CN110609043A - 一种全自动焊管检测平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全自动焊管检测平台，包括微控制器主机、视觉传感系统、焊管抓取和传送机构、焊管加持机构、焊管检测部分、平台动力驱动机构，所述的微控制器主机是选取基于M的位工业微控制器，所述的视觉传感系统是基于CCD视觉传感，包括CCD摄像机、图像采集卡，CCD摄像机与图像采集卡之间设有电连接，图像采集卡与微控制器主机之间设有电连接。本发明与现有技术相比的优点在于：本新型的焊管检测平台可以检测20mm～200mm的大部分常见焊管，适用范围较广，提高了工业自动化和检测智能化的程度，减轻了检验人员的劳动强度和缺陷的识别难度，提高了检测效率，实时检测配合检测平台，提高了生产进度，及优化了生产安排，提高了企业效率。
Description
技术领域
本发明涉及焊管检测自动化机械设备，具体是指一种全自动焊管检测平台。
背景技术
随着光电成像技术、计算机技术、图像处理技术的日趋成熟，X射线实时数字成像检测技术得到了巨大发展，其应用提高了工业自动化和检测智能化的程度，但是大多数企业针对螺旋焊管管端焊缝的检测仍主要采用胶片照相法，不仅因为X射线实时数字成像检测设备昂贵，而且因为实时成像的配套检测自动化平台没有配套设计生产。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对以上问题提供一种全自动焊管检测平台。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种全自动焊管检测平台，包括微控制器主机、视觉传感系统、焊管抓取和传送机构、焊管加持机构、焊管检测部分、平台动力驱动机构，所述的微控制器主机是选取基于M的位工业微控制器，所述的视觉传感系统是基于CCD视觉传感，包括CCD摄像机、图像采集卡，CCD摄像机与图像采集卡之间设有电连接，图像采集卡与微控制器主机之间设有电连接，所述的焊管抓取和传送机构包括气缸、吸盘导轴、转臂、转轴、永磁体吸盘、抓取平台、压紧气缸、摆动气缸、转轴固定筒、平面轴承、转换接头、连接板、滚珠丝杠a，所述的气缸设于转臂的一端，所述的永磁体吸盘是楔形块形状加持，设于气缸的一端，所述吸盘导轴设于转臂上，所述的连接板连接气缸、吸盘导轴，设于永磁体吸盘的顶部，所述的转轴设于转臂的另一端，转轴设于转轴固定筒内，形成轴套配合，所述的抓取平台上设有压紧气缸、转轴固定筒，另外一面设有摆动气缸，所述的平面轴承是平面推力滚针轴承，设于永磁体吸盘、连接板，所述的转换接头设于气缸，且设于平面轴承、转臂之间，所述的焊管加持机构包括滚珠丝杆b、直线滑轨、底板、真空吸盘、夹紧气缸、连接板，所述的直线导轨上加工设有沉头孔，所述的底板通过螺丝与直线导轨上的沉头孔固定安装，所述的夹紧气缸设于连接板的一端，夹紧气缸的活塞杆部分伸出连接板，活塞杆一端与真空吸盘装配，且有螺母螺纹紧固，所述的滚珠丝杠b设于底板的导轨中间，且滚珠丝杆b的螺帽部分设于连接板底部，所述的焊管检测部分包括线阵成像器、X射线机，所述线阵成像器设于底板的一侧，且线阵成像器与微控制器主机的PCI接口卡之间设有电连接，所述的X射线机设有直线滑轨的侧上方，且有机械臂夹持固定，X射线机与微控制器主机之间设有控制线连接固定，所述的平台动力驱动机构包括伺服电机、减速机，所述的减速器包括单级摆针轮减速机a、蜗轮蜗杆减速机，所述的伺服电机与单级摆针轮减速机a之间设有联轴器联接，且所述的蜗轮蜗杆减速机设有两个分别为蜗轮蜗杆减速机b、蜗轮蜗杆减速机c，单级摆针轮减速机a与蜗轮蜗杆减速机b的输入轴端之间设有联轴器联接，蜗轮蜗杆减速机b的输出轴端与滚珠丝杠a之间设有联轴器联接，且蜗轮蜗杆减速机b的输出轴端与蜗轮蜗杆减速机c的输入轴端之间设有传动轴和联轴器联接，所述蜗轮蜗杆减速机c的输出轴端与滚珠丝杠b之间设有联轴器联接。
