CN110082359A - 基于图像检测的钢管螺纹检测系统的定位结构机械装置 - Google Patents

基于图像检测的钢管螺纹检测系统的定位结构机械装置 Download PDF

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吴江
李淋
牛牧
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许黎明
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Abstract

本发明提供了一种基于图像检测的钢管螺纹检测系统的定位结构机械装置，包括：X轴导轨(1)、X轴电机(2)、C轴电机支架(3)、联轴器(4)、C轴电机(5)、检测平台(6)、激光位移传感器(7)、限位开关(8)、防碰撞传感器支架(10)、防碰撞传感器(11)、Y轴电机(12)、Y轴导轨(13)、旋转平台(14)、坦克拖链(15)、皮带(16)、C轴主轴(17)、C轴导轨滑块(18)。本发明利用机械设备来自动对齐钢管进行检测，大大减少了人力工作，提高了在线检测钢管的效率。本设备的特点在于，将钢管端面与C轴旋转中心固定在同一平面上，X和Y轴在C轴之上。

Description

基于图像检测的钢管螺纹检测系统的定位结构机械装置
技术领域
本发明涉及检测机械装置技术领域，具体地，涉及一种基于图像检测的钢管螺纹检测系统的定位结构机械装置。
背景技术
在当前石油资源紧缺、开采量大，大部分石油企业对大尺寸钢管需求量大的情况下，对于钢管制造商而言，大尺寸钢管合格率的检测至关重要，因此本项目采用一种基于图像处理的机械检测装置能为制造厂商提供非常大的便利。该装置放在工位上，可以通过传感器，自动去对准生产线上钢管的位置并后续的图像处理对钢管的关键参数进行检测，从而筛选是否合格，能实现钢管螺纹的精密检测，大大减小人力。该机械装置可以降低图像算法的难度，提高效率。
专利文献CN108519388A(申请号：201810277933.3)公开了一种用于机械配件加工的检测装置，涉及机械检测领域，包括圆弧轨道、上轨道、下轨道，圆弧轨道的圆心处设有第一摄像头，第一摄像头连接有驱动机构；下轨道的两侧均设有与下轨道处于同一水平面的导轨，导轨上滑动连接有第二摄像头，第二摄像头连接有动力机构，驱动机构和动力机构均信号连接有图像处理模块，所述第一摄像头和第二摄像头均用于拍摄工件图像并实时传递给图像处理模块和图像检测模块，图像处理模块用于控制驱动机构和动力机构动作，图像检测模块用于接收工件图像并检测工件是否存在缺陷。
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基于图像检测的钢管螺纹检测系统的定位结构机械装置。
根据本发明提供的一种基于图像检测的钢管螺纹检测系统的定位结构机械装置，包括：
X轴导轨、X轴电机、C轴电机支架、联轴器、C轴电机、检测平台、激光位移传感器、限位开关、防碰撞传感器支架、防碰撞传感器、Y轴电机、Y轴导轨、旋转平台、坦克拖链、皮带、C轴主轴、C轴导轨滑块；
安装在C轴电机支架上的C轴电机通过联轴器以及皮带，将旋转运动传递给C轴主轴，带动旋转平台进行角度旋转；
C轴电机和C轴主轴通过皮带连接；
在旋转平台上安装有由Y轴电机驱动的Y轴导轨，在Y轴导轨上安装有由X轴电机驱动的X轴导轨；
检测平台安装在X轴导轨上；
在检测平台上安装有限位开关、激光位移传感器、防碰撞传感器及其固定装置防碰撞传感器支架；
坦克拖链与旋转平台和检测平台固连。
优选地，所述C轴旋转平台、Y轴导轨及X轴导轨能产生三个转动自由度；
所述坦克拖链收纳排布电器元件的导线；
C轴旋转平台产生C轴旋转自由度；
Y轴导轨产生Y轴旋转自由度；
X轴导轨产生X轴旋转自由度。
优选地，所述皮带为同步齿形带；
皮带传动C轴旋转自由度。
优选地，所述防碰撞传感器是光电传感器，用于检测前防止碰撞，使检测设备和待检测钢管不直接接触。
优选地，所述C轴电机为步进电机。
优选地，所述限位开关为光电传感器。
优选地，所述X轴导轨的行程为mm，Y轴导轨的行程为mm，C轴旋转平台的调整角度为-°至°。
优选地，所述C轴电机及C轴电机支架为外置倒装结构。
优选地，所述C轴旋转中心与待检测钢管的端面与在同一平面上。
优选地，其特征在于，所述激光位移传感器正对钢管开口方向，光电传感器位于钢管的侧面。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明利用机械设备来自动对齐钢管进行检测，大大减少了人力工作，提高了在线检测钢管的效率。本设备的特点在于，将钢管端面与C轴旋转中心固定在同一平面上，X和Y轴在C轴之上。
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是本发明优选例提供的一种立体结构示意图。
图2是本发明优选例提供的另一角度的立体结构示意图。
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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
根据本发明提供的一种基于图像检测的钢管螺纹检测系统的定位结构机械装置，包括：
X轴导轨1、X轴电机2、C轴电机支架3、联轴器4、C轴电机5、检测平台6、激光位移传感器7、限位开关8、防碰撞传感器支架10、防碰撞传感器11、Y轴电机12、Y轴导轨13、旋转平台14、坦克拖链15、皮带16、C轴主轴17、C轴导轨滑块18；
