CN111458350A - 一种检测用螺旋扫描成像机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测用螺旋扫描成像机器人，包括机架、升降位移机构、扫描基座、轴承座、驱动电机、工件放置座和旋转成像机构，扫描基座内设有传动组件，驱动电机与传动组件连接；旋转成像机构包括旋转支架，旋转支架中部设有连接柱和中心座，连接柱与轴承座转动连接、并伸入扫描基座内与传动组件连接，旋转支架的左右两侧分别转动连接有螺杆，两个螺杆相邻的一端均套接有行星齿轮，两个行星齿轮共同与中心固定齿轮啮合，两个螺杆均螺纹连接有成像滑座，成像滑座设有滑动成像组件，成像滑座与旋转支架滑动连接，中心座设有中心成像组件；本发明能够有效避免反射光线汇聚相互干扰的问题，具有成像质量高、利于提高检测精度的特点。

Description

一种检测用螺旋扫描成像机器人

技术领域

本发明涉及一种检测用螺旋扫描成像机器人。

背景技术

内球面镜面体是在光学领域内一类重要的光反射元器件，广泛应用于交通、能源、信息、航空航天等诸多领域。

目前，对内球面镜面体表面缺陷检测运用最多的检测方法为视觉检测，使用成像装置对镜面产品表面进行拍摄成像，成像一般需要形成光斑效果才能有很好的缺陷呈现，但成像装置受限于内球面镜面体的球面反光结构，内球面镜面体对光源的反射能力非常强，各个方向的光线反射汇集互相干扰，往往导致成像装置成像质量不佳，影响检测精度的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种检测用螺旋扫描成像机器人。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种检测用螺旋扫描成像机器人，包括机架、升降位移机构、扫描基座、轴承座、驱动电机、工件放置座和设于工件放置座正上方的旋转成像机构，所述升降位移机构设于机架的顶部，所述扫描基座顶端固定在升降位移机构的输出端上，所述扫描基座内设有传动组件，所述驱动电机固定在扫描基座的左侧、且其输出端伸入扫描基座内与传动组件连接，所述轴承座固定在扫描基座底端，所述工件放置座固定在机架的底部；

所述旋转成像机构包括呈“凵”形的旋转支架，所述旋转支架中部向上延伸有连接柱、其中部向下设有中心座，所述连接柱通过轴承与轴承座转动连接、并伸入扫描基座内与传动组件连接，所述旋转支架的左右两侧分别转动连接有螺杆，两个所述螺杆相邻的一端均套接有行星齿轮，两个所述螺杆上的行星齿轮共同与一个中心固定齿轮啮合，两个所述螺杆均螺纹连接有成像滑座，所述成像滑座上设有滑动成像组件，所述成像滑座还与旋转支架滑动连接，所述中心座设有中心成像组件；

所述扫描基座还设有固定柱，所述固定柱沿连接柱的中心轴线向下贯穿连接柱后伸入中心座内并与中心固定齿轮固定连接。

其中，所述旋转支架的左右两端均安装有直线导轨，所述直线导轨上滑动连接有滑块，所述成像滑座对应固定在滑块上，所述成像滑座通过螺母与螺杆螺纹连接，所述螺母嵌设于成像滑座内。

其中，所述滑动成像组件、中心成像组件均包括成像镜头和光源模块，所述滑动成像组件的成像镜头和光源模块并排固定在成像滑座上，所述中心成像组件的成像镜头和光源模块并排固定在中心座上。

其中，所述光源模块包括聚焦透镜以及并排设置的电磁焦距调节单元、LED光源，所述电磁焦距调节单元与聚焦透镜之间设有压电微动片。

其中，所述螺杆的两端分别通过石墨轴承连接在旋转支架和中心座上。

其中，两个所述滑动成像组件的最短间距为一个光斑直径的距离。

其中，两个所述螺杆的导程为一个光斑直径的距离。

其中，所述升降位移机构包括电推杆和升降板，所述电推杆安装在机架的顶部、且其输出端向下穿过机架顶部，所述升降板固定在电推杆的输出端上，所述扫描基座安装在升降板上；所述升降板的两个对角位置分别向上延伸有穿过机架顶部的导向柱，所述导向柱通过直线轴承与机架配合。