本发明与现有技术相比的优点在于：本新型的焊管检测平台可以检测20mm～200mm的大部分常见焊管，适用范围较广，提高了工业自动化和检测智能化的程度，减轻了检验人员的劳动强度和缺陷的识别难度，提高了检测效率，实时检测配合检测平台，提高了生产进度，及优化了生产安排，提高了企业效率。
作为改进，所述的微控制器主机外接ups电源模块，防止突发情况，使得检测数据丢失。
作为改进，所述的CCD摄像机是ATCL SXGACCD逐行扫描RGB彩色工业数字摄像机，使得微控制器主机可以准确获取高色彩还原度的图像，利于调整X射线机的位置，确保成像完整。
作为改进，所述的永磁体吸盘是楔形块形状，且楔形块实际轮廓曲线是光滑的曲线，表面粗糙度Ra0.8。
作为改进，所述的蜗轮蜗杆减速机b是NRV系列蜗轮蜗杆减速机，拥有一个输入端、二个输出端，蜗轮蜗杆减速机b的输出轴端与滚珠丝杠a之间设有联轴器联接，且蜗轮蜗杆减速机b的输出轴端与蜗轮蜗杆减速机c的输入轴端之间设有传动轴和联轴器联接。
作为改进，所述的蜗轮蜗杆减速机c是UDL无级变速器，蜗轮蜗杆减速机c的输入轴端与蜗轮蜗杆减速机b的输出轴端之间设有传动轴和联轴器联接。
附图说明
图1是一种全自动焊管检测平台的结构示意图。
图2是一种全自动焊管检测平台的焊管抓取和传送机构示意图。
图3是一种全自动焊管检测平台的焊管加持机构示意图。
如图所示：1、微控制器主机，2、视觉传感系统，2-1、CCD摄像机，2-2、图像采集卡3、焊管抓取和传送机构，3-1、气缸，3-2、吸盘导轴，3-3、转臂，3-4、转轴，3-5、永磁体吸盘，3-6、抓取平台，3-7、压紧气缸，3-8、摆动气缸，3-9、转轴固定筒，3-10、平面轴承，3-11、转换接头，3-12、连接板，3-13滚珠丝杠a，4、焊管加持机构，4-1、滚珠丝杆b，4-2、直线滑轨，4-3、底板，4-4、真空吸盘，4-5、夹紧气缸，4-6、连接板，5、焊管检测部分，5-1、线阵成像器，5-2、X射线机，6、平台动力驱动机构，6-1、伺服电机，6-2、单级摆针轮减速机a，6-3、蜗轮蜗杆减速机b，6-4、蜗轮蜗杆减速机c。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
本发明在具体实施时，一种全自动焊管检测平台，包括微控制器主机1、视觉传感系统2、焊管抓取和传送机构3、焊管加持机构4、焊管检测部分5、平台动力驱动机构6，所述的微控制器主机是选取基于-M的32位工业微控制器，所述的视觉传感系统2是基于CCD视觉传感，包括CCD摄像机2-1、图像采集卡2-2，CCD摄像机与图像采集卡之间设有电连接，图像采集卡与微控制器主机之间设有电连接，所述的焊管抓取和传送机构3包括气缸3-1、吸盘导轴3-2、转臂3-3、转轴3-4、永磁体吸盘3-5、抓取平台3-6、压紧气缸3-7、摆动气缸3-8、转轴固定筒3-9、平面轴承3-10、转换接头3-11、连接板3-12、滚珠丝杠a3-13，所述的气缸3-1设于转臂3-3的一端，所述的永磁体吸盘3-5是楔形块形状加持，设于气缸3-1的一端，所述吸盘导轴3-2设于转臂3-3上，所述的连接板3-12连接气缸3-1、吸盘导轴3-2，设于永磁体吸盘3-5的顶部，所述的转轴3-4设于转臂3-3的另一端，转轴3-4设于转轴固定筒3-9内，形成轴套配合，所述的抓取平台3-6上设有压紧气缸3-7、转轴固定筒3-9，另外一面设有摆动气缸3-8，所述的平面轴承3-10是平面推力滚针轴承，设于永磁体吸盘3-5、连接板3-12，所述的转换接头3-11设于气缸3-1，且设于平面轴承3-10、转臂3-3之间，所述的焊管加持机构4包括滚珠丝杆b4-1、直线滑轨4-2、底板4-3、真空吸盘4-4、夹紧气缸4-5、连接板4-6，所述的直线导轨4-2上加工设有沉头孔，所述的底板4-3通过螺丝与直线导轨4-2上的沉头孔固定安装，所述的夹紧气缸4-5设于连接板4-6的一端，夹紧气缸4-5的活塞杆部分伸出连接板4-6，活塞杆一端与真空吸盘4-4装配，且有螺母螺纹紧固，所述的滚珠丝杠b4-1设于底板4-3的导轨中间，且滚珠丝杆b4-1的螺帽部分设于连接板4-6底部，所述的焊管检测部分5包括线阵成像器5-1、X射线机5-2，所述线阵