安装在C轴电机支架3上的C轴电机5通过联轴器4以及皮带16，将旋转运动传递给C轴主轴17，带动旋转平台14进行角度旋转；
C轴电机5和C轴主轴17通过皮带16连接；
在旋转平台14上安装有由Y轴电机12驱动的Y轴导轨13，在Y轴导轨13上安装有由X轴电机2驱动的X轴导轨1；
检测平台6安装在X轴导轨1上；
在检测平台6上安装有限位开关8、激光位移传感器7、防碰撞传感器11及其固定装置防碰撞传感器支架10；
坦克拖链15与旋转平台14和检测平台6固连。
具体地，所述C轴旋转平台14、Y轴导轨13及X轴导轨1能产生三个转动自由度；
所述坦克拖链15收纳排布电器元件的导线；
C轴旋转平台14产生C轴旋转自由度；
Y轴导轨13产生Y轴旋转自由度；
X轴导轨1产生X轴旋转自由度。
具体地，所述皮带16为同步齿形带；
皮带16传动C轴旋转自由度。
具体地，所述防碰撞传感器11是光电传感器，用于检测前防止碰撞，使检测设备和待检测钢管9不直接接触。
具体地，所述C轴电机5为步进电机。
具体地，所述限位开关8为光电传感器。
具体地，所述X轴导轨1的行程为200mm，Y轴导轨13的行程为250mm，C轴旋转平台的调整角度为-13°至13°。
具体地，所述C轴电机5及C轴电机支架3为外置倒装结构。
具体地，所述C轴旋转中心与待检测钢管9的端面与在同一平面上。
具体地，其特征在于，所述激光位移传感器7正对钢管9开口方向，光电传感器8位于钢管9的侧面。
下面通过优选例，对本发明进行更为具体地说明。
优选例1：
具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的一种基于图像检测的钢管螺纹检测系统的定位结构机械装置包括C轴电机(5)、C轴电机支架(3)、C轴主轴(17)、C轴导轨滑块(18)、连接C轴电机和C轴主轴的皮带(16)、旋转平台(14)、联轴器(4)、X轴电机(2)、X轴导轨(1)、Y轴电机(12)、Y轴导轨(13)、检测平台(6)、限位开关(8)、激光位移传感器(7)、防碰撞传感器支架(10)、防碰撞传感器(11)。由C轴电机(5)带动旋转平台(14)进行角度调节，X和Y轴电机(2)(12)带动检测平台(6)在X、Y导轨(1)(13)上进行偏移调节。通过X、Y、C三根轴的移动来对准钢管。
本实施方式在使用时，C轴导轨在最底下，旋转平台装在C轴导轨上部，Y轴导轨在中部，X轴导轨在上部，检测平台安装在X轴导轨的上部。
本实施方式在使用时，C轴旋转中心与钢管的端面对齐，在同一平面上。
具体实施方式二：结合图1，本实施方式在使用时，C轴的旋转运动是由C轴电机控制的，C轴电机外置在三根导轨的外侧，并通过皮带轮来传递动力。
具体实施方式三：结合图1，本实施方式在使用时，X、Y、C三根轴的导轨都有皮老虎进行保护。
具体实施方式四：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所采用的X轴导轨行程为200mm，Y轴导轨行程为250mm，C轴偏移角度为-13°-13°。
具体实施方案五：结合图1，本实施方案在使用时，所有线缆通过坦克拖链进行保护，防止线缆的损坏。
具体实施方案六，结合图1，本实施方式的检测平台，通过同一个定位面的加工来保证所以零部件的相对位置精度达到要求。
具体实施方案七：结合图1和图2说明本实施方式的工作过程，本实施方式所采用的对准方式，钢管是固定不动的。首先在安装设备的时候，先保证C轴旋转中心和钢管的端面在同一平面上，并通过传感器检测到偏移角度，用C轴导轨将旋转平台对准钢管平面，再通过其激光位移传感器来计算出X轴导轨的偏移，最后在移动Y轴导轨，直到限位开关处，从而使得整个设备的检测平台对准钢管。
优选例2：
本发明的目的是，在目前的产线上，钢管的检测步骤都是由手工检测的，步骤繁琐，准确度差，效率低下，人力成本高。为此，本发明进而提供了一种基于图像检测的钢管螺纹检测系统的定位机械装置。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明的一种基于图像检测的钢管螺纹检测系统的定位机械装置包括，C轴电机，C轴导轨，X、Y轴电机、X、Y轴导轨、检测平台、C轴电机支架、限位开关、激光位移传感器、C轴旋转主轴，连接C轴电机与C轴旋转主轴的皮带、C轴旋转轨道滑块。C轴电机安装在C轴电机支架上，通过联轴器以及皮带，将旋转运动传递给C轴主轴，带动旋转平台进行角度旋转，来对准钢管的角度偏移。在旋转平台上的X、Y轴导轨可以带动检测平台进行X、Y方向的偏移来对准钢管X，Y方向上的偏移。
本发明装置的设计首先要求保证设备的C轴旋转中心过生产线上钢管的端面。在进行定位的时候，首先移动X轴，通过激光位移传感器找到钢管端面的两点位置与距离，通过算法计算得出钢管端面在C轴方向上的偏移角度，并驱动C轴电机旋转C轴，来调整该发明装置与钢管在C方向上的偏差。同时再利用X轴移动的范围，确定下钢管端面在X轴方向上的偏差，并移动X轴，使得钢管与设备对准。最后再移动Y轴，将设备推入钢管位置，用光电传感器作为限位开关，确定下钢管在X轴上的位置。通过C轴，Y轴和X轴三个方向的调节，最后使得整台设备对齐钢管螺纹。
在本申请的描述中，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申请和简化描述，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申请的限制。
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化或修改，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)

