CN110523650A - 气弹簧圆柱外壳外观检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气弹簧圆柱外壳外观检测装置,包括设置在主支架上的气弹簧圆柱外壳装夹机构、视觉检测装置、XYZ三轴驱动模组、分拣机械手及PLC控制器,其中:气弹簧圆柱外壳装夹机构通过两个安装在轴承座上且同心相向布置的多爪夹紧装置来装夹产品,同时其中一个多爪夹紧装置连接有旋转电机用于驱动产品旋转,以供视觉检测装置内的CCD工业相机360°检测;分拣机械手与XYZ三轴驱动模组相连并由其控制活动将检测得到的不良品和良品分别送至支撑台上的NG放料区和OK放料区。本发明兼具产品装夹定位和检测完毕后对产品分拣归类的功能,具有较高的检测精度和检测效率,且使用方便,适应性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种气弹簧圆柱外壳外观检测装置。
背景技术
气弹簧是一种可以实现支撑、缓冲、制动、高度及角度调节等功能的零件,通常被广泛应用于汽车引擎盖、家具门板及机器罩体等部位。
现有的气弹簧主要由活塞杆、活塞、密封导向套、填充物、压力缸和接头等部分组成,其中压力缸的主体部分通常被加工制成一种圆柱外壳,通过与密封导向套装配形成封闭的腔体,在内部充入惰性气体或者油气混合物,产生可以驱动活塞及活塞杆动作的气压。
在实际的气弹簧生产过程中,上述圆柱外壳在加工完成并在投入后续组件装配之前都需要对其外观缺陷进行检测。例如检测其外表面是否具有凹坑、裂纹、划伤、沙粒、毛刺、颜色不均匀等问题。一旦发现问题就需要立即将不良产品分拣出来,并置于返修料盒内以便送还加工车间进行回炉修复。目前行业内对于上述检测过程均由人工来完成,但人工检测存在下述问题:
1) 人的肉眼分辨能力有限,无法很好的辨识圆柱外壳表面的一些细微瑕疵,因此对于圆柱外壳外观问题不是100%的能够检测出来,这使得不良品往往被混入良品内,造成不良品率提高。
2) 由于检测时需要转动圆柱外壳进行360°观察,工人长时间大数量的检测下来,劳动强度大,而效率较低,并且工人疲劳后越发导致误检率提高。
当然目前在其它行业内,已有专门针对产品外观进行检测的视觉检测系统,如采用CCD工业相机来检测产品外观瑕疵,相比人眼有着更高的识别率。但众所周知对于完备的整套外观检测系统来说,除了视觉检测设备外还牵涉有关产品的装夹定位,分拣归类等其他相关辅助设备,而由于产品本身结构特性及外观检测要求的不同,决定了这些辅助设备也不会完全相同。例如对于气弹簧圆柱外壳来说需要在检测过程中对其进行360°旋转观察,而通常平面类产品则无需这样的检测要求。此外业内气弹簧圆柱外壳的长度规格有多种类型,普通的装夹机构可能只能适应其中一种规格的气弹簧圆柱外壳,适应性不强。
故业内并非可以直接将已有的视觉检测系统进行套用和照搬。我们还需针对气弹簧圆柱外壳的检测特点设计出专门的外观检测装置。
发明内容
本发明目的是:设计一种专门针对气弹簧圆柱外壳进行外观检测的气弹簧圆柱外壳外观检测装置,其兼具产品装夹定位和检测完毕后对产品分拣归类的功能,具有较高的检测精度和检测效率,且使用方便,适应性强。
本发明的技术方案是:一种气弹簧圆柱外壳外观检测装置,包括主支架,其特征在于还包括气弹簧圆柱外壳装夹机构、视觉检测装置、XYZ三轴驱动模组、分拣机械手和PLC控制器,XYZ三轴构成空间直角坐标系,其中:
XYZ三轴驱动模组包括固定在主支架上的位于水平面的支撑台、设于支撑台上的Y轴向驱动模组、设于Y轴向驱动模组上的Z轴向驱动模组和设于Z轴向驱动模组上的X轴向驱动模组;分拣机械手与X轴向驱动模组相连;
