CN111215345A - 一种基于3d视觉的轮毂外观检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车轮毂外观检测领域，具体涉及一种基于3D视觉的轮毂外观检测设备，包括进料传送带、第一出料传送带、第二出料传送带、分路器和视觉检测组件，第二进料传送带与分路器之间通过一个弧形传送带连接，视觉检测组件包括支撑架、三轴移动装置和3D相机，支撑架的两侧分别设有两个长轴气缸，本发明的一种基于3D视觉的轮毂外观检测设备，通过传送带将轮毂运送至视觉检测组件中进行外观检测，通过三周移动组件带动3D相机在轮毂上方的空间进行自由移动，从而使质检人员能够在机房或者办公室，通过电脑远程质检轮毂的外观，并根据质检结果将轮毂分配至不同的传送带运走，极大的提升了检测效率同时能够进行分拣，有效的解决人工质检的局限性。

Description

一种基于3D视觉的轮毂外观检测设备

技术领域

本发明涉及汽车轮毂外观检测领域，具体涉及一种基于3D视觉的轮毂外观检测设备。

背景技术

轮毂是轮胎内廓轮钢通过立柱连接的轮芯旋转部分，即支撑轮胎的中心装在轴上的金属部件。在轮毂生产过程中，轮毂的外观质检通常是通过质检员进行肉眼观察的方式进行，效率低下并且随着人必须在现场，体力劳动量大，因此必要设计一种更加高效更加便捷的轮毂外观质检设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于3D视觉的轮毂外观检测设备。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种基于3D视觉的轮毂外观检测设备，包括进料传送带、第一出料传送带、第二出料传送带、分路器和视觉检测组件，进料传送带与第一出料传送带呈直线排列设置，第二出料传送带位于第一出料传送带的旁侧，进料传送带的末端、第一出料传送带的始端与第二出料传送带的始端三者之间通过分路器连接，视觉检测组件设置于进料传送带的末端，第二进料传送带与分路器之间通过一个弧形传送带连接，视觉检测组件包括支撑架、三轴移动装置和3D相机，三轴移动装置固定设置于支撑架的顶部，3D相机与三轴移动装置的输出端连接，进料传送带从支撑架的内侧穿过，支撑架的两侧分别设有两个用于截停的长轴气缸，两个长轴气缸分别设置于支撑架沿着进料传送带的传送方向的两侧。

作为一种基于3D视觉的轮毂外观检测设备的优选方案，三轴移动装置包括X向移动机构、Y向移动机构和Z向移动机构，X向移动机构固定设置于支撑架的顶部一端，支撑架的顶部另一端固定设置有一个与X向移动机构平行的直线滑轨，Y向移动机构的一端与直线滑轨滑动连接，另一端与X向移动机构的输出端连接，Z向移动机构与与Y向移动机构的输出端连接，3D相机与Z向移动机构的输出端连接。

作为一种基于3D视觉的轮毂外观检测设备的优选方案，X向移动机构为直线丝杆滑台，直线丝杆滑台与直线滑轨二者平行，直线滑轨上滑动设置有一个滑块，Y向移动机构的两端底部分别与滑块和直线丝杆滑台的输出端连接，滑块的底部设有用于包裹直线滑轨的T型槽，滑块的底部两侧分别设置有两个与直线滑轨横向接触的滑轮，滚轮分别位于T型槽的两侧。

作为一种基于3D视觉的轮毂外观检测设备的优选方案，Y向移动机构包括条型支撑板、工型移动块和双轴电机，条型支撑板的两端底部分别与滑块和直线丝杆滑台的输出端连接，条型支撑板上开设有一个与其长度方向同向的条形滑槽，工型移动块滑动设置于条形滑槽中，双轴电机固定设置于工型移动块的顶部，条型支撑板的顶部两侧分别设置有一个直线齿条，直线齿条的长度方向与条型支撑板的长度方向一致，双轴电机的两端输出轴上均固定连接有一个齿轮，两个齿轮均向下分别与两个直线齿条啮合。

作为一种基于3D视觉的轮毂外观检测设备的优选方案，Z向移动机构为无杆直线滑台，无杆直线滑台呈竖直状态设置，无杆直线滑台的顶部与工型移动块的底部固定连接，3D相机与无杆直线滑台的输出端固定连接。

