机(411)、前同步带轮（412）、同步带轮（422）、固定块(413)、同步带(414)、电机安装板(415)、传感器组件(416)、L型底座(417)、链条附件连接板(418)、链轮(419)、单侧附件的链条(420)、主动轴(421)；
所述侧安装板(410)、电机安装板(415)、固定块(413)、顶板(408)安装在输送机机架(404)上；所述行星减速器(403)安装在电机安装板(415)上；所述伺服电机(411)安装在行星减速器(403)上；所述同步带轮(422)安装在行星减速器(403)的轴上；所述轴承座(409)安装在侧安装板(410)上；所述主动轴(421)安装在轴承座(409)内，主动轴(421)端部安装前同步带轮(412)；所述同步带(414)安装在前同步带轮（412）、同步带轮（422）上；所述从动轴（407）安装在侧安装板(410)内；所述链轮(419)安装在主动轴(421)上；所述链轮惰轮(406)安装在从动轴(407)上；所述单侧附件的链条(420)安装在链轮(419)及链轮惰轮(406)上；所述链条附件连接板(418)安装在单侧附件的链条(420)上；所述L型底座(417)安装在链条附件连接板(418)上；所述挡块(402)安装在固定块(413)上；所述链条导向件（401）和传感器组件（416）安装在顶板（408）上，传感器组件（416）用于控制伺服电机（411）的启停从而对管接头进行定位；伺服电机（411）驱动链条使得放在L型底座（417）上的管接头随链条移动。
进一步地，上述上下料机械手C包括：夹爪（301）、夹爪塞子（302）、气动手指（303）、三轴气缸（304）、上料机架（305）、回转臂（306）、回转气缸（307）、回转气缸安装板（308）、三轴气缸安装板（309）；所述夹爪（301）、夹爪塞子（302）、气动手指（303）用于管接头的夹取，所述三轴气缸（304）、回转气缸（307）用于管接头的运送；所述三轴气缸安装板（309）安装在上料机架（305）上；所述三轴气缸（304）安装在三轴气缸安装板（309）上；所述回转气缸安装板（308）安装在三轴气缸（304）上；所述回转气缸（307）安装在回转气缸安装板（308）上；所述回转臂（306）安装在回转气缸（307）上；所述气动手指（303）安装在回转臂（306）上；所述夹爪（301）安装在气动手指（303）上；所述夹爪塞子（302）安装在夹爪（301）上。
进一步地，上述视觉检测机构E包括：环形光源（501）、CCD相机（502）、CCD支架（503）、检测设备机架（504）、提升机械手（505）；
所述CCD支架（503）、提升机械手（505）安装在检测设备机架（504）上，提升机械手（505）用于抓取管接头使得相机可以拍到管接头下表面；所述环形光源及CCD相机安装在CCD支架（503）上，环形光源（501）及CCD相机（502）用于检测管接头锻件表面成像。
进一步地，上述视觉检测机构E还包括护罩，护罩安装在检测设备机架(504)上，将视觉检测机构E包裹起来，防止外界光源对检测设备产生影响。
进一步地，上述六角面厚度测量机构F包括测量机构回转臂(601)、测量机构回转气缸（602）、测量机构回转气缸安装板（603）、测量机构三轴气缸（604）、测量机构三轴气缸安装板（605）、下料机架（606）、测量机构夹爪（607）、测量机构夹爪塞子（608）、测量机构气动手指（609）、直线模组（610）、模组连接板（611）、小型回转气缸（612）、回转气缸连接板（613）、测量机构L型底座（614）、测厚机构（615）、光电传感器（616）；