气弹簧圆柱外壳装夹机构设于分拣机械手下方,其包括沿Y轴向设置的两个轴承座、分别通过轴承安装在两个轴承座内且同心相向布置的两个多爪夹紧装置以及同其中一个多爪夹紧装置相连的旋转电机;并且两个轴承座中的一个为活动轴承座,其同Y轴驱动模组相连由其驱动沿Y轴移动,另一个则固定在支撑台或者主支架上;
支撑台上设有位于分拣机械手活动区域内的NG放料区和OK放料区,分别用于放置检测不合格的不良品和检测合格的良品;
视觉检测装置包括设于主支架上并位于气弹簧圆柱外壳装夹机构一侧且指向装夹好的气弹簧圆柱外壳的CCD工业相机和光源装置;
多爪夹紧装置、旋转电机、XYZ三轴驱动模组、分拣机械手、CCD工业相机和光源装置均与PLC控制器电连接。
进一步的,本发明中所述气弹簧圆柱外壳装夹机构的数量为两个以上,并且沿X轴方向并排设置。
更进一步的,本发明中所述分拣机械手的数量也为两个以上,并且与气弹簧圆柱外壳装夹机构一一对应。
进一步的,本发明中所述Y轴向驱动模组,包括Y轴活动座及固定在支撑台上并与Y轴活动座相连的Y轴伺服缸;所述活动轴承座同Y轴活动座固定;所述Z轴向驱动模组包括固定在Y轴活动座上的支撑立板、Z轴活动座和固定在支撑立板上并与Z轴活动座相连的Z轴伺服缸;所述X轴向驱动模组包括X轴活动座及固定在Z轴活动座上并与X轴活动座相连的X轴伺服缸,所述分拣机械手设于X轴活动座上,所述Y轴伺服缸、X轴伺服缸和Z轴伺服缸均与PLC控制器电连接。
更进一步的,本发明中所述Y轴活动座与支撑台之间配合安装有分布于Y轴伺服缸两侧的若干Y轴直线导轨。
进一步的,本发明中所述多爪夹紧装置为气动多爪夹紧装置或电动多爪夹紧装置,所述分拣机械手为电动夹手或气动夹手或电磁吸盘或真空吸盘。具体实施时,多爪夹紧装置可以采用目前成熟的三爪气缸或四爪气缸;分拣机械手则采用二爪气缸。
进一步的,本发明中所述CCD工业相机的指向同Y轴垂直,并且该CCD工业相机采用旋转限位机构安装在主支架上,该旋转限位机构包括连接板,CCD工业相机的外壳通过锁紧螺丝枢转设于连接板上,同时连接板上设有连接板弧形限位槽,CCD工业相机的外壳上设有同连接板弧形限位槽配合的限位凸起。
进一步的,本发明中所述光源装置包括灯具和安装灯具的灯具旋转限位架,灯具的光线指向同Y轴垂直,灯具旋转限位架包括同所述主支架固定并沿Y轴方向相对设置的两个限位片和通过锁紧螺丝枢转设于这两个限位片上的转动板,灯具固定在转动板上;同时限位片上开有限位片弧形限位槽,而转动板上设有同限位片弧形限位槽配合的限位凸起。
进一步的,本发明中所述支撑台上在NG放料区和OK放料区分别设置NG落料开槽和OK落料开槽,而支撑台下方对应NG落料开槽和OK落料开槽分别设有不良品接料筐和良品接料筐。
进一步的,本发明中所述主支架底部安装有滚轮。
本发明的工作原理如下:
1) 初始时,通过气弹簧圆柱外壳装夹机构来装夹气弹簧圆柱外壳;
由人工将气弹簧圆柱外壳一端先采用其中一个多爪夹紧装置(非连接旋转电机的一个)固定,然后根据气弹簧圆柱外壳长度规格控制XYZ三轴驱动模组中的Y轴驱动模组移动,从而带动活动轴承座及其上的多爪夹紧装置移动,调整两个多爪夹紧装置的间距以适应气弹簧圆柱外壳长度规格,最后将气弹簧圆柱外壳的另一端通过活动轴承座上的多爪夹紧装置固定。
2)对气弹簧圆柱外壳实施360°的外观检测;