作为一种基于3D视觉的轮毂外观检测设备的优选方案，分路器包括水平底座、驱动电机和若干组呈平行且间隔设置的导向轮组，所有导向轮组均设置于水平底座的顶部，所有导向轮组之间通过一个同步带连接，驱动电机呈竖直固定设置于水平底座内侧，驱动电机的输出轴与其中一个导向轮组的一端连接，每个导向轮组均包括一个横向支撑板和若干个等间距设置于横向支撑板上的旋转轮机构，每个横向支撑板的底部均通过若干个间隔设置的支撑柱与水平底座固定连接，相邻两个旋转轮机构之间通过连杆连接，每个旋转轮机构均活动设置于横向支撑板上，驱动电机的输出轴向上与其中一个接触同步带的旋转轮机构连接。

作为一种基于3D视觉的轮毂外观检测设备的优选方案，每个导向轮机构均包括U型架、滚轮、轴套、上法兰盘和下法兰盘，轴套固定嵌设于横向支撑板中，U型架设置于轴套上方，上法兰盘固定连接在U型架的底部，上法兰盘的底部向下延伸设置有一个第一连接轴，第一连接轴向下穿过轴套，轴套的内侧上下端均固定嵌设有供第一连接轴穿过的第一轴承，两个轴承的外侧均设置有套设于第一连接轴上的限位卡箍，下法兰盘设置于轴套的正下方，并且第一连接轴的顶部与下法兰盘的顶部中心处固定连接，滚轮轴接设置于U型架的顶部，滚轮的轮轴两端均分别两个第二轴承与U型架连接。

作为一种基于3D视觉的轮毂外观检测设备的优选方案，每组导向轮组中每两个相邻的下法兰盘之间均通过一个连杆连接，连杆的两端分别与两端的下法兰盘底部铰接，所有连杆交错分布于所有下法兰盘的两侧。

作为一种基于3D视觉的轮毂外观检测设备的优选方案，其中最靠近驱动电机的下法兰盘的底部设置有一个向下的第二连接轴，驱动电机通过一个联轴器与第二连接轴连接，所有第二连接轴上均固定套设有一个皮带轮，所有皮带轮均与同步带啮合，水平底座的顶部一端还设置有若干个张紧轴，每个张紧轴均位于相邻两个皮带轮之间，张紧轴向内抵触同步带。

本发明的有益效果：本发明的一种基于3D视觉的轮毂外观检测设备，通过传送带将轮毂运送至视觉检测组件中进行外观检测，通过三周移动组件带动3D相机在轮毂上方的空间进行自由移动，从而使质检人员能够在机房或者办公室，通过电脑远程质检轮毂的外观，并根据质检结果将轮毂分配至不同的传送带运走，极大的提升了检测效率同时能够进行分拣，有效的解决人工质检的局限性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本发明的立体结构示意图。

图2所示为本发明的局部立体结构示意图。

图3所示为视觉检测组件的立体结构示意图。

图4所示为视觉检测组件的立体机构分解示意图。

图5所示为滑块的立体结构示意图。

图6所示为分路器的立体结构示意图。

图7所示为图6中的A处放大示意图。

图8所示为分路器的局部立体结构示意图。

图9所示为导向轮组的立体结构分解示意图。

图10所示为导向轮组的俯视图。

图11所示为旋转轮机构的平面剖视图。

图中：进料传送带1，第一出料传送带2，第二出料传送带3，视觉检测组件4，弧形传送带5，分路器6，支撑架4a，3D相机4b，长轴气缸4c，直线丝杆滑台4d，直线滑轨4e，滑块4f，T型槽4g，滑轮4h，条型支撑板4i，工型移动块4j，无杆直线滑台4k，双轴电机7，条形滑槽8，直线齿条9，齿轮10，水平底座11，驱动电机12，导向轮组13，同步带14，横向支撑板15，旋转轮机构16，支撑柱17，连杆18，U型架19，滚轮20，轴套21，上法兰盘22，下法兰盘23，第一连接轴24，第一轴承25，限位卡箍26，第二轴承27，连杆28，第二连接轴29，联轴器30，皮带轮31，张紧轴32。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“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发明和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，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的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1至图11所示的一种基于3D视觉的轮毂外观检测设备，包括进料传送带1、第一出料传送带2、第二出料传送带3、分路器6和视觉检测组件4，进料传送带1与第一出料传送带2呈直线排列设置，第二出料传送带3位于第一出料传送带2的旁侧，进料传送带1的末端、第一出料传送带2的始端与第二出料传送带3的始端三者之间通过分路器6连接，视觉检测组件4设置于进料传送带1的末端，第二进料传送带1与分路器6之间通过一个弧形传送带5连接，视觉检测组件4包括支撑架4a、三轴移动装置和3D相机4b，三轴移动装置固定设置于支撑架4a的顶部，3D相机4b与三轴移动装置的输出端连接，进料传送带1从支撑架4a的内侧穿过，支撑架4a的两侧分别设有两个用于截停的长轴气缸4c，两个长轴气缸4c分别设置于支撑架4a沿着进料传送带1的传送方向的两侧。首先轮毂通过进料传送带1来到视觉检测组件4内，两个长轴气缸4c伸出，其中一个长轴气缸4c使进入视觉检测组件4中的轮毂保持原位，另一个长轴气缸4c使后方的轮毂保持原位不再前进，接着支撑架4a顶部的三轴移动装置带动着3D相机4b进行水平和纵向移动，从而多方位的对轮毂进行图像数据采集，并上传至上位机进行对比分析，从而判断轮毂外观是否存在损伤或者瑕疵，图像采集分析的过程为成熟的现有技术，此处不再赘述，接着长轴气缸4c收回，使检测完成的轮毂继续前进来带分路器6的位置，当轮毂的检测结果为合格时，分路器6不动作，从而该轮毂直线进入第一出料传送带2，若该轮毂存在瑕疵或者损伤，则分路器6动作使该轮毂斜向进入弧形传送带5并送入第二出料传送带3。

