CN112782191A - 一种陶瓷套管表面质量视觉检测装置及其检测方法 - Google Patents

一种陶瓷套管表面质量视觉检测装置及其检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种陶瓷套管表面质量视觉检测装置及其检测方法，包括底座、第一电机、结构光检测组件和侧架；底座：底座的上表面左端设有皮带输送机，皮带输送机的右端设有挡料器；第一电机：第一电机安装在底座上表面的右端，第一电机上侧的输出轴上固定有工位盘，工位盘的边缘位置安装有透光检测组件和内径检测组件；结构光检测组件：工位盘的边缘位置固定有第三电机，第三电机的上侧输出轴上固定有摆臂，结构光检测组件设在摆臂的上端；本陶瓷套管表面质量视觉检测装置及其检测方法，能够对陶瓷套管进行裂纹、残缺和内径差的检测，基于视觉检测，减少人工干预，检测效率高，使用方便。

Description

一种陶瓷套管表面质量视觉检测装置及其检测方法
技术领域
本发明涉及陶瓷套管检测技术领域，具体为一种陶瓷套管表面质量视觉检测装置及其检测方法。
背景技术
瓷套管是一种广泛应用在电力系统中的绝缘组件，瓷套管的技术性能要求包括：外观无开裂、缺损、斑点等缺陷；外壁和内壁的同心度≤0.3mm、壁厚差≤0.3mm、直线度≤0.5mm；产品材料体积密度≥5.9g/cm3，热稳定性：1400℃～20℃，现有的陶瓷套管在加工成型后，需要对陶瓷套管的质量进行检测，而常规的人工检测需要进行反复的装夹和测量，取样比例小，费时费力，效率低，使用非常不便。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种陶瓷套管表面质量视觉检测装置及其检测方法，能够对陶瓷套管进行裂纹、残缺和内径差的检测，基于视觉检测，减少人工干预，检测效率高，使用方便，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种陶瓷套管表面质量视觉检测装置，包括底座、第一电机、结构光检测组件和侧架；
底座：所述底座的上表面左端设有皮带输送机，皮带输送机的右端设有挡料器；
第一电机：所述第一电机安装在底座上表面的右端，第一电机上侧的输出轴上固定有工位盘，工位盘的边缘位置安装有透光检测组件和内径检测组件；
结构光检测组件：工位盘的边缘位置固定有第三电机，第三电机的上侧输出轴上固定有摆臂，所述结构光检测组件设在摆臂的上端；
侧架：所述侧架固定在底座右端上表面的前后侧，侧架的上端固定有水平方向的直线电机，直线电机的侧面动子座上固定有滑座，滑座的中部设有竖直方向的第三电动推杆，第三电动推杆的下端固定有夹取器；
其中：还包括显示屏和PLC控制器，所述显示屏和PLC控制器均安装在底座的上表面，PLC控制器的输入端与外部电源的输出端电连接，PLC控制器的输出端分别与皮带输送机、第一电机、第三电机、直线电机、第三电动推杆和显示屏的输入端电连接。
进一步的，所述挡料器包括翻转挡板和第一电动推杆，所述翻转挡板的中部与皮带输送机的右端转动连接，第一电动推杆固定在皮带输送机的下表面，第一电动推杆的伸缩臂通过弹片与翻转挡板的下端连接，第一电动推杆的输入端与PLC控制器的输出端电连接。
进一步的，所述透光检测组件包括第二电机，第二电机与工位盘固定相连，第二电机的上侧输出轴上通过支架安装有竖直方向的CCD传感器，第二电机的输入端与PLC控制器的输出端电连接，CCD传感器的输出端与PLC控制器的输入端电连接。
进一步的，所述结构光检测组件包括第四电机，所述第四电机与摆臂的上端固定相连，第四电机的输出轴上固定有摆座，摆座的同一侧面安装有投影仪和摄像头，投影仪和摄像头分别与PLC控制器双向电连接。