PLC控制器通过旋转电机驱动由多爪夹紧装置夹紧的气弹簧圆柱外壳旋转,同时启动一侧的视觉检测装置,使其中的光源装置向气弹簧圆柱外壳上打光,CCD工业相机则不断检测气弹簧圆柱外壳表面是否有瑕疵。CCD工业相机和光源装置内的灯具都可以人工调节指向角度,以确保获得最佳检测效果,以提高检测精度和质量。
3)对检测出的不良品和良品实施分拣;
当CCD工业相机检测到气弹簧圆柱外壳表面有问题,并由PLC控制器判断为不良品后,PLC控制器控制XYZ三轴驱动模组上的分拣机械手夹取不良品(同时控制两端多爪夹紧装置松开),然后移动至支撑台上的NG放料区将不良品放下;NG放料区通常设计有NG落料开槽,下方设有承接不良品的不良品接料筐。
当CCD工业相机检测的气弹簧圆柱外壳外观质量合格时,则同样由分拣机械手夹取良品后放置到OK放料区,OK放料区通常设计有OK落料开槽,下方设有承接良品的良品接料筐。
4)气弹簧圆柱外壳装夹机构、视觉检测装置、XYZ三轴驱动模组和分拣机械手在PLC控制器控制下复位,以应对下一个或一批气弹簧圆柱外壳的外观检测。
本发明的优点是:
本发明专门被设计用于气弹簧圆柱外壳的外观检测,其兼具产品装夹定位和检测完毕后对产品分拣归类的功能,具有较高的检测精度和检测效率,且使用方便,适应性强;其具体优点展开如下
1.本发明中设计了专门的气弹簧圆柱外壳装夹机构来装夹固定气弹簧圆柱外壳,不仅能够对气弹簧圆柱外壳实施稳固可靠的定位,而且还具有驱动其旋转的功能,确保视觉检测装置能够对气弹簧圆柱外壳进行360°检测,而且也使工人更加省力。
2. 本发明中采用XYZ三轴驱动模组驱动分拣机械手对良品和不良品实施分拣,工作效率高,节省人力。并且XYZ三轴驱动模组能够提高分拣机械手的活动区域和活动精度,有利于在支撑台上自由设置NG放料区和OK放料区,提高分拣效率。
3. 本发明中气弹簧圆柱外壳装夹机构中的多爪夹紧装置直接由Y轴向驱动模组带动活动,其带来如下两个方面积极效果:a、能够调节两个多爪夹紧装置间距,以便适应装夹不同长度规格的气弹簧圆柱外壳,提高本发明的适应性;b、将Y轴向驱动模组作为驱动多爪夹紧装置沿Y轴向移动的机构,而不另外设计机构,能够简化本发明整体结构,减少部件,缩减体积,降低成本。
4. 本发明采用CCD工业相机取代人肉眼进行气弹簧圆柱外壳的检测,显然具有更高的分辨能力,能够大大提高检测准确度。同时CCD工业相机和光源装置内的灯具都可以人工调节指向角度,以确保获得最佳检测效果,以提高检测精度和质量。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述:
图1为本发明的结构主视图;
图2为图1左视图(去除外部主支架);
图3为图1俯视图(去除外部主支架);
图4为图1的立体结构示意图(去除外部主支架)。
其中:1、主支架;2、分拣机械手;3、支撑台;3a、NG放料区;3b、OK放料区;4、Y轴向驱动模组;4a、Y轴活动座;4b、Y轴伺服缸;5、Z轴向驱动模组;5a、支撑立板;5b、Z轴活动座;5c、Z轴伺服缸;6、X轴向驱动模组;6a、X轴活动座;6b、X轴伺服缸;7、轴承座;8、旋转电机;9、CCD工业相机;10、多爪夹紧装置;11、Y轴直线导轨;12、连接板;12a、连接板弧形限位槽;13、光源装置;14、灯具;15、限位片;15a、限位片弧形限位槽;16、转动板;17、良品接料筐;18、滚轮;19、气弹簧圆柱外壳。
具体实施方式
实施例:下面结合图1~图4所示,对本发明提供的这种气弹簧圆柱外壳外观检测装置进行详细说明如下:
如图1所示,本发明整体由主支架1、气弹簧圆柱外壳装夹机构、视觉检测装置、XYZ三轴驱动模组、分拣机械手2和PLC控制器共同组成,XYZ三轴构成空间直角坐标系。