其中，所述传动组件为由小锥齿轮与大锥齿轮相互啮合组成的锥齿轮副结构，所述锥齿轮副的小锥齿轮与驱动电机的输出端连接，所述锥齿轮副的大齿轮套接在连接柱上。

本发明的有益效果为：与现有技术相比，本发明通过使中心成像组件做中心旋转运动，从而从不同角度拍摄工件中心区域图像，提高缺陷分辨率，以及使中心成像组件左右两边的滑动成像组件做螺旋运动，从而对工件进行连续成像拍摄，能够有效避免反射光线汇聚相互干扰的问题，如此形成三部分图像，最后利用外界处理器对三部分图像进行拼接，完成工件内球形反射面的成像缺陷检测，具有成像质量高、利于提高检测精度的特点。

附图说明

图1是本发明的立体图；

图2是本发明的剖面示意图；

图3是图2中A处的局部放大示意图；

图4是本发明的旋转成像机构的立体图；

图5是本发明滑动成像组件或中心成像组件的立体图；

附图标记说明：1-机架；2-升降位移机构；21-电推杆；22-升降板；3-扫描基座；31-固定柱；4-轴承座；5-驱动电机；6-工件放置座；7-旋转成像机构；71-旋转支架；711-连接柱；712-中心座；72-螺杆；73-行星齿轮；74-中心固定齿轮；75-成像滑座；76-滑动成像组件；77-中心成像组件；78-直线导轨；8-传动组件；

10-成像镜头；20-光源模块；201-聚焦透镜；202-电磁焦距调节单元；203-LED光源；204-压电微动片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。

如图1至图5所示，本实施例所述的一种检测用螺旋扫描成像机器人，包括机架1、升降位移机构2、扫描基座3、轴承座4、驱动电机5、工件放置座6和设于工件放置座6正上方的旋转成像机构7，所述升降位移机构2设于机架1的顶部，所述扫描基座3顶端固定在升降位移机构2的输出端上，所述扫描基座3内设有传动组件8，所述驱动电机5固定在扫描基座3的左侧、且其输出端伸入扫描基座3内与传动组件8连接，所述轴承座4固定在扫描基座3底端，所述工件放置座6固定在机架1的底部；

所述旋转成像机构7包括呈“凵”形的旋转支架71，所述旋转支架71中部向上延伸有连接柱711、其中部向下设有中心座712，所述连接柱711通过轴承与轴承座4转动连接、并伸入扫描基座3内与传动组件8连接，所述旋转支架71的左右两侧分别转动连接有螺杆72，两个所述螺杆72相邻的一端均套接有行星齿轮73，两个所述螺杆72上的行星齿轮73共同与一个中心固定齿轮74啮合，两个所述螺杆72均螺纹连接有成像滑座75，所述成像滑座75上设有滑动成像组件76，所述成像滑座75还与旋转支架71滑动连接，所述中心座712设有中心成像组件77；

所述扫描基座3还设有固定柱31，所述固定柱31沿连接柱711的中心轴线向下贯穿连接柱711后伸入中心座712内并与中心固定齿轮74固定连接。

本实施例的工作方式是：外界移动机构将内球面工件（以下简称工件）放置在机架1底部的工件放置座6上，然后升降位移机构2经由扫描基座3带动旋转成像机构7下探，粗调节旋转成像机构7与工件之间的成像焦距，随后滑动成像组件76和中心成像组件77调整好光斑直径以及亮度后，驱动电机5经由传动组件8驱动旋转支架71旋转，使得两个螺杆72在行星齿轮73与中心固定齿轮74的配合下旋转，螺杆72的自转运动会驱动滑动成像组件76沿着螺杆72相对旋转支架71滑动，如此使得两个滑动成像组件76在旋转支架71的旋转带动下以及螺杆72的驱动下做螺旋运动、并对工件进行连续成像拍摄，而中心成像组件77随着中心座712则做中心旋转运动、并从不同角度拍摄中心区域图像，然后将两个滑动成像组件76拍摄的图像和中心成像组件77拍摄的图像传送至外界处理器，外界处理器通过将三个成像组件拍摄的三部分图像进行拼接，完成整个工件内球形反射面的成像缺陷检测。