进一步的，所述内径检测组件包括第二电动推杆，所述第二电动推杆与工位盘固定相连，第二电动推杆上侧伸缩臂的安装座上设有第五电机，第五电机的上侧输出轴上固定有红外距离探头，第二电动推杆和第五电机的输入端与PLC控制器的输出端电连接，红外距离探头的输出端与PLC控制器的输入端电连接。
进一步的，所述夹取器包括与第三电动推杆固定相连的壳体，所述壳体的侧面等角度分布有轴孔，轴孔内设有径向的内压轴，内压轴的内侧端通过弹簧与壳体的内侧面固定相连，内压轴上侧的壳体内腔设有活塞板，活塞板的下表面中部设有锥形的锥分。
进一步的，还包括透灯，所述透灯设在壳体的下端，透灯的输入端与PLC控制器的输出端电连接。
进一步的，还包括电磁三通阀，电磁三通阀其中一个出口通过管道与壳体的上侧接口相连，电磁三通阀的进口与外部管路连接，电磁三通阀的输入端与PLC控制器的输出端电连接。
进一步的，还包括挡料板，所述挡料板设在皮带输送机的前后两侧，挡料板的中部设有接近传感器，接近传感器的输出端与PLC控制器的输入端电连接。
一种陶瓷套管表面质量视觉检测的检测方法，通过皮带输送机将陶瓷套管向右输送，陶瓷套管靠近挡料器时被阻挡，保证位置固定，通过第三电动推杆带动夹取器下降，壳体的下端移动至陶瓷套管的内腔，向壳体上侧腔内充入气体，通过内压轴外凸对陶瓷套管夹紧，直线电机工作带动滑座和夹取器向右移动，至陶瓷套管与工位盘的工位对应，透灯发亮照射陶瓷套管的内壁，外侧透光检测组件的第二电机工作带动CCD传感器围绕陶瓷套管转动，并将图像传输至PLC控制器，用于检测裂纹，通过第一电机带动工位盘转动，分别使陶瓷套管与结构光检测组件和内径检测组件对应，结构光检测组件的投影仪向陶瓷套管发射特定信息的光，反射的光通过摄像头接收，同时第四电机带动摆座转动，使得摄像头接收不同角度的位置和深度信息，从而确定陶瓷套管是否残缺，内径检测组件的第二电动推杆带动红外距离探头上升，同时第五电机带动红外距离探头旋转，通过反射的红外线测定陶瓷套管实际内径的变化，并将信息传输给PLC控制器，通过对图像信息的处理和比对判定陶瓷套管的裂纹、残缺和内径差，最终将信息传输给显示屏。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本陶瓷套管表面质量视觉检测装置及其检测方法，具有以下好处：
1、基于视觉检测，通过CCD传感器、摄像头和红外距离探头进行图像的处理和识别，能够对陶瓷套管进行裂纹、残缺和内径差的检测，从而加工后的陶瓷套管的质量进行检测，保证后续有效的安装和使用，减少人工干预，检测效率高，使用方便；
2、透光检测组件对陶瓷套管表面的裂纹进行检测，夹取器对陶瓷套管的上端进行夹持时，透灯从内侧对陶瓷套管的侧壁进行补光，便于对裂纹的检测，CCD传感器围绕陶瓷套管旋转一周，对陶瓷套管进行整体的图像信息收集，基于现有的图像分割和识别技术进行裂纹的判定；
3、结构光检测组件基于结构光原理，用投影仪投射特定的光信息到物体表面后及背景后，由摄像头采集，根据物体造成的光信号的变化来计算物体的位置和深度等信息，进而复原整个三维空间，从而对陶瓷套管的残缺情况进行识别；
4、内径检测组件对陶瓷套管的内径进行检测，通过红外距离探头检测到陶瓷套管内壁的距离，检测陶瓷套管的半径，红外距离探头能随第二电动推杆升降，随第五电机旋转，从而对陶瓷套管进行全方位的检测，判定陶瓷套管的内径差。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明前视结构示意图；
图3为本发明夹取器结构示意图；
图4为本发明A处结构示意图；
图5为本发明B处结构示意图。