本实施例中的主支架1为矩形框架结构,XYZ三轴驱动模组由固定在主支架1上的位于水平面的支撑台3、设于支撑台3上的Y轴向驱动模组4及相应的Y轴直线导轨11、设于Y轴向驱动模组4上的Z轴向驱动模组5和设于Z轴向驱动模组5上的X轴向驱动模组6共同构成,分拣机械手2与X轴向驱动模组6相连。
具体结合图1~图4所示,本实施例中所述Y轴向驱动模组4由Y轴活动座4a及固定在支撑台3上并与Y轴活动座4a相连的Y轴伺服缸4b共同构成,并且Y轴活动座4a是一种双层架子。所述Z轴向驱动模组5由固定在Y轴活动座4a(双层架子的上层)上的支撑立板5a、Z轴活动座5b和固定在支撑立板5a上并与Z轴活动座5b相连的Z轴伺服缸5c共同构成。所述X轴向驱动模组6由X轴活动座6a及固定在Z轴活动座5b上并与X轴活动座6a相连的X轴伺服缸6b共同构成。
结合图1和图4所示,本实施例中的X轴活动座6a是一种倒U形板,其下部对称固定有两个所述分拣机械手2,本实施例中的分拣机械手2采用现有的二爪气缸。所述Y轴伺服缸4b、X轴伺服缸6b、Z轴伺服缸5c和分拣机械手2均与PLC控制器电连接。
如图1、图3和图4所示,所述Y轴活动座4a与支撑台3之间配合安装有分布于Y轴伺服缸4b两侧的两根Y轴直线导轨11,用于对承载压力较大的Y轴活动座4a进行支撑导向。
再结合图1、图3和图4所示,本实施例中气弹簧圆柱外壳装夹机构为沿X轴方向并排设置的两个,且对应设置在两个分拣机械手2下方。同时从图1、图3和图4中可以看出,两个气弹簧圆柱外壳装夹机构均位于两根Y轴直线导轨11内侧。
每个气弹簧圆柱外壳装夹机构均由沿Y轴向设置的两个轴承座7、分别通过轴承安装在两个轴承座7内且同心相向布置的两个多爪夹紧装置10以及同其中一个多爪夹紧装置10相连的旋转电机8共同构成。本实施例中多爪夹紧装置10采用的是现有的三爪气缸,其与旋转电机8一同与PLC控制器电连接。如图3的俯视图上所示,对于每个气弹簧圆柱外壳装夹机构而言,两个轴承座7中(后部)的一个为活动轴承座,其同Y轴驱动模组4中的Y轴活动座4a相连,由Y轴驱动模组4驱动沿Y轴移动,另一个轴承座7(前部)则固定在主支架1上。并且如图3所示,本实施例中两个气弹簧圆柱外壳装夹机构分布于Y轴伺服缸4b的两侧。
结合图1~图4所示,本实施例中的视觉检测装置由设于主支架1上并位于气弹簧圆柱外壳装夹机构一侧且指向装夹好的气弹簧圆柱外壳19的CCD工业相机9和光源装置13共同构成。因为气弹簧圆柱外壳装夹机构数量为两个,故本案中视觉检测装置也为两个,布置在两个气弹簧圆柱外壳装夹机构的外侧。
如图3和图4所示,所述CCD工业相机9的指向同Y轴垂直,并且该CCD工业相机9采用旋转限位机构安装在主支架1上,该旋转限位机构包括连接板12,CCD工业相机9的外壳通过锁紧螺丝(未画出)枢转设于连接板12上,同时连接板12上设有连接板弧形限位槽12a,CCD工业相机9的外壳上设有同连接板弧形限位槽12a配合的限位凸起(未标出)。
再结合图1~图4所示,所述光源装置13包括灯具14和安装灯具14的灯具旋转限位架,灯具14的光线指向同Y轴垂直,灯具旋转限位架包括同所述主支架1固定并沿Y轴方向相对设置的两个限位片15和通过锁紧螺丝(未画出)枢转设于这两个限位片15上的转动板16,灯具14固定在转动板16上;同时限位片15上开有限位片弧形限位槽15a,而转动板16上设有同限位片弧形限位槽15a配合的限位凸起(未标出)。
所述CCD工业相机9和光源装置中的灯具14均与PLC控制器电连接。