本实施例通过使中心成像组件77做中心旋转运动，从而从不同角度拍摄工件中心区域图像，提高缺陷分辨率，以及使中心成像组件77左右两边的滑动成像组件76做螺旋运动，从而对工件进行连续成像拍摄，能够有效避免反射光线汇聚相互干扰的问题，如此形成三部分图像，最后利用外界处理器对三部分图像进行拼接，完成工件内球形反射面的成像缺陷检测，具有成像质量高、利于提高检测精度的特点。

基于上述实施例的基础上，进一步地，所述旋转支架71的左右两端均安装有直线导轨78，所述直线导轨78上滑动连接有滑块，所述成像滑座75对应固定在滑块上，所述成像滑座75通过螺母与螺杆72螺纹连接，所述螺母嵌设于成像滑座75内。在行星齿轮73与中心固定齿轮74驱动螺杆72旋转时，直线导轨78与滑块的配合，保证了成像滑座75沿着螺杆72移动，且使得成像滑座75移动更平稳，保障滑动成像组件76的拍摄。

基于上述实施例的基础上，进一步地，所述滑动成像组件76、中心成像组件77均包括成像镜头10和光源模块20，所述滑动成像组件76的成像镜头10和光源模块20并排固定在成像滑座75上，所述中心成像组件77的成像镜头10和光源模块20并排固定在中心座712上。使用时，光源模块20点亮照射在工件上，在工件内球形反射面反射后，成像镜头10接收反射光线，并形成图像。本实施例中，所述光源模块20包括聚焦透镜201以及并排设置的电磁焦距调节单元202、LED光源203，所述电磁焦距调节单元202与聚焦透镜201之间设有压电微动片204。工作时，LED光源203点亮，压电微动片204配合电磁焦距调节单元202形成两级焦距调节，对光斑直径以及亮度进行高精度调节，进一步提高成像质量和缺陷分辨率。

基于上述实施例的基础上，进一步地，所述螺杆72的两端分别通过石墨轴承连接在旋转支架71和中心座712上。如此设置，使得螺杆72旋转更顺畅，保证滑动成像组件76的移动精度。

基于上述实施例的基础上，进一步地，两个所述滑动成像组件76的最短间距为一个光斑直径的距离。如此设置，以保证两个滑动成像组件76拍摄的图像拼接后能够覆盖整个工件内球形反射面的区域。

基于上述实施例的基础上，进一步地，两个所述螺杆72的导程为一个光斑直径的距离。如此设置，以保证光斑在反射面上的成像区域有一个以上光斑直径距离的高度差，进一步避免反射光线汇聚干涉。

基于上述实施例的基础上，进一步地，所述升降位移机构2包括电推杆21和升降板22，所述电推杆21安装在机架1的顶部、且其输出端向下穿过机架1顶部，所述升降板22固定在电推杆21的输出端上，所述扫描基座3安装在升降板22上；所述升降板22的两个对角位置分别向上延伸有穿过机架1顶部的导向柱，所述导向柱通过直线轴承与机架1配合，使得升降板22在升降过程中更稳定。工作时，电推杆21推动升降板22下探，升降板22经由扫描基座3和轴承座4带动旋转成像机构7下探，完成初步调节旋转成像机构7与工件之间的距离，成本低，结构简单。

基于上述实施例的基础上，进一步地，所述传动组件8为由小锥齿轮与大锥齿轮相互啮合组成的锥齿轮副结构，所述锥齿轮副的小锥齿轮与驱动电机5的输出端连接，所述锥齿轮副的大齿轮套接在连接柱711上，如此形成减速机构，保障左右两边的滑动成像组件76拍摄完整。

以上所述仅是本发明的一个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。

Claims (9)