图中：1底座、2皮带输送机、3挡料器、301翻转挡板、302第一电动推杆、4第一电机、5工位盘、6透光检测组件、601第二电机、602CCD传感器、7第三电机、8摆臂、9结构光检测组件、901第四电机、902摆座、903投影仪、904摄像头、10内径检测组件、1001第二电动推杆、1002第五电机、1003红外距离探头、11侧架、12直线电机、13滑座、14夹取器、1401壳体、1402内压轴、1403弹簧、1404活塞板、1405锥分、15第三电动推杆、16电磁三通阀、17显示屏、18PLC控制器、19挡料板、20接近传感器、21透灯。
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做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。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种陶瓷套管表面质量视觉检测装置，包括底座1、第一电机4、结构光检测组件9和侧架11；
底座1：底座1的上表面左端设有皮带输送机2，皮带输送机2的右端设有挡料器3，挡料器3包括翻转挡板301和第一电动推杆302，翻转挡板301的中部与皮带输送机2的右端转动连接，第一电动推杆302固定在皮带输送机2的下表面，第一电动推杆302的伸缩臂通过弹片与翻转挡板301的下端连接，第一电动推杆302的输入端与PLC控制器18的输出端电连接；
还包括挡料板19，挡料板19设在皮带输送机2的前后两侧，挡料板19的中部设有接近传感器20，接近传感器202的输出端与PLC控制器18的输入端电连接；
第一电机4：第一电机4安装在底座1上表面的右端，第一电机4上侧的输出轴上固定有工位盘5，工位盘5的边缘位置安装有透光检测组件6和内径检测组件10；
内径检测组件10包括第二电动推杆1001，第二电动推杆1001与工位盘5固定相连，第二电动推杆1001上侧伸缩臂的安装座上设有第五电机1002，第五电机1002的上侧输出轴上固定有红外距离探头1003，第二电动推杆1001和第五电机1002的输入端与PLC控制器18的输出端电连接，红外距离探头1003的输出端与PLC控制器18的输入端电连接，内径检测组件10对陶瓷套管的内径进行检测，通过红外距离探头1003检测到陶瓷套管内壁的距离，检测陶瓷套管的半径，红外距离探头1003能随第二电动推杆1001升降，随第五电机1002旋转，从而对陶瓷套管进行全方位的检测，判定陶瓷套管的内径差；
透光检测组件6包括第二电机601，第二电机601与工位盘5固定相连，第二电机601的上侧输出轴上通过支架安装有竖直方向的CCD传感器602，第二电机601的输入端与PLC控制器18的输出端电连接，CCD传感器602的输出端与PLC控制器18的输入端电连接，透光检测组件6对陶瓷套管表面的裂纹进行检测，夹取器14对陶瓷套管的上端进行夹持时，透灯21从内侧对陶瓷套管的侧壁进行补光，便于对裂纹的检测，CCD传感器602围绕陶瓷套管旋转一周，对陶瓷套管进行整体的图像信息收集，基于现有的图像分割和识别技术进行裂纹的判定；
结构光检测组件9：工位盘5的边缘位置固定有第三电机7，第三电机7的上侧输出轴上固定有摆臂8，结构光检测组件9设在摆臂8的上端，结构光检测组件9包括第四电机901，第四电机901与摆臂8的上端固定相连，第四电机901的输出轴上固定有摆座902，摆座902的同一侧面安装有投影仪903和摄像头904，投影仪903和摄像头904分别与PLC控制器18双向电连接，结构光检测组件9基于结构光原理，用投影仪投射特定的光信息到物体表面后及背景后，由摄像头采集，根据物体造成的光信号的变化来计算物体的位置和深度等信息，进而复原整个三维空间，从而对陶瓷套管的残缺情况进行识别；
