CN111023955A - 一种高动态高精度尺寸测量和缺陷检测系统及其方法 - Google Patents

一种高动态高精度尺寸测量和缺陷检测系统及其方法 Download PDF

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Abstract

一种高动态高精度尺寸测量和缺陷检测系统，包括机架，机架上设有传送带，机架上安装有支架，支架装有可调节夹持装置，可调节夹持装置夹持有电涡流位移传感器，电涡流位移传感器下方设有位移传动杆，位移传动杆的一端设有滚轮，另一端设有塔簧，机架旁侧设有数据采集卡和上位机。产品被传送带带动传输，触碰到滚轮，促使滚轮在产品表面滚动，引起位移传动杆向上移动，位移传送杆的移动引起电涡流位移传感器的电压值变化，电压值被数据采集卡实时采集，并传输给上位机，通过上位机计算后实时显示测量的产品尺寸值和缺陷情况，因此可以自动采集数据、存储数据和拟合性能曲线，直观展示测量结果，高动态高精度、测量稳定性好。

Description

一种高动态高精度尺寸测量和缺陷检测系统及其方法
技术领域
本发明涉及检测技术领域，特别是涉及一种高动态高精度尺寸测量和缺陷检测系统及其方法。
背景技术
由于工艺环境、工艺路线的几何误差，工件内应力重新分布引起的变形等原因，零件在加工过程中，易出现尺寸偏差或缺陷，可能需要二次加工，甚至由于超差而报废；如果某设备应用不合格零件，极有可能导致整台设备性能下降，甚至带来安全事故。因此有必要在加工过程中对零件进行在线测量，及时修正加工误差，或者对零件进行无损在线检测以剔除不合零件，确保零件质量。
目前关于零件在线测量技术主要有机器视觉法和激光干涉法。机器视觉法，通过图像采集处理系统实时获取零件轮廓信息，进而计算出零件尺寸信息，从而进行加工误差补偿，该方法测量精度较低，且易受环境光线、金属反光等因素影响。激光干涉法，利用干涉原理测量光程之差，进而可计算零件的几何长度或曲率，测量精度高，但易受金属表面平整性、灰尘、振动等因素影响。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种测量稳定性好，直观展示测量结果，操作方便的高动态高精度尺寸测量和缺陷检测系统及其方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高动态高精度尺寸测量和缺陷检测系统，包括机架，所述机架上设有用于传送产品的传送带，所述机架上安装有支架，所述支架装有可调节夹持装置，所述可调节夹持装置夹持有电涡流位移传感器，所述电涡流位移传感器下方设有位移传动杆，所述位移传动杆铰接于底座上，所述位移传动杆的一端设有滚轮，另一端设有塔簧，所述机架旁侧设有数据采集卡和上位机，所述数据采集卡与所述电涡流位移传感器连接，且与所述上位机进行数据传输。
进一步，所述支架包括安装于所述机架两侧的立柱，及连接于两个所述立柱的横梁，所述可调节夹持装置安装于所述横梁，可相对所述横梁360°转动及上下移动。
进一步，两个所述立柱上分别设有相对设置的红外传感器组件。
进一步，所述底座上滑动安装有轴承座，所述位移传动杆铰接于所述轴承座，可相对所述底座转动。
进一步，所述塔簧的顶端固定于所述位移传动杆的末端，底端固定于所述底座，当所述滚轮离开产品时，所述塔簧带动所述位移传动杆恢复原位。
一种基于上述高动态高精度尺寸测量和缺陷检测系统的检测方法，包括：
产品被所述传送带带动传输，触碰到所述滚轮，促使所述滚轮在产品表面滚动，引起所述位移传动杆向上移动，所述位移传送杆的移动引起所述电涡流位移传感器的电压值变化，所述电涡流位移传感器输出的电压值被所述数据采集卡实时采集，并传输给所述上位机，通过所述上位机计算后实时显示测量的产品尺寸值和缺陷情况。
进一步，根据所述电涡流位移传感器的电压值算得所述产品尺寸值的方法为：
实时测量高度值Li为：
Figure BDA0002311459560000021
其中，Vi为检测到的实时电压值，Lmax为所述电涡流位移传感器检测的最大阈值长度，Vmax为所述电涡流位移传感器输出的最大电压值；
实时测量长度值Lj为：Lj＝Δv×Δt，其中，Δv为传送带的速度，Δt为所述滚轮滚过产品的时间。
进一步，所述缺陷情况的检测方法为：将实时测量高度值与实时测量长度值与预先设定的标准高度值和标准长度值进行比对，若两者的差值在误差范围内，则产品缺陷在合格范围内，若超过误差范围则产品缺陷为不合格。
本发明的有益效果：
