CN110895246B - 一种一字轴类工件的连续运载检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种一字轴类工件的连续运载检测装置。机架上依次布设上料位、缓存位、检测位和完成位；垂直液压推拉杆在水平液压推拉杆带动下水平滑动；垂直液压推拉杆装有一字轴装载支架，一字轴类工件两端支撑置于一字轴装载支架两块支撑板的半圆形凹槽的三处装载位；检测位有一块竖直板，每块竖直板装有一摩擦滚动机构，平行布置且两者之间承托工件；缓存位有一中间缓存支架；上料位设传动带机构，带动工件水平移动；完成位处设有倾斜板，倾斜板上部开设两道用于下料的条形缺口。本发明能实现一字轴类工件加工生产线中自动检测工件表面质量，实现非接触式检测，使用方法简单，实现了上料、缓存、检测和完成输出工序的连贯连续进行。

Description

一种一字轴类工件的连续运载检测装置
技术领域
本发明涉及轴类工件检测技术领域，具体为一种一字轴类工件的连续运载检测装置。
背景技术
轴类工件的视觉检测系统主要用于快速识别样品的外观缺陷，如凹坑、裂纹、毛刺、污渍等，也用于样品的尺寸非接触式测量。传统的轴类工件外观缺陷检测主要是通过人工肉眼检测的方式实现，容易因人为因素导致测量标准不统一、长时间检测造成视觉疲劳而误判漏判等问题。传统的尺寸非接触式测量方法因人工干涉较多，测量结果易受主观因素影响，测量效率较低。因此，有必要对轴类工件的视觉检测系统进行改进。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种一字轴类工件的连续运载检测装置，采用本发明的一字轴类工件的视觉检测装置具有检测效率高、人工参与少、结构简单等优点。
本发明所采取的技术方案如下：
本发明包括机架、CCD相机、光源、水平滑轨、水平液压推拉杆、垂直液压推拉杆、一字轴装载支架、中间缓存支架和摩擦滚动机构；机架上沿一字轴类工件工序方向依次布设上料位、缓存位、检测位和完成位的四个工位，机架的中部布置有用于一字轴类工件检测的检测位，检测位的前方为完成位，检测位的后方为缓存位，缓存位后方为上料位；水平液压推拉杆的底座和水平滑轨均固定在机架上，水平滑轨位于水平液压推拉杆的活动端侧方，垂直液压推拉杆的底座嵌装连接水平滑轨，垂直液压推拉杆的底座固定在水平液压推拉杆的活动端，垂直液压推拉杆在水平液压推拉杆带动下沿着水平滑轨滑动；垂直液压推拉杆的活动端朝向且固定安装有一字轴装载支架；一字轴装载支架包括两块竖直平行相对布置的支撑板，两块支撑板上部沿一字轴类工件工序方向前后的两端位置和中间位置均开设用于容置一字轴类工件端部的半圆形凹槽；一字轴类工件两端分别支撑置于两块支撑板的半圆形凹槽，两端的每同一端位置的两块支撑板的半圆形凹槽和中间位置的两块支撑板的半圆形凹槽组成一个用于放置一字轴类工件的装载位，共形成前、中、后的三处装载位，三处装载位一字轴类工件。
所述的检测位两侧的机架均固定安装有一块竖直板，每块竖直板上安装有一摩擦滚动机构，每个摩擦滚动机构包括两个摩擦滚轮、双联滑动轴承座和伺服电机，伺服电机输出轴同轴连接有主动滚轮，两个摩擦滚轮套装于双联滑动轴承座中的两个水平安装孔中配合，两个摩擦滚轮平行布置且两者之间承托一字轴类工件的端部，两个摩擦滚轮通过皮带与伺服电机的主动滚轮皮带传动连接，两个摩擦滚动机构之间为检测位；上料位附近设有光传感器，检测位附近设有CCD相机和光源。
所述的缓存位的两侧均设有一中间缓存支架，中间缓存支架通过分支架固定在机架上，中间缓存支架上开设用于容置一字轴类工件端部的半圆形凹槽，一字轴类工件两端分别承托置于两侧的中间缓存支架上。
所述的上料位的一侧方设传动带机构，传动带机构包括有驱动电机和两条传动带，两条传动带平行紧邻布置，两条传动带之间支撑布置一字轴类工件进行运输，一字轴类工件的轴向平行于两条传动带的传送方向，驱动电机连接两条传动带的一端主动带轮，带动两条传动带同步运动，进而带动两条传动带之间上面的一字轴类工件水平移动，两条传动带输送出口侧方为上料位；上料位处设有两个支撑轮，两个支撑轮紧邻布置在传动带输送出口旁，且沿传动带输送出口依次布置，两个支撑轮上支撑布置一字轴类工件。
