CN112975577A - 一种面向切削表面的机器视觉在位检测平台 - Google Patents

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Abstract

本发明属于干式切削表面检测领域，具体涉及一种面向切削表面的机器视觉在位检测平台。本发明包括拍照装置，用于带动拍照装置三维空间曲线运动的的滚珠丝杆龙门式四轴电动滑台，用于带动拍照装置三维空间旋转运动的蜗轮蜗杆电动旋转台，用于实现拍照装置微调运动的相机夹持微调装置以及用于各部分相互连接的连接板，电动滑台、电动旋转台以及相机夹持微调装置均由电机分别驱动，各个电机均由计算机统一控制，相互配合工作。本发明能够用于工业生产的在位检测，也可用于离线检测，能够实现对多种不同工件或产品的表面进行检测，使用范围可满足大部分工业生产过程的视觉检测需求。

Description

一种面向切削表面的机器视觉在位检测平台
技术领域
本发明属于干式切削表面检测领域，具体涉及一种面向切削表面的机器视觉在位检测平台。
背景技术
零件在加工过程后表面的微观不平度严重影响工件的寿命和使用性能。通过利用图像检测平台对已加工表面进行图像采集，进一步分析其物理、化学及力学性能，有助于保证零件质量的稳定性、改善生产工艺的优化方法。同时，随着机械加工自动化程度的提高，很多零件对于已加工表面的表面质量的检测由抽检改为必检，因此如何在生产过程中使用合适的检测平台进行表面图像采集越来越受到重视，一方面，离线图像检测的方式显然已经不能满足高自动化工厂生产效率的要求，另一方面，虽然己有不少学者利用机器视觉技术设计的检测平台进行了不少的在位采集研究，但其有一定的实验采集条件要求，并没有考虑实际应用中可能遇到的问题且效率不高，例如大部分研究主要考虑了在位采集过程中对水平表面的采集，却忽略了实际生产需要中对竖直表面和曲面等不规则表面的检测需要。因此，针对高自动化生产效率的要求以及生产实际的需要，设计和搭建出一种体积小、搬运方便、使用便捷的机器视觉的表面在位检测平台具有重要意义。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本申请提供了以下技术方案：
一种面向切削表面的机器视觉在位检测平台，包括滚珠丝杆龙门式四轴电动滑台，所述滚珠丝杆龙门式四轴电动滑台通过连接板与蜗轮蜗杆电动旋转台连接，所述蜗轮蜗杆电动旋转台通过连接板连接有相机夹持微调装置，所述相机夹持微调装置上通过连接板安装有拍照装置。
进一步的，所述滚珠丝杆龙门式四轴电动滑台包括四个滚珠丝杆电动直线滑台，分别为X1轴滚珠丝杆电动直线滑台、X2轴滚珠丝杆电动直线滑台、Y轴滚珠丝杆电动直线滑台和Z轴滚珠丝杆电动直线滑台，滚珠丝杆电动直线滑台包括电机、底座、轴承和轴承固定座、滚珠丝杆、直线导轨、防尘盖、滑块以及U型光电开关。
更进一步的，所述X1轴滚珠丝杆电动直线滑台与所述X2轴滚珠丝杆电动直线滑台间隔平行设置，且X1轴滚珠丝杆电动直线滑台与X2轴滚珠丝杆电动直线滑台的滑块上分别固定连接平行且竖直设置的连接板，连接板的顶端分别固定连接Y轴滚珠丝杆电动直线滑台的两端，Y轴滚珠丝杆电动直线滑台上的滑块通过连接板与Z轴滚珠丝杆电动直线滑台固定连接。
更进一步的，所述Z轴滚珠丝杆电动直线滑台还包括同步传送带，电机通过同步传送带驱动滑台运动。
进一步的，所述蜗轮蜗杆电动旋转台包括电机和分度旋转盘，用于带动拍照装置的三维空间的旋转运动。
进一步的，所述相机夹持微调装置包括丝杆架、夹持板，用于带动拍照装置进行微调运动。
进一步的，所述拍照装置包括相机、镜头、环形光源，所述环形光源安装在镜头上。
进一步的，在位检测平台的全部电机均由计算机统一协调控制。
与现有技术相比，本申请存在以下有益效果：
本发明检测平台的长度、高度、宽度的大小可根据不同机床工作台的内部尺寸要求进行调节和制作，可适用于多种不同的应用环境，且平台的运行精度可以达到0.1mm,相较于其它利用机械手夹持相机和镜头进行图像检测的平台，具有结构简单，运动灵活，成本低廉，搬运方便，效率高效的优点。
与同类型的机器视觉的检测平台相比，一方面，本发明通过计算机控制电机的运动，进而实现拍照装置在三维空间任意方位的运动，拍照时无需从机床上拆下工件进行表面图像检测，满足机床的在位加工表面图像检测的要求，缩短工件的加工周期。另一方面，检测平台可以实现三维空间曲线运动和三维空间旋转运动，不仅可以对水平表面进行图像检测，还可以对一些竖直表面和曲面等不规则表面进行图像检测，极大的满足了实际工业自动化生产的需要。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图