三轴移动装置包括X向移动机构、Y向移动机构和Z向移动机构，X向移动机构固定设置于支撑架4a的顶部一端，支撑架4a的顶部另一端固定设置有一个与X向移动机构平行的直线滑轨4e，Y向移动机构的一端与直线滑轨4e滑动连接，另一端与X向移动机构的输出端连接，Z向移动机构与与Y向移动机构的输出端连接，3D相机4b与Z向移动机构的输出端连接。X向移动机构带动Y向移动机构进行平移，Y向移动机构带着Z向移动机构进行平移，Z向移动机构带着3D相机4b进行升降，从而使3D相机4b能够多方位的进行移动进行图像采集。

X向移动机构为直线丝杆滑台4d，直线丝杆滑台4d与直线滑轨4e二者平行，直线滑轨4e上滑动设置有一个滑块4f，Y向移动机构的两端底部分别与滑块4f和直线丝杆滑台4d的输出端连接，滑块4f的底部设有用于包裹直线滑轨4e的T型槽4G，滑块4f的底部两侧分别设置有两个与直线滑轨4e横向接触的滑轮4h，滚轮分别位于T型槽4G的两侧。直线丝杆滑台4d的输出端带动Y向移动机构进行平移，Y向移动机构的另一端通过滑块4f在直线滑轨4e上进行移动，通过滑块4f底部两侧的滑轮4h来减小滑块4f与直线滑轨4e之间的阻力，从而能够保证直线丝杆滑台4d能够顺畅的带动Y向移动机构进行移动。

Y向移动机构包括条型支撑板4i、工型移动块4j和双轴电机7，条型支撑板4i的两端底部分别与滑块4f和直线丝杆滑台4d的输出端连接，条型支撑板4i上开设有一个与其长度方向同向的条形滑槽8，工型移动块4j滑动设置于条形滑槽8中，双轴电机7固定设置于工型移动块4j的顶部，条型支撑板4i的顶部两侧分别设置有一个直线齿条9，直线齿条9的长度方向与条型支撑板4i的长度方向一致，双轴电机7的两端输出轴上均固定连接有一个齿轮10，两个齿轮10均向下分别与两个直线齿条9啮合。双轴电机7带动两端的齿轮10旋转，由于两个齿轮10与下方的两个直线齿条9啮合，而双轴电机7又固定设置在工型移动块4j的顶部，并且工型移动块4j只能够沿着条形滑槽8进行平移，因此双轴电机7通过两个齿轮10的旋转能够带动工型移动块4j在条形滑槽8内进行平移，从而带动工型移动块4j底部的Z向移动机构进行平移。

Z向移动机构为无杆直线滑台4k，无杆直线滑台4k呈竖直状态设置，无杆直线滑台4k的顶部与工型移动块4j的底部固定连接，3D相机4b与无杆直线滑台4k的输出端固定连接。通过纵向设置的无杆直线滑台4k带动3D相机4b进行升降，从而能够带动3D相机4b靠近或者远离轮毂的轮辐一侧，进而能够采集到能细致的图像信息。