侧架11：侧架11固定在底座1右端上表面的前后侧，侧架11的上端固定有水平方向的直线电机12，直线电机12的侧面动子座上固定有滑座13，滑座13的中部设有竖直方向的第三电动推杆15，第三电动推杆15的下端固定有夹取器14；
夹取器14包括与第三电动推杆15固定相连的壳体1401，壳体1401的侧面等角度分布有轴孔，轴孔内设有径向的内压轴1402，内压轴1402的内侧端通过弹簧1403与壳体1401的内侧面固定相连，内压轴1402上侧的壳体1401内腔设有活塞板1404，活塞板1404的下表面中部设有锥形的锥分1405，还包括透灯21，透灯21设在壳体1401的下端，透灯21的输入端与PLC控制器18的输出端电连接，还包括电磁三通阀16，电磁三通阀16其中一个出口通过管道与壳体1401的上侧接口相连，电磁三通阀16的进口与外部管路连接，电磁三通阀16的输入端与PLC控制器18的输出端电连接；
其中：还包括显示屏17和PLC控制器18，显示屏17和PLC控制器18均安装在底座1的上表面，PLC控制器18的输入端与外部电源的输出端电连接，PLC控制器18的输出端分别与皮带输送机2、第一电机4、第三电机7、直线电机12、第三电动推杆15和显示屏17的输入端电连接。
一种陶瓷套管表面质量视觉检测的检测方法，通过皮带输送机2将陶瓷套管向右输送，陶瓷套管靠近挡料器3时被阻挡，保证位置固定，通过第三电动推杆15带动夹取器14下降，壳体1401的下端移动至陶瓷套管的内腔，向壳体1401上侧腔内充入气体，通过内压轴1401外凸对陶瓷套管夹紧，直线电机12工作带动滑座13和夹取器14向右移动，至陶瓷套管与工位盘5的工位对应，透灯21发亮照射陶瓷套管的内壁，外侧透光检测组件6的第二电机601工作带动CCD传感器602围绕陶瓷套管转动，并将图像传输至PLC控制器18，用于检测裂纹，通过第一电机4带动工位盘5转动，分别使陶瓷套管与结构光检测组件9和内径检测组件10对应，结构光检测组件9的投影仪903向陶瓷套管发射特定信息的光，反射的光通过摄像头904接收，同时第四电机901带动摆座902转动，使得摄像头904接收不同角度的位置和深度信息，从而确定陶瓷套管是否残缺，内径检测组件10的第二电动推杆1001带动红外距离探头1003上升，同时第五电机1002带动红外距离探头1003旋转，通过反射的红外线测定陶瓷套管实际内径的变化，并将信息传输给PLC控制器18，通过对图像信息的处理和比对判定陶瓷套管的裂纹、残缺和内径差，最终将信息传输给显示屏17，基于视觉检测，通过CCD传感器602、摄像头904和红外距离探头1003进行图像的处理和识别，能够对陶瓷套管进行裂纹、残缺和内径差的检测，从而加工后的陶瓷套管的质量进行检测，保证后续有效的安装和使用，减少人工干预，检测效率高，使用方便，值得注意的是，本陶瓷套管表面质量视觉检测装置所采用的电子元件均为现有技术并且不在此进行创新，在此不再进行赘述，PLC控制器18采用6ES7 211-0AA23-0XB0，同时工位盘5每次调节完毕后，需要反向旋转复位。