由测量机构回转臂（601）、测量机构回转气缸（602）、测量机构回转气缸安装板（603）、测量机构三轴气缸（604）、测量机构三轴气缸安装板（605）、测量机构夹爪（607）、测量机构夹爪塞子（608）、测量机构气动手指（609）组成的机械手用于管接头的夹持并将其放至测量机构L型底座（614）上；所述测量机构三轴气缸安装板（605）、直线模组（610）、光电传感器（616）及测厚机构（615）安装在下料机架（606）上，其中测厚机构（615）由测厚台支架及激光位移传感器组成，用于管接头六角面厚度的测量；所述测量机构三轴气缸（604）安装在测量机构三轴气缸安装板（605）上；所述测量机构回转气缸安装板（603）安装在测量机构三轴气缸（604）上；所述回转气缸（602）安装在测量机构回转气缸安装板（603）上；所述回转臂（601）安装在回转气缸（602）上；所述测量机构气动手指（609）安装在回转臂（601）上；所述测量机构夹爪（607）安装在测量机构气动手指（609）上；所述测量机构夹爪塞子（608）安装在测量机构夹爪（607）上；所述模组连接板（611）安装在直线模组（610）上，用于将管接头送至厚度测量处及机械手抓取处；所述小型回转气缸（612）安装在模组连接板（611）上，用于管接头姿态的矫正；所述回转气缸连接板（613）安装在小型回转气缸（612）上；所述测量机构L型底座（614）安装在回转气缸连接板（613）上。
本发明有以下有益效果：
视觉检测机构通过步进式输送线和提升机械手的配合，进行管接头锻件外观全表面机器视觉检测，实现了管接头全表面缺陷检测。
通过机械手和激光位移传感器等配合，实现了管接头锻件六角面厚度的自动测量，并可以实现管接头锻件翻面，结构简单、效率高。
基于外观缺陷检测和六角面厚度测量结果，多关节机器人可以将缺陷产品和合格产品进行自动分拣。
附图说明
图1是本发明总装的示意图。
图2是本发明的上下料机械手示意图。
图3是本发明的步进式输送线示意图。
图4是本发明的步进式输送线局部示意图。
图5是本发明的视觉检测机构示意图。
图6是本发明的六角面测厚机构示意图。
具体实施方式
下面通过实例，并结合附图，对本发明的结构作进一步描述。
图1是本发明的总装示意图。如图1所示，本发明包括理料机A、步进式上料机B、上下料机械手C、步进式输送线D、视觉检测机构E、六角面测厚机构F、多关节机器人G；理料机A放置于第一工位，用于散装的管接头的上料；步进式上料机B处于第二工位，通过导轨与理料机A相连，用于单个管接头的分离；上下料机械手C安装在上料机架上，放置在步进式上料机B与步进式输送线D之间，用于将管接头送至步进式输送线上；视觉检测机构E放置于第三工位，用于管接头表面缺陷的检测；步进式输送线D贯穿整个视觉检测机构E，用于在检测的过程中输送管接头；六角面测厚机构F放置于步进式输送线D的末端，用于管接头的厚度测量；多关节机器人G紧靠六角面厚度测量机构F后侧放置，用于管接头的分拣。
图2是本发明上下料机械手C的示意图。如图2所示，上下料机械手C包括：夹爪301、夹爪塞子302、气动手指303、三轴气缸304、上料机架305、回转臂306、回转气缸307、回转气缸安装板308、三轴气缸安装板309。其中上料机架305由钢板及固定型脚杯组成；三轴气缸安装板309安装在上料机架305上；所述的三轴气缸304安装在三轴气缸安装板309上；回转气缸安装板308安装在三轴气缸304上；回转气缸307安装在回转气缸安装板308上；回转臂306安装在回转气缸307上；气动手指303安装在回转臂306上；夹爪301安装在气动手指303上；夹爪塞子302安装在夹爪301上。夹爪301、夹爪塞子302、气动手指303用于管接头的夹取。三轴气缸304、回转气缸307用于管接头的运送。
图3是本发明的步进式输送线的示意图，图4是本发明的步进式输送线的局部示意图。如图3、图4所示，本发明的步进式输送线D包括链条导向件401、挡块402、行星减速器403、输送机机架404、螺栓405、链轮惰轮406、从动轴407、顶板408、轴承座409、侧安装板410、伺服电机411前、同步带轮412、固定块413、同步带414、电机安装板415、传感器组件416、L型底座417、链条附件连接板418、链轮419、单侧附件的链条420、主动轴421。