所述的完成位处设有倾斜板，倾斜板上端朝向检测位倾斜布置，倾斜板上部开设平行的两道条形缺口槽，条形缺口槽平行于一字轴类工件工序方向，两道条形缺口槽分别用于一字轴装载支架的两块支撑板移动中嵌入布置配合。
所述的光源和CCD相机均朝向检测位。
所述的检测位旁设有标准尺寸块，标准尺寸块靠近摩擦滚动机构布置，且安装高度与摩擦滚动机构的摩擦滚轮相同。
所述的上料位的另一侧方设有支板，支板上安装光传感器，支板固定于机架上，光传感器用于检测一字轴工件是否在支撑轮上就位。
所述的CCD相机通过相机固定调整机构安装于检测位正上方。
所述的光源通过光源固定调整机构安装于检测位侧上方。
所述的一字轴类工件支撑板的三个装载位的相邻间距相同，上料位、缓存位、检测位和完成位处于同一水平位置，且相邻间距相同，装载位的相邻间距和四个工位的相邻间距相同。
本发明的有益效果是：
本发明适用于一字轴类工件加工生产线中自动检测工件表面质量，包括凹坑、裂纹、毛刺、污渍等外观缺陷和尺寸的非接触式检测，使用方法简单，对CCD相机的标定要求低，工人参与少，对工人的技术水平要求低，构造简单且成本低，维修方便。
本发明通过上述装置，实现了一字轴类工件的连续运载、输送和检测，上料、缓存、检测和完成输出工序的连贯连续进行，大大提高了工作效率，降低了检测时间，能够在短时间内完成大量一字轴类工件的检测。
附图说明
图1为本发明装置的立体图之一；
图2为本发明装置的立体图之二；
图3为本发明装置除去CCD相机和光源后下部的立体图；
图4为本发明摩擦滚动机构的局部立体图；
图5为本发明装置工作状态图。
图中：1、机架，2、CCD相机，3、相机固定调整机构，4、光源，5、光源固定调整机构，6、水平滑轨，7、竖直板，8、水平液压推拉杆，9、垂直液压推拉杆，10、一字轴装载支架，11、标准尺寸块，12、中间缓存支架，13、摩擦滚动机构，14、伺服电机，15、双联滑动轴承座，16、轴承，17、皮带，18、摩擦滚轮，19、光传感器，20、一字轴类工件，21、支撑轮，22、传动带机构，23、驱动电机，24、两条传动带，25、倾斜板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，装置具体实施包括机架1、CCD相机2、光源4、水平滑轨6、水平液压推拉杆8、垂直液压推拉杆9、一字轴装载支架10、中间缓存支架12和摩擦滚动机构13。
机架1上沿一字轴类工件工序方向依次布设上料位、缓存位、检测位和完成位的四个工位，上料位、缓存位、检测位和完成位沿一字轴类工件20移动方向依次布置，机架1的中部布置有用于一字轴类工件20检测的检测位，检测位的前方为完成位，检测位的后方为缓存位，缓存位后方为上料位。
如图1-图3所示，水平液压推拉杆8的底座和水平滑轨6均固定在机架1上，水平滑轨6位于水平液压推拉杆8的活动端侧方，垂直液压推拉杆9的底座嵌装连接水平滑轨6，垂直液压推拉杆9的底座固定在水平液压推拉杆8的活动端，垂直液压推拉杆9在水平液压推拉杆8带动下沿着水平滑轨6滑动；垂直液压推拉杆9的活动端朝向且固定安装有一字轴装载支架10，一字轴装载支架10在垂直液压推拉杆9带动下在垂直方向上下运动；一字轴装载支架10包括两块竖直平行相对布置的支撑板，两块支撑板上部沿一字轴类工件工序方向前后的两端位置和中间位置均开设用于容置一字轴类工件20端部的半圆形凹槽；一字轴类工件20两端分别支撑置于两块支撑板同一部位的半圆形凹槽，两端的每同一端位置的两块支撑板的半圆形凹槽和中间位置的两块支撑板的半圆形凹槽组成一个用于放置一字轴类工件20的装载位，共形成前、中、后的三处装载位，前装载位靠近完成位，后装载位靠近上料位，装载位之上装载放置一字轴类工件20，三处装载位一字轴类工件20。
一字轴类工件20支撑板的三个装载位的相邻间距相同，上料位、缓存位、检测位和完成位处于同一水平位置，且相邻间距相同，装载位的相邻间距和四个工位的相邻间距相同。