在使用时：通过皮带输送机2将陶瓷套管向右输送，接近传感器20检测经过的陶瓷套管数量，并反馈至PLC控制器18，陶瓷套管靠近挡料器3时被阻挡，保证位置固定，通过第三电动推杆15带动夹取器14下降，壳体1401的下端移动至陶瓷套管的内腔，电磁三通阀16的进气口与外部供压管路连接，向壳体1401上侧腔内充入气体，活塞板1404带动锥分1405下降，在锥分1405的挤压下，内压轴1401克服弹簧1403的拉力外凸对陶瓷套管夹紧，第一电动推杆302带动翻转挡板301翻转至水平，直线电机12工作带动滑座13和夹取器14向右移动，至陶瓷套管与工位盘5的工位对应，透灯21发亮照射陶瓷套管的内壁，外侧透光检测组件6的第二电机601工作带动CCD传感器602围绕陶瓷套管转动，并将图像传输至PLC控制器18，用于检测裂纹，通过第一电机4带动工位盘5转动，分别使陶瓷套管与结构光检测组件9和内径检测组件10对应，结构光检测组件9的投影仪903向陶瓷套管发射特定信息的光，反射的光通过摄像头904接收，同时第四电机901带动摆座902转动，使得摄像头904接收不同角度的位置和深度信息，从而确定陶瓷套管是否残缺，内径检测组件10的第二电动推杆1001带动红外距离探头1003上升，同时第五电机1002带动红外距离探头1003旋转，通过反射的红外线测定陶瓷套管实际内径的变化，并将信息传输给PLC控制器18，通过对图像信息的处理和比对判定陶瓷套管的裂纹、残缺和内径差，最终将信息传输给显示屏17。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种陶瓷套管表面质量视觉检测装置，其特征在于：包括底座(1)、第一电机(4)、结构光检测组件(9)和侧架(11)；
底座(1)：所述底座(1)的上表面左端设有皮带输送机(2)，皮带输送机(2)的右端设有挡料器(3)；
第一电机(4)：所述第一电机(4)安装在底座(1)上表面的右端，第一电机(4)上侧的输出轴上固定有工位盘(5)，工位盘(5)的边缘位置安装有透光检测组件(6)和内径检测组件(10)；
结构光检测组件(9)：工位盘(5)的边缘位置固定有第三电机(7)，第三电机(7)的上侧输出轴上固定有摆臂(8)，所述结构光检测组件(9)设在摆臂(8)的上端；
侧架(11)：所述侧架(11)固定在底座(1)右端上表面的前后侧，侧架(11)的上端固定有水平方向的直线电机(12)，直线电机(12)的侧面动子座上固定有滑座(13)，滑座(13)的中部设有竖直方向的第三电动推杆(15)，第三电动推杆(15)的下端固定有夹取器(14)；
其中：还包括显示屏(17)和PLC控制器(18)，所述显示屏(17)和PLC控制器(18)均安装在底座(1)的上表面，PLC控制器(18)的输入端与外部电源的输出端电连接，PLC控制器(18)的输出端分别与皮带输送机(2)、第一电机(4)、第三电机(7)、直线电机(12)、第三电动推杆(15)和显示屏(17)的输入端电连接。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷套管表面质量视觉检测装置，其特征在于：所述挡料器(3)包括翻转挡板(301)和第一电动推杆(302)，所述翻转挡板(301)的中部与皮带输送机(2)的右端转动连接，第一电动推杆(302)固定在皮带输送机(2)的下表面，第一电动推杆(302)的伸缩臂通过弹片与翻转挡板(301)的下端连接，第一电动推杆(302)的输入端与PLC控制器(18)的输出端电连接。
3.根据权利要求1所述的一种陶瓷套管表面质量视觉检测装置，其特征在于：所述透光检测组件(6)包括第二电机(601)，第二电机(601)与工位盘(5)固定相连，第二电机(601)的上侧输出轴上通过支架安装有竖直方向的CCD传感器(602)，第二电机(601)的输入端与PLC控制器(18)的输出端电连接，CCD传感器(602)的输出端与PLC控制器(18)的输入端电连接。
4.根据权利要求1所述的一种陶瓷套管表面质量视觉检测装置，其特征在于：所述结构光检测组件(9)包括第四电机(901)，所述第四电机(901)与摆臂(8)的上端固定相连，第四电机(901)的输出轴上固定有摆座(902)，摆座(902)的同一侧面安装有投影仪(903)和摄像头(904)，投影仪(903)和摄像头(904)分别与PLC控制器(18)双向电连接。