1.一种检测用螺旋扫描成像机器人，其特征在于，包括机架（1）、升降位移机构（2）、扫描基座（3）、轴承座（4）、驱动电机（5）、工件放置座（6）和设于工件放置座（6）正上方的旋转成像机构（7），所述升降位移机构（2）设于机架（1）的顶部，所述扫描基座（3）顶端固定在升降位移机构（2）的输出端上，所述扫描基座（3）内设有传动组件（8），所述驱动电机（5）固定在扫描基座（3）的左侧、且其输出端伸入扫描基座（3）内与传动组件（8）连接，所述轴承座（4）固定在扫描基座（3）底端，所述工件放置座（6）固定在机架（1）的底部；

所述旋转成像机构（7）包括呈“凵”形的旋转支架（71），所述旋转支架（71）中部向上延伸有连接柱（711）、其中部向下设有中心座（712），所述连接柱（711）通过轴承与轴承座（4）转动连接、并伸入扫描基座（3）内与传动组件（8）连接，所述旋转支架（71）的左右两侧分别转动连接有螺杆（72），两个所述螺杆（72）相邻的一端均套接有行星齿轮（73），两个所述螺杆（72）上的行星齿轮（73）共同与一个中心固定齿轮（74）啮合，两个所述螺杆（72）均螺纹连接有成像滑座（75），所述成像滑座（75）上设有滑动成像组件（76），所述成像滑座（75）还与旋转支架（71）滑动连接，所述中心座（712）设有中心成像组件（77）；

所述扫描基座（3）还设有固定柱（31），所述固定柱（31）沿连接柱（711）的中心轴线向下贯穿连接柱（711）后伸入中心座（712）内并与中心固定齿轮（74）固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种检测用螺旋扫描成像机器人，其特征在于，所述旋转支架（71）的左右两端均安装有直线导轨（78），所述直线导轨（78）上滑动连接有滑块，所述成像滑座（75）对应固定在滑块上，所述成像滑座（75）通过螺母与螺杆（72）螺纹连接，所述螺母嵌设于成像滑座（75）内。

3.根据权利要求3所述的一种检测用螺旋扫描成像机器人，其特征在于，所述滑动成像组件（76）、中心成像组件（77）均包括成像镜头（10）和光源模块（20），所述滑动成像组件（76）的成像镜头（10）和光源模块（20）并排固定在成像滑座（75）上，所述中心成像组件（77）的成像镜头（10）和光源模块（20）并排固定在中心座（712）上。

4.根据权利要求3所述的一种检测用螺旋扫描成像机器人，其特征在于，所述光源模块（20）包括聚焦透镜（201）以及并排设置的电磁焦距调节单元（202）、LED光源（203），所述电磁焦距调节单元（202）与聚焦透镜（201）之间设有压电微动片（204）。

5.根据权利要求1所述的一种检测用螺旋扫描成像机器人，其特征在于，所述螺杆（72）的两端分别通过石墨轴承连接在旋转支架（71）和中心座（712）上。

6.根据权利要求1所述的一种检测用螺旋扫描成像机器人，其特征在于，两个所述滑动成像组件（76）的最短间距为一个光斑直径的距离。

7.根据权利要求1-6所述的一种检测用螺旋扫描成像机器人，其特征在于，两个所述螺杆（72）的导程为一个光斑直径的距离。

8.根据权利要求1-7所述的一种检测用螺旋扫描成像机器人，其特征在于，所述升降位移机构（2）包括电推杆（21）和升降板（22），所述电推杆（21）安装在机架（1）的顶部、且其输出端向下穿过机架（1）顶部，所述升降板（22）固定在电推杆（21）的输出端上，所述扫描基座（3）安装在升降板（22）上；所述升降板（22）的两个对角位置分别向上延伸有穿过机架（1）顶部的导向柱，所述导向柱通过直线轴承与机架（1）配合。

9.根据权利要求1-8所述的一种检测用螺旋扫描成像机器人，其特征在于，所述传动组件（8）为由小锥齿轮与大锥齿轮相互啮合组成的锥齿轮副结构，所述锥齿轮副的小锥齿轮与驱动电机（5）的输出端连接，所述锥齿轮副的大齿轮套接在连接柱（711）上。

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