如图1-图3所示，检测位两侧的机架1均固定安装有一块竖直板7，每块竖直板7上安装有一摩擦滚动机构13，如图4所示，每个摩擦滚动机构13包括两个摩擦滚轮18、双联滑动轴承座15和伺服电机14，伺服电机14输出轴同轴连接有主动滚轮，两个摩擦滚轮18通过轴承16套装于双联滑动轴承座15中的两个水平安装孔中配合，两个摩擦滚轮18平行布置且两者之间承托一字轴类工件20的端部，两个摩擦滚轮18通过皮带17与伺服电机14的主动滚轮皮带传动连接，构成摩擦滚动机构13，机架1两侧对称安装两个摩擦滚动机构13，即检测位两侧的两个摩擦滚动机构13对称布置，两个摩擦滚动机构13之间为检测位，每个摩擦滚动机构13承托一字轴类工件20一端；摩擦滚动机构13以伺服电机14作为旋转动力来源，经皮带17利用带传动驱动两个圆柱形的摩擦滚轮18旋转，进而实现放置于摩擦滚轮18上的一字轴类工件20旋转。
缓存位的两侧均设有一中间缓存支架12，中间缓存支架12通过分支架固定在机架1上，中间缓存支架12上开设用于容置一字轴类工件20端部的半圆形凹槽，一字轴类工件20两端分别承托置于两侧的中间缓存支架12上，两侧的中间缓存支架12位于一字轴装载支架10的两块支撑板的两旁。
上料位的一侧方设传动带机构22，传动带机构包括有驱动电机23和两条传动带24，两条传动带24平行紧邻布置，两条传动带24之间支撑布置一字轴类工件20进行运输，一字轴类工件20的轴向平行于两条传动带24的传送方向，驱动电机23通过皮带传动结构连接两条传动带24的一端主动带轮，带动两条传动带24同步运动，进而带动两条传动带24之间上面的一字轴类工件20水平移动，传动带机构的两条传动带24输送出口侧方为上料位；上料位处设有两个支撑轮21，两个支撑轮21紧邻布置在传动带24输送出口旁，且沿传动带24输送出口依次布置，两个支撑轮21上支撑布置一字轴类工件20；具体实施的支撑轮21中间带有内凹的环形槽道，一字轴类工件20刚好和环形槽道匹配安装。
上料位的另一侧方设有支板，支板上安装光传感器19，支板固定于机架1上，光传感器19用于检测一字轴工件是否在支撑轮21上就位。
完成位处设有倾斜板25，倾斜板25上端朝向检测位倾斜布置，倾斜板25上部开设平行的两道条形缺口槽，条形缺口槽平行于一字轴类工件工序方向，两道条形缺口槽分别用于一字轴装载支架10的两块支撑板移动中嵌入布置配合，槽宽大于支撑板的厚度。
如图1所示，具体实施中，检测位旁设有标准尺寸块11，标准尺寸块11靠近摩擦滚动机构13布置，且安装高度与摩擦滚动机构13的摩擦滚轮18相同，标准尺寸块11用于和一字轴类工件20一起共同被CCD相机2采集拍摄图像，通过图像分析处理进行尺寸比对检测。通过安装标准尺寸块11以辅助非接触式尺寸测量。
上料位附近设有光传感器19，检测位附近设有CCD相机2和光源4；光源4和CCD相机2均朝向检测位。
CCD相机2通过相机固定调整机构3和辅助机架安装于检测位正上方，相机固定调整机构3带有电机和丝杠滑动副等，丝杠滑动副的丝杠螺母上固定CCD相机2，电机运行经丝杠滑动副带动CCD相机2沿机架1侧面的竖直导轨上下升降移动；
具体实施中，相机固定调整机构3包括相机安装支座、相机水平调整平台、相机垂直调整滑轨、调整螺杆、安装连接件和伺服电机，CCD相机2安装在相机安装支座上，支座安装在水平调整平台上，伺服电机垂直安装在机架1上，整个水平调整平台可沿垂直调整滑轨在伺服电机转动调整螺杆的驱动下滑动，可实现相机垂直位置和水平偏角的精确调整。
光源4通过光源固定调整机构5和辅助机架安装于检测位侧上方，光源固定调整机构5带有铰接轴和导向轴，机架1上开设有圆弧形的导向槽，导向轴嵌装于导向槽中，光源4通过支架安装连接于铰接轴和导向轴之间，使得光源4绕铰接轴沿导向槽弧形旋转并限位；光源固定调整机构5通过圆弧槽结构在一定范围内调整光源的角度。
如图5所示，本发明的具体实施工作过程如下：