5.根据权利要求1所述的一种陶瓷套管表面质量视觉检测装置，其特征在于：所述内径检测组件(10)包括第二电动推杆(1001)，所述第二电动推杆(1001)与工位盘(5)固定相连，第二电动推杆(1001)上侧伸缩臂的安装座上设有第五电机(1002)，第五电机(1002)的上侧输出轴上固定有红外距离探头(1003)，第二电动推杆(1001)和第五电机(1002)的输入端与PLC控制器(18)的输出端电连接，红外距离探头(1003)的输出端与PLC控制器(18)的输入端电连接。
6.根据权利要求1所述的一种陶瓷套管表面质量视觉检测装置，其特征在于：所述夹取器(14)包括与第三电动推杆(15)固定相连的壳体(1401)，所述壳体(1401)的侧面等角度分布有轴孔，轴孔内设有径向的内压轴(1402)，内压轴(1402)的内侧端通过弹簧(1403)与壳体(1401)的内侧面固定相连，内压轴(1402)上侧的壳体(1401)内腔设有活塞板(1404)，活塞板(1404)的下表面中部设有锥形的锥分(1405)。
7.根据权利要求6所述的一种陶瓷套管表面质量视觉检测装置，其特征在于：还包括透灯(21)，所述透灯(21)设在壳体(1401)的下端，透灯(21)的输入端与PLC控制器(18)的输出端电连接。
8.根据权利要求6所述的一种陶瓷套管表面质量视觉检测装置，其特征在于：还包括电磁三通阀(16)，电磁三通阀(16)其中一个出口通过管道与壳体(1401)的上侧接口相连，电磁三通阀(16)的进口与外部管路连接，电磁三通阀(16)的输入端与PLC控制器(18)的输出端电连接。
9.根据权利要求1所述的一种陶瓷套管表面质量视觉检测装置，其特征在于：还包括挡料板(19)，所述挡料板(19)设在皮带输送机(2)的前后两侧，挡料板(19)的中部设有接近传感器(20)，接近传感器(202)的输出端与PLC控制器(18)的输入端电连接。
10.根据权利要求1所述的一种陶瓷套管表面质量视觉检测的检测方法，其特征在于：通过皮带输送机(2)将陶瓷套管向右输送，陶瓷套管靠近挡料器(3)时被阻挡，保证位置固定，通过第三电动推杆(15)带动夹取器(14)下降，壳体(1401)的下端移动至陶瓷套管的内腔，向壳体(1401)上侧腔内充入气体，通过内压轴(1401)外凸对陶瓷套管夹紧，直线电机(12)工作带动滑座(13)和夹取器(14)向右移动，至陶瓷套管与工位盘(5)的工位对应，透灯(21)发亮照射陶瓷套管的内壁，外侧透光检测组件(6)的第二电机(601)工作带动CCD传感器(602)围绕陶瓷套管转动，并将图像传输至PLC控制器(18)，用于检测裂纹，通过第一电机(4)带动工位盘(5)转动，分别使陶瓷套管与结构光检测组件(9)和内径检测组件(10)对应，结构光检测组件(9)的投影仪(903)向陶瓷套管发射特定信息的光，反射的光通过摄像头(904)接收，同时第四电机(901)带动摆座(902)转动，使得摄像头(904)接收不同角度的位置和深度信息，从而确定陶瓷套管是否残缺，内径检测组件(10)的第二电动推杆(1001)带动红外距离探头(1003)上升，同时第五电机(1002)带动红外距离探头(1003)旋转，通过反射的红外线测定陶瓷套管实际内径的变化，并将信息传输给PLC控制器(18)，通过对图像信息的处理和比对判定陶瓷套管的裂纹、残缺和内径差，最终将信息传输给显示屏(17)。
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