分路器6包括水平底座11、驱动电机12和若干组呈平行且间隔设置的导向轮组13，所有导向轮组13均设置于水平底座11的顶部，所有导向轮组13之间通过一个同步带14连接，驱动电机12呈竖直固定设置于水平底座11内侧，驱动电机12的输出轴与其中一个导向轮组13的一端连接，驱动电机12未工作时，所有导向轮组13件的传送方向与第一出料传送带的传送方向一致，当驱动电机12工作时带动通过同步带14的联动作用使所有导向轮组13的传送方向发生偏转，使其传送方向朝向对应的弧形传送带，从而完成轮毂的分路。每个导向轮组13均包括一个横向支撑板15和若干个等间距设置于横向支撑板15上的旋转轮机构16，每个横向支撑板15的底部均通过若干个间隔设置的支撑柱17与水平底座11固定连接，相邻两个旋转轮机构16之间通过连杆18连接，每个旋转轮机构16均活动设置于横向支撑板15上，驱动电机12的输出轴向上与其中一个接触同步带14的旋转轮机构16连接。所有的旋转轮机构16在驱动电机12工作时通过连杆18实现单组导向轮组13的所有旋转轮机构16同步转动，通过同步带14实现所有导向轮组13的联动。

每个导向轮机构均包括U型架19、滚轮20、轴套21、上法兰盘22和下法兰盘23，轴套21固定嵌设于横向支撑板15中，U型架19设置于轴套21上方，上法兰盘22固定连接在U型架19的底部，上法兰盘22的底部向下延伸设置有一个第一连接轴24，第一连接轴24向下穿过轴套21，轴套21的内侧上下端均固定嵌设有供第一连接轴24穿过的第一轴承25，两个轴承的外侧均设置有套设于第一连接轴24上的限位卡箍26，下法兰盘23设置于轴套21的正下方，并且第一连接轴24的顶部与下法兰盘23的顶部中心处固定连接，滚轮20轴接设置于U型架19的顶部，滚轮20的轮轴两端均分别两个第二轴承27与U型架19连接。轴套21嵌设于横向支撑板15上，第一连接轴24通过轴承与轴套21连接，从而使上法兰盘22能够通过U型架19带动滚轮20进行纵向旋转，从而实现使滚轮20的传送方向朝向弧形传送带。

每组导向轮组13中每两个相邻的下法兰盘23之间均通过一个连杆18连接，连杆18的两端分别与两端的下法兰盘23底部铰接，所有连杆18交错分布于所有下法兰盘23的两侧。连杆18的端部与下法兰盘23连接，从而使其中一个下法兰盘23转动时能够带动所有的下法兰盘23同步旋转。

其中最靠近驱动电机12的下法兰盘23的底部设置有一个向下的第二连接轴29，驱动电机12通过一个联轴器30与第二连接轴29连接，所有第二连接轴29上均固定套设有一个皮带轮31，所有皮带轮31均与同步带14啮合，水平底座11的顶部一端还设置有若干个张紧轴32，每个张紧轴32均位于相邻两个皮带轮31之间，张紧轴32向内抵触同步带14。张紧轴32保证了同步带14能够与所有的皮带轮31接触，第二连接轴29通过联轴器30与驱动电机12连接，从而保证了驱动电机12能够带动与之连接的滚轮20纵向旋转。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。

Claims (9)

1.一种基于3D视觉的轮毂外观检测设备，其特征在于，包括进料传送带（1）、第一出料传送带（2）、第二出料传送带（3）、分路器（6）和视觉检测组件（4），进料传送带（1）与第一出料传送带（2）呈直线排列设置，第二出料传送带（3）位于第一出料传送带（2）的旁侧，进料传送带（1）的末端、第一出料传送带（2）的始端与第二出料传送带（3）的始端三者之间通过分路器（6）连接，视觉检测组件（4）设置于进料传送带（1）的末端，第二进料传送带（1）与分路器（6）之间通过一个弧形传送带（5）连接，视觉检测组件（4）包括支撑架（4a）、三轴移动装置和3D相机（4b），三轴移动装置固定设置于支撑架（4a）的顶部，3D相机（4b）与三轴移动装置的输出端连接，进料传送带（1）从支撑架（4a）的内侧穿过，支撑架（4a）的两侧分别设有两个用于截停的长轴气缸（4c），两个长轴气缸（4c）分别设置于支撑架（4a）沿着进料传送带（1）的传送方向的两侧。

2.根据权利要求1所述的一种基于3D视觉的轮毂外观检测设备，其特征在于，三轴移动装置包括X向移动机构、Y向移动机构和Z向移动机构，X向移动机构固定设置于支撑架（4a）的顶部一端，支撑架（4a）的顶部另一端固定设置有一个与X向移动机构平行的直线滑轨（4e），Y向移动机构的一端与直线滑轨（4e）滑动连接，另一端与X向移动机构的输出端连接，Z向移动机构与与Y向移动机构的输出端连接，3D相机（4b）与Z向移动机构的输出端连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于3D视觉的轮毂外观检测设备，其特征在于，X向移动机构为直线丝杆滑台（4d），直线丝杆滑台（4d）与直线滑轨（4e）二者平行，直线滑轨（4e）上滑动设置有一个滑块（4f），Y向移动机构的两端底部分别与滑块（4f）和直线丝杆滑台（4d）的输出端连接，滑块（4f）的底部设有用于包裹直线滑轨（4e）的T型槽（4G），滑块（4f）的底部两侧分别设置有两个与直线滑轨（4e）横向接触的滑轮（4h），滚轮分别位于T型槽（4G）的两侧。