其中输送机机架404由铝型材搭建而成；侧安装板410、电机安装板415、固定块413、顶板408安装在输送机机架404上；行星减速器403安装在电机安装板415上；伺服电机411安装在行星减速器403上；同步带轮422安装在行星减速器403的轴上；所述轴承座409安装在侧安装板410上；主动轴421安装在轴承座409内，主动轴421端部安装前同步带轮412；同步带414安装在前同步带轮412上；从动轴407安装在末端的侧安装板410内并用螺栓405进行固定；链轮419安装在主动轴421上；链轮惰轮406安装在从动轴407上；单侧附件的链条420安装在链轮419及链轮惰轮406上；链条附件连接板418安装在单侧附件的链条420上； L型底座417安装在链条附件连接板418上；挡块402安装在固定块413上；链条导向件401和传感器组件416安装在顶板408上，传感器组件416用于控制伺服电机411的启停从而对管接头进行定位。伺服电机411驱动链条使得放在L型底座417上的管接头随链条移动。
图5是本发明视觉检测机构的示意图。如图5所示，本发明的视觉检测机构E包括：环形光源501、CCD相机502、CCD支架503、检测设备机架504、提升机械手505。检测设备机架504由方管和钢板焊接而成； CCD支架503、提升机械手505安装在检测设备机架504上，提升机械手505用于抓取管接头使得相机可以拍到管接头下表面；环形光源及CCD相机安装在CCD支架503上，环形光源501及CCD相机502用于检测管接头锻件表面成像。
作为本发明的优选实施例，视觉检测机构E还包括护罩，护罩安装在检测设备机架504上，将整个视觉检测机构E包裹起来，防止外界光源对检测设备产生影响。
图6是本发明的六角面测厚机构的示意图。如图6所示，本发明的六角面厚度测量机构包括：测量机构回转臂601、测量机构回转气缸602、测量机构回转气缸安装板603、测量机构三轴气缸604、测量机构三轴气缸安装板605、下料机架606、测量机构夹爪607、测量机构夹爪塞子608、测量机构气动手指609、直线模组610、模组连接板611、小型回转气缸612、回转气缸连接板613、测量机构L型底座614、测厚机构615、光电传感器616。其中下料机架606由钢板及固定型脚杯组成；测量机构三轴气缸安装板605、直线模组610、光电传感器616及测厚机构615安装在下料机架606上，其中测厚机构615由测厚台支架及激光位移传感器组成，用于管接头六角面厚度的测量；测量机构三轴气缸604安装在测量机构三轴气缸安装板605上；测量机构回转气缸安装板603安装在测量机构三轴气缸604上；测量机构回转气缸602安装在测量机构回转气缸安装板603上；测量机构回转臂601安装在测量机构回转气缸602上；测量机构气动手指609安装在测量机构回转臂601上；测量机构夹爪607安装在测量机构气动手指609上；测量机构夹爪塞子608安装在测量机构夹爪607上；由测量机构回转臂601、测量机构回转气缸602、测量机构回转气缸安装板603、测量机构三轴气缸604、测量机构三轴气缸安装板605、测量机构夹爪607、测量机构夹爪塞子608、测量机构气动手指609组成的机械手用于管接头的夹持并将其放至测量机构L型底座614上；模组连接板611安装在直线模组610上，用于将管接头送至厚度测量处及机械手抓取处；小型回转气缸612安装在模组连接板611上，用于管接头姿态的矫正（管接头锻件有正反面）；所述的回转气缸连接板613安装在小型回转气缸612上； 测量机构L型底座614安装在回转气缸连接板613上。
下面对本发明的工作过程进行说明。
在机构开始启动前，先将一些管接头放进理料机A中，启动装置，在理料机A和步进式上料机B的共同作用下管接头被送至上下料机械手C的上料处；上下料机械手C内的气动手指303带动夹爪301将管接头夹住，三轴气缸304伸出并且回转气缸307回转180度，然后三轴气缸304缩回，管接头被放至步进式输送线D中的L型底座417上，夹爪松开三轴气缸304伸出并且回转气缸307回转至原位三轴气缸304缩回准备下一个管接头的夹持。