支撑台3上设有位于分拣机械手2活动区域内的NG放料区3a和OK放料区3b,分别用于放置检测不合格的不良品和检测合格的良品。如图3所示,NG放料区3a位于每个气弹簧圆柱外壳装夹机构的外侧位置,并且所述支撑台3上在NG放料区3a位置设置了NG落料开槽,而支撑台3下方对应NG落料开槽设有不良品接料筐(图中未画出)。OK放料区3b则直接位于两个气弹簧圆柱外壳装夹机构的下方,并且所述支撑台3上在OK放料区3b下方设置有OK落料开槽,而支撑台3下方对应OK落料开槽设有良品接料筐17。
本实施例中所述主支架1底部安装有四个滚轮18。
本实施例的工作原理如下:
1)初始时,通过两个气弹簧圆柱外壳装夹机构来装夹气弹簧圆柱外壳19;
由人工将气弹簧圆柱外壳19一端先采用其中一个多爪夹紧装置10(非连接旋转电机8的一个)固定,然后根据气弹簧圆柱外壳19长度规格控制XYZ三轴驱动模组中的Y轴驱动模组4移动,从而带动活动轴承座及其上的多爪夹紧装置10移动,调整两个多爪夹紧装置10的间距以适应气弹簧圆柱外壳19长度规格,最后将气弹簧圆柱外壳19的另一端通过活动轴承座上的多爪夹紧装置10固定。本实施例中可以同时装夹两个气弹簧圆柱外壳19。
2)对气弹簧圆柱外壳19实施360°的外观检测;
PLC控制器通过旋转电机8驱动由多爪夹紧装置10夹紧的气弹簧圆柱外壳19旋转,同时启动一侧的视觉检测装置,使其中的光源装置13向气弹簧圆柱外壳19上打光,CCD工业相机9则不断检测气弹簧圆柱外壳19表面是否有瑕疵。CCD工业相机9和光源装置13内的灯具14都可以人工调节指向角度,以确保获得最佳检测效果,以提高检测精度和质量。
3)对检测出的不良品和良品实施分拣;
当CCD工业相机9检测到气弹簧圆柱外壳19表面有问题,并由PLC控制器判断为不良品后,PLC控制器控制XYZ三轴驱动模组上的分拣机械手2夹取不良品(同时控制两端多爪夹紧装置10松开),然后移动至支撑台3上的NG放料区3a将不良品放下,不良品经NG落料开槽落于支撑台3下方的不良品接料筐内。
当CCD工业相机9检测的气弹簧圆柱外壳19外观质量合格时,则同样由分拣机械手2夹取良品后放置到OK放料区3b,良品经OK落料开槽落于支撑台3下方的良品接料筐17内。
4)气弹簧圆柱外壳装夹机构、视觉检测装置、XYZ三轴驱动模组和分拣机械手2在PLC控制器控制下复位,以应对下一个或一批气弹簧圆柱外壳19的外观检测。
当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种气弹簧圆柱外壳外观检测装置,包括主支架(1),其特征在于还包括气弹簧圆柱外壳装夹机构、视觉检测装置、XYZ三轴驱动模组、分拣机械手(2)和PLC控制器,XYZ三轴构成空间直角坐标系,其中:
XYZ三轴驱动模组包括固定在主支架(1)上的位于水平面的支撑台(3)、设于支撑台(3)上的Y轴向驱动模组(4)、设于Y轴向驱动模组(4)上的Z轴向驱动模组(5)和设于Z轴向驱动模组(5)上的X轴向驱动模组(6),分拣机械手(2)与X轴向驱动模组(6)相连;
气弹簧圆柱外壳装夹机构设于分拣机械手(2)下方,其包括沿Y轴向设置的两个轴承座(7)、分别通过轴承安装在两个轴承座(7)内且同心相向布置的两个多爪夹紧装置(10)以及同其中一个多爪夹紧装置(10)相连的旋转电机(8);并且两个轴承座(7)中的一个为活动轴承座,其同Y轴驱动模组(4)相连由其驱动沿Y轴移动,另一个则固定在支撑台(3)或者主支架(1)上;
支撑台(3)上设有位于分拣机械手(2)活动区域内的NG放料区(3a)和OK放料区(3b),分别用于放置检测不合格的不良品和检测合格的良品;