产品被传送带带动传输时会触碰到滚轮，促使滚轮在产品表面滚动，引起位移传动杆向上移动，位移传送杆的移动引起电涡流位移传感器的电压值变化，电涡流位移传感器输出的电压值被数据采集卡实时采集，并传输给上位机，通过上位机计算后实时显示测量的产品尺寸值和缺陷情况，因此可以自动采集数据、存储数据和拟合性能曲线，直观展示测量结果，本发明系统高动态高精度、测量稳定性好，且操作方便，能够避免人工读数带来的误差，减轻操作人员的工作负担，实现智能制造，提高生产效益。
附图说明
图1为本发明高动态高精度尺寸测量和缺陷检测系统的结构示意图；
图中，1—可调节夹持装置、2—电涡流位移传感器、3—滚轮、4—位移传动杆、5—塔簧、6—传送带、7—数据采集卡、8—上位机、9—机架、10—支架、11—立柱、12—横梁、13—红外传感器组件、14—底座、15—轴承座。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
如图1，本发明提供一种高动态高精度尺寸测量和缺陷检测系统，包括机架9，机架9上设有用于传送产品的传送带6，机架9上安装有支架10，支架10装有可调节夹持装置1，可调节夹持装置1夹持有电涡流位移传感器2，电涡流位移传感器2下方设有位移传动杆4，位移传动杆4铰接于底座14上，位移传动杆4的一端设有滚轮3，另一端设有塔簧5，机架9旁侧设有数据采集卡7和上位机8，数据采集卡7与电涡流位移传感器2连接，且与上位机8进行数据传输。
电涡流位移传感器2可以根据电涡流导致线圈的电感变化、损耗变化、激励频率变化等作为感应量，间接测量位移变化，属于非接触式装置。相对其他原理的位移传感器，电涡流位移传感器2长期在恶劣环境中工作可靠性好、稳定度高、回程误差小、分辨率高、不存在盲区、安装方便、量程较大、对表面油污不敏感等特点被广泛应用。在本实施例中，电涡流位移传感器2选择的是高动态高精度的电涡流位移传感器。
如图1，支架10包括安装于机架9两侧的立柱11，及连接于两个立柱11的横梁12，可调节夹持装置1安装于横梁12，可相对横梁12进行360°转动及上下移动，使得电涡流位移传感器2可以360°调节，且可上下移动来调节高度。两个立柱11上分别设有相对设置的红外传感器组件13。立柱11上还安装有底座14，底座14可以在立柱11上上下移动，底座14上滑动安装有轴承座15，位移传动杆4铰接于轴承座15，使得位移传动杆4可绕轴承座15的中心轴相对底座14转动。塔簧5的顶端固定于位移传动杆4的末端，底端固定于底座14，当滚轮3离开产品时，塔簧5带动位移传动杆4恢复原位，且塔簧5对位移传动杆4具有应力调节作用。
上位机8内装有LabVIEW软件，通过LabVIEW软件进行数据处理、数据存储和拟合性能曲线，因此可以将计算的测量结果直观的展示在上位机8的显示界面上。
本发明还提供一种高动态高精度尺寸测量和缺陷检测系统的检测方法，产品被传送带6带动传输，触碰到滚轮3，促使滚轮3在产品表面滚动，引起位移传动杆4向上移动，此时塔簧5在位移传动杆4的另一端受到挤压，产生弹力，使得滚轮3紧贴产品。位移传送杆4的向上移动引起电涡流位移传感器2的电压值变化，两者越贴近电压越小，直至接触时电压输出为0V。电涡流位移传感器2输出的电压值被数据采集卡7实时采集，并与装有LabVIEW软件的上位机8进行数据传输，通过上位机8计算处理后，转化为尺寸和缺陷检测，通过上位机8实时显示测量的产品尺寸值和缺陷情况。
根据电涡流位移传感器2的电压值算得产品尺寸值的方法为：
实时测量高度值Li为：
Figure BDA0002311459560000041
其中，Vi为检测到的实时电压值，Lmax为电涡流位移传感器2检测的最大阈值长度，Vmax为电涡流位移传感器2输出的最大电压值。
实时测量长度值Lj为：Lj＝Δv×Δt，其中，Δv为传送带6的速度，Δt为滚轮3滚过产品的时间。
通过上述计算方法，可以算得产品的高度值和长度值，缺陷情况的检测方法为：将实时测量高度值与实时测量长度值与预先设定的标准高度值和标准长度值进行比对，若两者的差值在误差范围内，则产品缺陷在合格范围内，若超过误差范围则产品缺陷为不合格。
本发明高动态高精度尺寸测量和缺陷检测系统，具有高动态高精度、测量稳定性好的优点。通过上位机8的LabVIEW编写程序自动计算，操作简便，可直观显示出测量的尺寸值和缺陷情况。因此本发明可以自动采集数据、存储数据和拟合性能曲线，直观展示测量结果，能够避免人工读数带来的误差，减轻操作人员的工作负担，实现智能制造，提高生产效益。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (8)