成像器5-1设于底板4-3的一侧，且线阵成像器5-1与微控制器主机1的PCI接口卡之间设有电连接，所述的X射线机5-2设有直线滑轨4-2的侧上方，且有机械臂夹持固定，X射线机5-2与微控制器主机1之间设有控制线连接固定，所述的平台动力驱动机构6包括伺服电机6-1、减速机，所述的减速器包括单级摆针轮减速机a6-2、蜗轮蜗杆减速机，所述的伺服电机6-1与单级摆针轮减速机a6-2之间设有联轴器联接，且所述的蜗轮蜗杆减速机设有两个分别为蜗轮蜗杆减速机b6-3、蜗轮蜗杆减速机c6-4，单级摆针轮减速机a6-2与蜗轮蜗杆减速机b6-3的输入轴端之间设有联轴器联接，蜗轮蜗杆减速机b6-3的输出轴端1与滚珠丝杠a3-13之间设有联轴器联接，且蜗轮蜗杆减速机b6-3的输出轴端2与蜗轮蜗杆减速机c6-4的输入轴端之间设有传动轴和联轴器联接，所述蜗轮蜗杆减速机c6-4的输出轴端与滚珠丝杠b4-1之间设有联轴器联接。
所述的微控制器主机1外接ups电源模块，防止突发情况，使得检测数据丢失。
所述的CCD摄像机2-1是AT-140CL SXGA3CCD逐行扫描RGB彩色工业数字摄像机，使得微控制器主机1可以准确获取高色彩还原度的图像，利于调整X射线机5-2的位置，确保成像完整。
所述的永磁体吸盘3-5是楔形块形状，且楔形块实际轮廓曲线是光滑的曲线，表面粗糙度Ra0.8。
所述的蜗轮蜗杆减速机b6-3是NRV系列蜗轮蜗杆减速机，拥有一个输入端、二个输出端，蜗轮蜗杆减速机b6-3的输出轴端1与滚珠丝杠a3-13之间设有联轴器联接，且蜗轮蜗杆减速机b6-3的输出轴端2与蜗轮蜗杆减速机c6-4的输入轴端之间设有传动轴和联轴器联接。
所述的蜗轮蜗杆减速机c6-4是UDL无级变速器，蜗轮蜗杆减速机c6-4的输入轴端与蜗轮蜗杆减速机b6-3的输出轴端2之间设有传动轴和联轴器联接。
本发明的工作原理：本新型检测平台，以伺服电机为动力驱动源，结合直线导轨、滚珠丝杆，可精确实现焊管的抓取、传送，并且设有压紧气缸加持，降低了成本预算，检测人员在微控制器主机端，开启检测平台，检测平台先检测平台检测区是否还存有待检测的焊管，如果有的话，继续检测，如果没有伺服电机动作驱动气缸使得转臂和转轴动作，抓取检测存放区的焊管，并通过吸盘导轴和永磁体吸盘将焊管运送到焊管加持机构区域，焊管通过滚珠丝杆b，直线滑轨到达加持区域，夹紧气缸驱动真空吸盘将焊管加持固定，使得焊管的焊缝处于线阵成像器的范围内，如果焊缝未到规定位置，CCD摄像机会检测到，微控制器主机会继续驱动伺服电机和减速机，使得焊管的焊缝运送到规定位置，然后X射线机投射，将焊缝检测图像由线阵成像器，传送到微控制器主机内，由软件或者检测人员判断焊管是否有缺陷，最后图像存档。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具本的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”，“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (6)
1.一种全自动焊管检测平台，包括微控制器主机(1)、视觉传感系统(2)、焊管抓取和传送机构(3)、焊管加持机构(4)、焊管检测部分(5)、平台动力驱动机构(6)，所述的微控制器主机是选取基于 -M的32位工业微控制器，所述的视觉传感系统(2)是基于CCD视觉传感，包括CCD摄像机(2-1)、图像采集卡(2-2)，CCD摄像机与图像采集卡之间设有电连接，图像采集卡与微控制器主机之间设有电连接，所述的焊管抓取和传送机构(3)包括气缸(3-1)、吸盘导轴(3-2)、转臂(3-3)、转轴(3-4)、永磁体吸盘(3-5)、抓取平台(3-6)、压紧气缸(3-7)、摆动气缸(3-8)、转轴固定筒(3-9)、平面轴承(3-10)、转换接头(3-11)、连接板(3-12)、滚珠丝杠a(3-13)，所述的气缸(3-1)设于转臂(3-3)的一端，所述的永磁体吸盘(3-5)是楔形块形状加持，设于气缸(3-1)的一端，所述吸盘导轴(3-