视觉检测装置包括设于主支架(1)上并位于气弹簧圆柱外壳装夹机构一侧且指向装夹好的气弹簧圆柱外壳(19)的CCD工业相机(9)和光源装置(13);
多爪夹紧装置(10)、旋转电机(8)、XYZ三轴驱动模组、分拣机械手(2)、CCD工业相机(9)和光源装置均与PLC控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的气弹簧圆柱外壳外观检测装置,其特征在于所述气弹簧圆柱外壳装夹机构的数量为两个以上,并且沿X轴方向并排设置。
3.根据权利要求2所述的气弹簧圆柱外壳外观检测装置,其特征在于所述分拣机械手(2)的数量也为两个以上,并且与气弹簧圆柱外壳装夹机构一一对应。
4.根据权利要求1所述的气弹簧圆柱外壳外观检测装置,其特征在于所述Y轴向驱动模组(4),包括Y轴活动座(4a)及固定在支撑台(3)上并与Y轴活动座(4a)相连的Y轴伺服缸(4b);所述活动轴承座同Y轴活动座(4a)固定;所述Z轴向驱动模组(5)包括固定在Y轴活动座(4a)上的支撑立板(5a)、Z轴活动座(5b)和固定在支撑立板(5a)上并与Z轴活动座(5b)相连的Z轴伺服缸(5c);所述X轴向驱动模组(6)包括X轴活动座(6a)及固定在Z轴活动座(5b)上并与X轴活动座(6a)相连的X轴伺服缸(6b),所述分拣机械手(2)设于X轴活动座(6a)上,所述Y轴伺服缸(4b)、X轴伺服缸(6b)和Z轴伺服缸(5c)均与PLC控制器电连接。
5.根据权利要求4所述的气弹簧圆柱外壳外观检测装置,其特征在于所述Y轴活动座(4a)与支撑台(3)之间配合安装有分布于Y轴伺服缸(4b)两侧的若干Y轴直线导轨(11)。
6.根据权利要求1或4所述的气弹簧圆柱外壳外观检测装置,其特征在于所述多爪夹紧装置(10)为气动多爪夹紧装置或电动多爪夹紧装置,所述分拣机械手(2)为电动夹手或气动夹手或电磁吸盘或真空吸盘。
7.根据权利要求1所述的气弹簧圆柱外壳外观检测装置,其特征在于所述CCD工业相机(9)的指向同Y轴垂直,并且该CCD工业相机(9)采用旋转限位机构安装在主支架(1)上,该旋转限位机构包括连接板(12),CCD工业相机(9)的外壳通过锁紧螺丝枢转设于连接板(12)上,同时连接板(12)上设有连接板弧形限位槽(12a),CCD工业相机(9)的外壳上设有同连接板弧形限位槽(12a)配合的限位凸起。
8.根据权利要求1所述的气弹簧圆柱外壳外观检测装置,其特征在于所述光源装置(13)包括灯具(14)和安装灯具(14)的灯具旋转限位架,灯具(14)的光线指向同Y轴垂直,灯具旋转限位架包括同所述主支架(1)固定并沿Y轴方向相对设置的两个限位片(15)和通过锁紧螺丝枢转设于这两个限位片(15)上的转动板(16),灯具(14)固定在转动板(16)上;同时限位片(15)上开有限位片弧形限位槽(15a),而转动板(16)上设有同限位片弧形限位槽(15a)配合的限位凸起。
9.根据权利要求1所述的气弹簧圆柱外壳外观检测装置,其特征在于所述支撑台(3)上在NG放料区(3a)和OK放料区(3b)分别设置NG落料开槽和OK落料开槽,而支撑台(3)下方对应NG落料开槽和OK落料开槽分别设有不良品接料筐和良品接料筐(17)。
10.根据权利要求1所述的气弹簧圆柱外壳外观检测装置,其特征在于其特征在于所述主支架(1)底部安装有滚轮(18)。
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