1.一种高动态高精度尺寸测量和缺陷检测系统，其特征在于，包括：机架，所述机架上设有用于传送产品的传送带，所述机架上安装有支架，所述支架装有可调节夹持装置，所述可调节夹持装置夹持有电涡流位移传感器，所述电涡流位移传感器下方设有位移传动杆，所述位移传动杆铰接于底座上，所述位移传动杆的一端设有滚轮，另一端设有塔簧，所述机架旁侧设有数据采集卡和上位机，所述数据采集卡与所述电涡流位移传感器连接，且与所述上位机进行数据传输。
2.根据权利要求1所述的高动态高精度尺寸测量和缺陷检测系统，其特征在于：所述支架包括安装于所述机架两侧的立柱，及连接于两个所述立柱的横梁，所述可调节夹持装置安装于所述横梁，可相对所述横梁360°转动及上下移动。
3.根据权利要求2所述的高动态高精度尺寸测量和缺陷检测系统，其特征在于：两个所述立柱上分别设有相对设置的红外传感器组件。
4.根据权利要求1所述的高动态高精度尺寸测量和缺陷检测系统，其特征在于：所述底座上滑动安装有轴承座，所述位移传动杆铰接于所述轴承座，可相对所述底座转动。
5.根据权利要求4所述的高动态高精度尺寸测量和缺陷检测系统，其特征在于：所述塔簧的顶端固定于所述位移传动杆的末端，底端固定于所述底座，当所述滚轮离开产品时，所述塔簧带动所述位移传动杆恢复原位。
6.一种基于权利要求1所述的高动态高精度尺寸测量和缺陷检测系统的检测方法，其特征在于，包括：
产品被所述传送带带动传输，触碰到所述滚轮，促使所述滚轮在产品表面滚动，引起所述位移传动杆向上移动，所述位移传送杆的移动引起所述电涡流位移传感器的电压值变化，所述电涡流位移传感器输出的电压值被所述数据采集卡实时采集，并传输给所述上位机，通过所述上位机计算后实时显示测量的产品尺寸值和缺陷情况。
7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于：根据所述电涡流位移传感器的电压值算得所述产品尺寸值的方法为：
实时测量高度值Li为：
Figure FDA0002311459550000011
其中，Vi为检测到的实时电压值，Lmax为所述电涡流位移传感器检测的最大阈值长度，Vmax为所述电涡流位移传感器输出的最大电压值；
实时测量长度值Lj为：Lj＝Δv×Δt，其中，Δv为传送带的速度，Δt为所述滚轮滚过产品的时间。
8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于：所述缺陷情况的检测方法为：将实时测量高度值与实时测量长度值与预先设定的标准高度值和标准长度值进行比对，若两者的差值在误差范围内，则产品缺陷在合格范围内，若超过误差范围则产品缺陷为不合格。
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