在步进式输送线D上的传感器组件416内的传感器检测到管接头放好后伺服电机411带动单侧附件的链条420运动，当下一个传感器检测到管接头时，伺服电机411暂停通过视觉检测机构E中的CCD相机502进行缺陷检测；然后伺服电机411继续运行，当下一个传感器检测到管接头时伺服电机411暂停，视觉检测机构E中的提升机械手505下降将管接头夹起并提升，到达最高处暂停一秒，视觉检测机构E中的CCD相机502进行缺陷检测；检测完后提升机械手505下降将管接头重新放至L型底座417上，传感器检测到管接头后伺服电机411继续运行；当下一个传感器检测到管接头时，六角面测厚机构F中的测量机构三轴气缸604缩回并且测量机构气动手指609带动测量机构夹爪607将管接头夹住，然后测量机构三轴气缸604伸出并且回转气缸602回转90度，接着测量机构三轴气缸604缩回将管接头放至测量机构L型底座614上，在六角面测厚机构中的光电传感器616检测到管接头放好，小型回转气缸612会依据视觉检测机构E检测出的结果判断是否需要回转180度以进行姿态的矫正；随后直线模组610开始运行，在运行过程中测厚机构615中的传感器会测出管接头六角面的厚度；当管接头到达多关节机器人G上料处，直线模组停止运行并给多关节机器人G发出信号，多关节机器人G接收到信号后会进行管接头的夹取；当测厚机构615中的传感器检测到管接头被取走后直线模组610带动测量机构L型底座614回到原位等待下一个管接头。在多关节机器人G抓取到管接头后，依据视觉检测机构E测得的结果进行自动分拣，若管接头表面有缺陷关节机器人G会将其放入废料框，若是合格的管接头关节机器人G会将其放至下一个功能工位的上料处。
Claims (5)
1.一种管接头锻件外观检测及关键尺寸测量的自动化线，其特征在于，包括理料机A、步进式上料机B、上下料机械手C、步进式输送线D、视觉检测机构E、六角面测厚机构F、多关节机器人G；所述理料机A放置于第一工位，用于散装的管接头的上料；所述步进式上料机B处于第二工位，通过导轨与理料机A相连，用于单个管接头的分离；所述上下料机械手C安装在上料机架上，放置在步进式上料机B与步进式输送线D之间，用于将管接头送至步进式输送线上；所述视觉检测机构E放置于第三工位，用于管接头表面缺陷的检测；所述步进式输送线D贯穿整个视觉检测机构E，用于在检测的过程中输送管接头；所述六角面测厚机构F放置于步进式输送线D的末端，用于管接头的厚度测量；所述多关节机器人G紧靠六角面厚度测量机构F后侧放置，用于管接头的分拣；
所述步进式输送线D包括链条导向件（401）、挡块（402）、行星减速器（403）、输送机机架（404）、螺栓(405)、链轮惰轮(406)、从动轴(407)、顶板(408)、轴承座(409)、侧安装板(410)、伺服电机(411)、前同步带轮（412）、同步带轮（422）、固定块(413)、同步带(414)、电机安装板(415)、传感器组件(416)、L型底座(417)、链条附件连接板(418)、链轮(419)、单侧附件的链条(420)、主动轴(421)；
所述侧安装板(410)、电机安装板(415)、固定块(413)、顶板(408)安装在输送机机架(404)上；所述行星减速器(403)安装在电机安装板(415)上；所述伺服电机(411)安装在行星减速器(403)上；所述同步带轮(422)安装在行星减速器(403)的轴上；所述轴承座(409)安装在侧安装板(410)上；所述主动轴(421)安装在轴承座(409)内，主动轴(421)端部安装前同步带轮(412)；所述同步带(414)安装在前同步带轮（412）、同步带轮（422）上；所述从动轴（407）安装在侧安装板(410)内；所述链轮(419)安装在主动轴(421)上；所述链轮惰轮(406)安装在从动轴(407)上；所述单侧附件的链条(420)安装在链轮(419)及链轮惰轮(406)上；所述链条附件连接板(418)安装在单侧附件的链条(420)上；所述L型底座(417)安装在链条附件连接板(418)上；所述挡块(402)安装在固定块(413)上；所述链条导向件（401）和传感器组件（416）安装在顶板（408）上，传感器组件（416）用于控制伺服电机（411）的启停从而对管接头进行定位；伺服电机（411）驱动链条使得放在L型底座（417）上的管接头随链条移动。