2)设于转臂(3-3)上，所述的连接板(3-12)连接气缸(3-1)、吸盘导轴(3-2)，设于永磁体吸盘(3-5)的顶部，所述的转轴(3-4)设于转臂(3-3)的另一端，转轴(3-4)设于转轴固定筒(3-9)内，形成轴套配合，所述的抓取平台(3-6)上设有压紧气缸(3-7)、转轴固定筒(3-9)，另外一面设有摆动气缸(3-8)，所述的平面轴承(3-10)是平面推力滚针轴承，设于永磁体吸盘(3-5)、连接板(3-12)，所述的转换接头(3-11)设于气缸(3-1)，且设于平面轴承(3-10)、转臂(3-3)之间，所述的焊管加持机构(4)包括滚珠丝杆b(4-1)、直线滑轨(4-2)、底板(4-3)、真空吸盘(4-4)、夹紧气缸(4-5)、连接板(4-6)，所述的直线导轨(4-2)上加工设有沉头孔，所述的底板(4-3)通过螺丝与直线导轨(4-2)上的沉头孔固定安装，所述的夹紧气缸(4-5)设于连接板(4-6)的一端，夹紧气缸(4-5)的活塞杆部分伸出连接板(4-6)，活塞杆一端与真空吸盘(4-4)装配，且有螺母螺纹紧固，所述的滚珠丝杠b(4-1)设于底板(4-3)的导轨中间，且滚珠丝杆b(4-1)的螺帽部分设于连接板(4-6)底部，所述的焊管检测部分(5)包括线阵成像器(5-1)、X射线机(5-2)，所述线阵成像器(5-1)设于底板(4-3)的一侧，且线阵成像器(5-1)与微控制器主机(1)的PCI接口卡之间设有电连接，所述的X射线机(5-2)设有直线滑轨(4-2)的侧上方，且有机械臂夹持固定，X射线机(5-2)与微控制器主机(1)之间设有控制线连接固定，所述的平台动力驱动机构(6)包括伺服电机(6-1)、减速机，所述的减速器包括单级摆针轮减速机a(6-2)、蜗轮蜗杆减速机，所述的伺服电机(6-1)与单级摆针轮减速机a(6-2)之间设有联轴器联接，且所述的蜗轮蜗杆减速机设有两个分别为蜗轮蜗杆减速机b(6-3)、蜗轮蜗杆减速机c(6-4)，单级摆针轮减速机a(6-2)与蜗轮蜗杆减速机b(6-3)的输入轴端之间设有联轴器联接，蜗轮蜗杆减速机b(6-3)的输出轴端1与滚珠丝杠a(3-13)之间设有联轴器联接，且蜗轮蜗杆减速机b(6-3)的输出轴端2与蜗轮蜗杆减速机c(6-4)的输入轴端之间设有传动轴和联轴器联接，所述蜗轮蜗杆减速机c(6-4)的输出轴端与滚珠丝杠b(4-1)之间设有联轴器联接。
2.根据权利要求1所述的，其特征在于：所述的微控制器主机(1)外接ups电源模块。
3.根据权利要求1所述的，其特征在于：所述的CCD摄像机(2-1)是AT-140CL SXGA3CCD逐行扫描RGB彩色工业数字摄像机。
4.根据权利要求1所述的，其特征在于：所述的永磁体吸盘(3-5)是楔形块形状，且楔形块实际轮廓曲线是光滑的曲线，表面粗糙度Ra0.8。
5.根据权利要求1所述的，其特征在于：所述的蜗轮蜗杆减速机b(6-3)是NRV系列蜗轮蜗杆减速机，拥有一个输入端、二个输出端，蜗轮蜗杆减速机b(6-3)的输出轴端1与滚珠丝杠a(3-13)之间设有联轴器联接，且蜗轮蜗杆减速机b(6-3)的输出轴端2与蜗轮蜗杆减速机c(6-4)的输入轴端之间设有传动轴和联轴器联接。
6.根据权利要求1所述的，其特征在于：所述的蜗轮蜗杆减速机c(6-4)是UDL无级变速器，蜗轮蜗杆减速机c(6-4)的输入轴端与蜗轮蜗杆减速机b(6-3)的输出轴端2之间设有传动轴和联轴器联接。
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Denomination of invention: A fully automatic welding pipe inspection platform Granted publication date: 20220913 Pledgee: Bank of China Tangshan Branch Pledgor: Tangshan Zhexin Steel Pipe Co.,Ltd. Registration number: Y2024980031204 |