在设备调整阶段，通过调整相机固定调整机构3，实现CCD相机2拍摄朝向正对两个摩擦滚动机构13中的摩擦滚轮18，并使两摩擦滚轮18处于CCD相机2的拍摄视野的中央，即使得两摩擦滚轮18对应的检测位位于CCD相机2的拍摄视野的中央；同时通过调整光源固定调整机构5使得光源4的投出光束照射到位于摩擦滚轮18处的检测位。
在上料阶段，一字轴类工件20沿传动带机构22的传动带24运输到两个支撑轮21上，置于上料位，当光传感器19检测到一字轴类工件20在上料位就位，控制水平液压推拉杆8和垂直液压推拉杆9配合带动一字轴装载支架10水平和垂直移动。
首先，将一字轴装载支架10移动到支撑轮21下方，即使得一字轴装载支架10后装载位位于上料位正下方，中间装载位位于缓存位正下方，后装载位位于检测位正下方，进而控制一字轴装载支架10从两个支撑轮21两旁上升抬起到支撑轮21上方，使得一字轴装载支架10的两块支撑板将一字轴类工件20从支撑轮21的上料位转换承托到后装载位上；
若此时，缓存位放置有一字轴类工件20，则一字轴装载支架10从两个中间缓存支架12之间的间隙上升抬起到中间缓存支架12上方，使得一字轴装载支架10的两块支撑板将一字轴类工件20从支撑轮21的缓存位转换承托到中间装载位上；
若此时，检测位放置有一字轴类工件20，则一字轴装载支架10从两个摩擦滚动机构13之间的间隙上升抬起到摩擦滚动机构13上方，使得一字轴装载支架10的两块支撑板将一字轴类工件20从支撑轮21的检测位转换承托到前装载位上。
然后，一字轴装载支架10水平移动到中间缓存支架12上方，即使得一字轴装载支架10后装载位位于缓存位正上方，中间装载位位于检测位正上方，后装载位位于完成位正上方，进而控制一字轴装载支架10下降到支撑轮21下方，使得放置在后装载位的一字轴类工件20落入到中间缓存支架12的缓存位上；
若此时，一字轴装载支架10的中间装载位放置有一字轴类工件20，则一字轴装载支架10下降后，放置在中间装载位的一字轴类工件20落入到摩擦滚动机构13的检测位上；
若此时，一字轴装载支架10的前装载位放置有一字轴类工件20，则一字轴装载支架10下降后，放置在前装载位的一字轴类工件20落入到倾斜板25上，由于倾斜板25的作用一字轴类工件20和一字轴装载支架10脱离并沿倾斜板25落下收集。
由此，反复执行上述过程，每个工位的一字轴类工件20完成了自身的运输转移动作，实现了上料、缓存、检测和完成输出工序的连贯连续进行。
在图像采集阶段，根据预先设定的处理工序，在完成一次一字轴类工件20运输到检测位后，两侧摩擦滚动机构13中的伺服电机14即开始工作，带动摩擦滚轮18转动而借助摩擦力使一字轴类工件20旋转，同时光源4曝光，CCD相机2对一字轴类工件20进行扫描拍照。
在图像检测阶段，对图像采集阶段中采集到的多幅图片进行图像分析处理，划定图像中一字轴类工件20和标准尺寸块11的部分区域为图像处理兴趣域，通过边缘检测、轮廓提取的方法提取兴趣域中的轮廓，对轮廓进行特征识别，区分一字轴类工件20外轮廓、标准尺寸块11外轮廓和缺陷，若存在缺陷，则判定为表面质量缺陷次品，若不存在缺陷，对比标准尺寸块11轮廓与一字轴类工件20外轮廓在图像中的尺寸，尺寸差小于给定误差的判定为合格品，否则为尺寸不合格次品。
由此，本发明通过上述装置实现了一字轴类工件20的连续运载、输送和检测，上料、缓存、检测和完成输出工序的连贯连续进行，提高了工作效率，降低了检测时间。

Claims (7)

1.一种一字轴类工件的连续运载检测装置，其特征在于：包括机架(1)、CCD相机(2)、光源(4)、水平滑轨(6)、水平液压推拉杆(8)、垂直液压推拉杆(9)、一字轴装载支架(10)、中间缓存支架(12)和摩擦滚动机构(13)；机架(1)上沿一字轴类工件工序方向依次布设上料位、缓存位、检测位和完成位的四个工位，机架(1)的中部布置有用于一字轴类工件(20)检测的检测位，检测位的前方为完成位，检测位的后方为缓存位，缓存位后方为上料位；水平液压推拉杆(8)的底座和水平滑轨(6)均固定在机架(1)上，水平滑轨(6)位于水平液压推拉杆(8)的活动端侧方，垂直液压推拉杆(9)的底座嵌装连接水平滑轨(6)，垂直液压