4.根据权利要求3所述的一种基于3D视觉的轮毂外观检测设备，其特征在于，Y向移动机构包括条型支撑板（4i）、工型移动块（4j）和双轴电机（7），条型支撑板（4i）的两端底部分别与滑块（4f）和直线丝杆滑台（4d）的输出端连接，条型支撑板（4i）上开设有一个与其长度方向同向的条形滑槽（8），工型移动块（4j）滑动设置于条形滑槽（8）中，双轴电机（7）固定设置于工型移动块（4j）的顶部，条型支撑板（4i）的顶部两侧分别设置有一个直线齿条（9），直线齿条（9）的长度方向与条型支撑板（4i）的长度方向一致，双轴电机（7）的两端输出轴上均固定连接有一个齿轮（10），两个齿轮（10）均向下分别与两个直线齿条（9）啮合。

5.根据权利要求4所述的一种基于3D视觉的轮毂外观检测设备，其特征在于，Z向移动机构为无杆直线滑台（4k），无杆直线滑台（4k）呈竖直状态设置，无杆直线滑台（4k）的顶部与工型移动块（4j）的底部固定连接，3D相机（4b）与无杆直线滑台（4k）的输出端固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于3D视觉的轮毂外观检测设备，其特征在于，分路器（6）包括水平底座（11）、驱动电机（12）和若干组呈平行且间隔设置的导向轮组（13），所有导向轮组（13）均设置于水平底座（11）的顶部，所有导向轮组（13）之间通过一个同步带（14）连接，驱动电机（12）呈竖直固定设置于水平底座（11）内侧，驱动电机（12）的输出轴与其中一个导向轮组（13）的一端连接，每个导向轮组（13）均包括一个横向支撑板（15）和若干个等间距设置于横向支撑板（15）上的旋转轮机构（16），每个横向支撑板（15）的底部均通过若干个间隔设置的支撑柱（17）与水平底座（11）固定连接，相邻两个旋转轮机构（16）之间通过连杆（18）连接，每个旋转轮机构（16）均活动设置于横向支撑板（15）上，驱动电机（12）的输出轴向上与其中一个接触同步带（14）的旋转轮机构（16）连接。

7.根据权利要求6所述的一种基于3D视觉的轮毂外观检测设备，其特征在于，每个导向轮机构均包括U型架（19）、滚轮（20）、轴套（21）、上法兰盘（22）和下法兰盘（23），轴套（21）固定嵌设于横向支撑板（15）中，U型架（19）设置于轴套（21）上方，上法兰盘（22）固定连接在U型架（19）的底部，上法兰盘（22）的底部向下延伸设置有一个第一连接轴（24），第一连接轴（24）向下穿过轴套（21），轴套（21）的内侧上下端均固定嵌设有供第一连接轴（24）穿过的第一轴承（25），两个轴承的外侧均设置有套设于第一连接轴（24）上的限位卡箍（26），下法兰盘（23）设置于轴套（21）的正下方，并且第一连接轴（24）的顶部与下法兰盘（23）的顶部中心处固定连接，滚轮（20）轴接设置于U型架（19）的顶部，滚轮（20）的轮轴两端均分别两个第二轴承（27）与U型架（19）连接。

8.根据权利要求7所述的一种基于3D视觉的轮毂外观检测设备，其特征在于，每组导向轮组（13）中每两个相邻的下法兰盘（23）之间均通过一个连杆（18）连接，连杆（18）的两端分别与两端的下法兰盘（23）底部铰接，所有连杆（18）交错分布于所有下法兰盘（23）的两侧。

9.根据权利要求8所述的一种基于3D视觉的轮毂外观检测设备，其特征在于，其中最靠近驱动电机（12）的下法兰盘（23）的底部设置有一个向下的第二连接轴（29），驱动电机（12）通过一个联轴器（30）与第二连接轴（29）连接，所有第二连接轴（29）上均固定套设有一个皮带轮（31），所有皮带轮（31）均与同步带（14）啮合，水平底座（11）的顶部一端还设置有若干个张紧轴（32），每个张紧轴（32）均位于相邻两个皮带轮（31）之间，张紧轴（32）向内抵触同步带（14）。

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