2.如权利要求1所述的管接头锻件外观检测及关键尺寸测量的自动化线，其特征在于，所述上下料机械手C包括：夹爪（301）、夹爪塞子（302）、气动手指（303）、三轴气缸（304）、上料机架（305）、回转臂（306）、回转气缸（307）、回转气缸安装板（308）、三轴气缸安装板（309）；所述夹爪（301）、夹爪塞子（302）、气动手指（303）用于管接头的夹取，所述三轴气缸（304）、回转气缸（307）用于管接头的运送；所述三轴气缸安装板（309）安装在上料机架（305）上；所述三轴气缸（304）安装在三轴气缸安装板（309）上；所述回转气缸安装板（308）安装在三轴气缸（304）上；所述回转气缸（307）安装在回转气缸安装板（308）上；所述回转臂（306）安装在回转气缸（307）上；所述气动手指（303）安装在回转臂（306）上；所述夹爪（301）安装在气动手指（303）上；所述夹爪塞子（302）安装在夹爪（301）上。
3.如权利要求1所述的管接头锻件外观检测及关键尺寸测量的自动化线，其特征在于，所述视觉检测机构E包括：环形光源（501）、CCD相机（502）、CCD支架（503）、检测设备机架（504）、提升机械手（505）；
所述CCD支架（503）、提升机械手（505）安装在检测设备机架（504）上，提升机械手（505）用于抓取管接头使得相机可以拍到管接头下表面；所述环形光源及CCD相机安装在CCD支架（503）上，环形光源（501）及CCD相机（502）用于检测管接头锻件表面成像。
4.如权利要求3所述的管接头锻件外观检测及关键尺寸测量的自动化线，其特征在于，所述视觉检测机构E还包括护罩，护罩安装在检测设备机架(504)上，将视觉检测机构E包裹起来，防止外界光源对检测设备产生影响。
5.如权利要求1所述的管接头锻件外观检测及关键尺寸测量的自动化线，其特征在于，所述六角面厚度测量机构F包括测量机构回转臂(601)、测量机构回转气缸（602）、测量机构回转气缸安装板（603）、测量机构三轴气缸（604）、测量机构三轴气缸安装板（605）、下料机架（606）、测量机构夹爪（607）、测量机构夹爪塞子（608）、测量机构气动手指（609）、直线模组（610）、模组连接板（611）、小型回转气缸（612）、回转气缸连接板（613）、测量机构L型底座（614）、测厚机构（615）、光电传感器（616）；
由测量机构回转臂（601）、测量机构回转气缸（602）、测量机构回转气缸安装板（603）、测量机构三轴气缸（604）、测量机构三轴气缸安装板（605）、测量机构夹爪（607）、测量机构夹爪塞子（608）、测量机构气动手指（609）组成的机械手用于管接头的夹持并将其放至测量机构L型底座（614）上；所述测量机构三轴气缸安装板（605）、直线模组（610）、光电传感器（616）及测厚机构（615）安装在下料机架（606）上，其中测厚机构（615）由测厚台支架及激光位移传感器组成，用于管接头六角面厚度的测量；所述测量机构三轴气缸（604）安装在测量机构三轴气缸安装板（605）上；所述测量机构回转气缸安装板（603）安装在测量机构三轴气缸（604）上；所述回转气缸（602）安装在测量机构回转气缸安装板（603）上；所述回转臂（601）安装在回转气缸（602）上；所述测量机构气动手指（609）安装在回转臂（601）上；所述测量机构夹爪（607）安装在测量机构气动手指（609）上；所述测量机构夹爪塞子（608）安装在测量机构夹爪（607）上；所述模组连接板（611）安装在直线模组（610）上，用于将管接头送至厚度测量处及机械手抓取处；所述小型回转气缸（612）安装在模组连接板（611）上，用于管接头姿态的矫正；所述回转气缸连接板（613）安装在小型回转气缸（612）上；所述测量机构L型底座（614）安装在回转气缸连接板（613）上。
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