推拉杆(9)的底座固定在水平液压推拉杆(8)的活动端，垂直液压推拉杆(9)在水平液压推拉杆(8)带动下沿着水平滑轨(6)滑动；垂直液压推拉杆(9)的活动端朝向且固定安装有一字轴装载支架(10)；一字轴装载支架(10)包括两块竖直平行相对布置的支撑板，两块支撑板上部沿一字轴类工件工序方向前后的两端位置和中间位置均开设用于容置一字轴类工件(20)端部的半圆形凹槽；一字轴类工件(20)两端分别支撑置于两块支撑板的半圆形凹槽，两端的每同一端位置的两块支撑板的半圆形凹槽和中间位置的两块支撑板的半圆形凹槽组成一个用于放置一字轴类工件(20)的装载位，共形成前、中、后的三处装载位，三处装载位装载一字轴类工件(20)；
所述的检测位两侧的机架(1)均固定安装有一块竖直板(7)，每块竖直板(7)上安装有一摩擦滚动机构，每个摩擦滚动机构包括两个摩擦滚轮(18)、双联滑动轴承座(15)和伺服电机(14)，伺服电机(14)输出轴同轴连接有主动滚轮，两个摩擦滚轮(18)套装于双联滑动轴承座(15)中的两个水平安装孔中配合，两个摩擦滚轮(18)平行布置且两者之间承托一字轴类工件(20)的端部，两个摩擦滚轮(18)通过皮带(17)与伺服电机(14)的主动滚轮皮带传动连接，两个摩擦滚动机构(13)之间为检测位；上料位附近设有光传感器(19)，检测位附近设有CCD相机(2)和光源(4)；
所述的缓存位的两侧均设有一中间缓存支架(12)，中间缓存支架(12)通过分支架固定在机架(1)上，中间缓存支架(12)上开设用于容置一字轴类工件(20)端部的半圆形凹槽，一字轴类工件(20)两端分别承托置于两侧的中间缓存支架(12)上；
所述的上料位的一侧方设传动带机构(22)，传动带机构包括有驱动电机(23)和两条传动带(24)，两条传动带(24)平行紧邻布置，两条传动带(24)之间支撑布置一字轴类工件(20)进行运输，一字轴类工件(20)的轴向平行于两条传动带(24)的传送方向，驱动电机(23)连接两条传动带(24)的一端主动带轮，带动两条传动带(24)同步运动，进而带动两条传动带(24)之间上面的一字轴类工件(20)水平移动，两条传动带(24)输送出口侧方为上料位；上料位处设有两个支撑轮(21)，两个支撑轮(21)紧邻布置在传动带(24)输送出口旁，且沿传动带(24)输送出口依次布置，两个支撑轮(21)上支撑布置一字轴类工件(20)；
所述的完成位处设有倾斜板(25)，倾斜板(25)上端朝向检测位倾斜布置，倾斜板(25)上部开设平行的两道条形缺口槽，条形缺口槽平行于一字轴类工件工序方向，两道条形缺口槽分别用于一字轴装载支架(10)的两块支撑板移动中嵌入布置配合。
2.根据权利要求1所述的一种一字轴类工件的连续运载检测装置，其特征在于：所述的光源(4)和CCD相机(2)均朝向检测位。
3.根据权利要求1所述的一种一字轴类工件的连续运载检测装置，其特征在于：所述的检测位旁设有标准尺寸块(11)，标准尺寸块(11)靠近摩擦滚动机构(13)布置，且安装高度与摩擦滚动机构(13)的摩擦滚轮(18)相同。
4.根据权利要求1所述的一种一字轴类工件的连续运载检测装置，其特征在于：所述的上料位的另一侧方设有支板，支板上安装光传感器(19)，支板固定于机架(1)上，光传感器(19)用于检测一字轴工件是否在支撑轮(21)上就位。
5.根据权利要求1所述的一种一字轴类工件的连续运载检测装置，其特征在于：所述的CCD相机(2)通过相机固定调整机构(3)安装于检测位正上方。
6.根据权利要求1所述的一种一字轴类工件的连续运载检测装置，其特征在于：所述的光源(4)通过光源固定调整机构(5)安装于检测位侧上方。
7.根据权利要求1所述的一种一字轴类工件的连续运载检测装置，其特征在于：所述的一字轴类工件(20)支撑板的三个装载位的相邻间距相同，上料位、缓存位、检测位和完成位处于同一水平位置，且相邻间距相同，装载位的相邻间距和四个工位的相邻间距相同。
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