1.一种基于图像检测的钢管螺纹检测系统的定位结构机械装置，其特征在于，包括：
X轴导轨(1)、X轴电机(2)、C轴电机支架(3)、联轴器(4)、C轴电机(5)、检测平台(6)、激光位移传感器(7)、限位开关(8)、防碰撞传感器支架(10)、防碰撞传感器(11)、Y轴电机(12)、Y轴导轨(13)、旋转平台(14)、坦克拖链(15)、皮带(16)、C轴主轴(17)、C轴导轨滑块(18)；
安装在C轴电机支架(3)上的C轴电机(5)通过联轴器(4)以及皮带(16)，将旋转运动传递给C轴主轴(17)，带动旋转平台(14)进行角度旋转；
C轴电机(5)和C轴主轴(17)通过皮带(16)连接；
在旋转平台(14)上安装有由Y轴电机(12)驱动的Y轴导轨(13)，在Y轴导轨(13)上安装有由X轴电机(2)驱动的X轴导轨(1)；
检测平台(6)安装在X轴导轨(1)上；
在检测平台(6)上安装有限位开关(8)、激光位移传感器(7)、防碰撞传感器(11)及其固定装置防碰撞传感器支架(10)；
坦克拖链(15)与旋转平台(14)和检测平台(6)固连。
2.根据权利要求1所述的一种基于图像检测的钢管螺纹检测系统的定位结构机械装置，其特征在于，所述C轴旋转平台(14)、Y轴导轨(13)及X轴导轨(1)能产生三个转动自由度；
所述坦克拖链(15)收纳排布电器元件的导线；
C轴旋转平台(14)产生C轴旋转自由度；
Y轴导轨(13)产生Y轴旋转自由度；
X轴导轨(1)产生X轴旋转自由度。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于图像检测的钢管螺纹检测系统的定位结构机械装置，其特征在于，所述皮带(16)为同步齿形带；
皮带(16)传动C轴旋转自由度。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于图像检测的钢管螺纹检测系统的定位结构机械装置，其特征在于，所述防碰撞传感器(11)是光电传感器，用于检测前防止碰撞，使检测设备和待检测钢管(9)不直接接触。
5.根据权利要求1或2所述的一种基于图像检测的钢管螺纹检测系统的定位结构机械装置，其特征在于，所述C轴电机(5)为步进电机。
6.根据权利要求1或2所述的一种基于图像检测的钢管螺纹检测系统的定位结构机械装置，其特征在于限位开关(8)为光电传感器。
7.根据权利要求1或2所述的一种基于图像检测的钢管螺纹检测系统的定位结构机械装置，其特征在于，所述X轴导轨(1)的行程为200mm，Y轴导轨(13)的行程为250mm，C轴旋转平台的调整角度为-13°至13°。
8.根据权利要求1或2所述的一种基于图像检测的钢管螺纹检测系统的定位结构机械装置，其特征在于，所述C轴电机(5)及C轴电机支架(3)为外置倒装结构。
9.根据权利要求1或2所述的一种基于图像检测的钢管螺纹检测系统的定位结构机械装置，其特征在于，所述C轴旋转中心与待检测钢管(9)的端面与在同一平面上。
10.根据权利要求1或2所述的一种基于图像检测的钢管螺纹检测系统的定位结构机械装置，其特征在于，所述激光位移传感器(7)正对钢管(9)开口方向，光电传感器(8)位于钢管(9)的侧面。
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黄北刚: "《常用电气设备故障速查手册》", 31 August 2009, 辽宁科学技术出版社 *

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