图2为本发明的滚珠丝杆龙门式四轴电动滑台示意图
图3为本发明的X1轴、X2轴及Y轴滚珠丝杆电动直线滑台结构示意图
图4为本发明的Z轴滚珠丝杆电动直线滑台结构示意图
图5为本发明的蜗轮蜗杆电动旋转台的结构示意图
图6本发明的相机夹持微调装置和拍照装置示意图
图7为本发明在机床上的实际应用示意图
1-拍照装置、11-相机、12-镜头、13-环形光源、2-相机夹持微调装置、21-夹持板、22-丝杆架、3-蜗轮蜗杆电动旋转台、31-分度旋转盘、4-连接板、5-滚珠丝杆龙门式四轴电动滑台、51-底座、52-轴承和轴承固定座、53-滚珠丝杆、54-滑块、55-U型光电开关、56-直线导轨、57-防尘盖、58-同步传送带、6-X1轴滚珠丝杆电动直线滑台、7-X2轴滚珠丝杆电动直线滑台、8-Y轴滚珠丝杆电动直线滑台、9-Z轴滚珠丝杆电动直线滑台、10-电机、16-机床刀具、17-检测平台、18-待测工件、19-工作台。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述。
参照图1-2,一种面向切削表面的机器视觉在位检测平台,包括滚珠丝杆龙门式四轴电动滑台5，所述滚珠丝杆龙门式四轴电动滑台5通过连接板与蜗轮蜗杆电动旋转台3连接，所述蜗轮蜗杆电动旋转台3通过连接板连接有相机夹持微调装置2，所述相机夹持微调装置2上通过连接板安装有拍照装置1,其中滚珠丝杆龙门式四轴电动滑台5包括四个滚珠丝杆电动直线滑台，分别为X1轴滚珠丝杆电动直线滑台6、X2轴滚珠丝杆电动直线滑台7、Y轴滚珠丝杆电动直线滑台8和Z轴滚珠丝杆电动直线滑台9,所述X1轴滚珠丝杆电动直线滑台6与所述X2轴滚珠丝杆电动直线滑台7间隔平行设置，且X1轴滚珠丝杆电动直线滑台6与X2轴滚珠丝杆电动直线滑台7的滑块上分别固定连接平行且竖直设置的连接板，连接板的顶端分别固定连接Y轴滚珠丝杆电动直线滑台8的两端，Y轴滚珠丝杆电动直线滑台8上的滑块通过连接板与Z轴滚珠丝杆电动直线滑台9固定连接；
X1轴滚珠丝杆电动直线滑台6与X2轴滚珠丝杆电动直线滑台7用于实现拍照装置1的横向运动，Y轴滚珠丝杆电动直线滑台8用于实现拍照装置1的纵向运动，Z轴滚珠丝杆电动直线滑台9用于实现拍照装置1的竖直运动，通过以上四个直线滑台的相互配合，可以带动拍照装置1到达三维空间的任意位置，完成对水平表面的图像检测。
参照图3-4，滚珠丝杆龙门式四轴电动滑台5的滚珠丝杆电动直线滑台包括电机10、底座51，轴承和轴承固定座52、滚珠丝杆53、滑块54、U型光电开关55、直线导轨56、防尘盖57，另外，Z轴滚珠丝杆电动直线滑台9相较于X1、X2、Y三轴增多了一个同步传送带58。电机10驱动轴承运动，轴承带动滚珠丝杆53转动，滑块54通过滚珠丝杆53在直线导轨56上滑动，U型光电开关55精确控制滑块54的工作行程，Z轴滚珠丝杆电动直线滑台9的同步传送带58带动轴承使其滑块上下运动。
参照图5，蜗轮蜗杆电动旋转台3包括电机10和分度旋转盘31，电机通过控制蜗轮蜗杆使分度旋转盘31带动拍照装置1实现360度转动，完成对竖直表面、曲面等不规则表面的图像检测过程。
参照图6，相机夹持微调装置2包括夹持板21、丝杆架22。拍照装置A包括相机11、镜头12、环形光源13。丝杆架22使拍照装置1实现上下和左右方向的微调，夹持板21夹持住拍照装置1，镜头12与相机11相连，环形光源13放在镜头12上。相机夹持微调装置2通过连接板固定在蜗轮蜗杆电动旋转台3上。
本发明的工作原理如下：
参照图7，本发明的检测平台17放在机床的工作台19上，机床刀具16完成一步切削工作后就移动到安全区域内即不影响本发明的检测平台17工作运行的区域，计算机通过电机控制本发明的检测平台17的各个轴的滑块运行到待测工件18的正上方进行图像检测，检测完成后，计算机控制本发明的检测平台17运行到不干涉机床刀具16切削工作的区域内，机床刀具16再次进行切削工作，如此往复，减小了待测工件18的来回装夹时间，提高了加工效率，实现了机床的在位图像检测。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种面向切削表面的机器视觉在位检测平台，其特征在于，包括滚珠丝杆龙门式四轴电动滑台，所述滚珠丝杆龙门式四轴电动滑台通过连接板与蜗轮蜗杆电动旋转台连接，所述蜗轮蜗杆电动旋转台通过连接板连接有相机夹持微调装置，所述相机夹持微调装置上通过连接板安装有拍照装置。
2.根据权利要求1所述的一种面向切削表面的机器视觉在位检测平台，其特征在于，所述滚珠丝杆龙门式四轴电动滑台包括四个滚珠丝杆电动直线滑台，分别为X1轴滚珠丝杆电动直线滑台、X2轴滚珠丝杆电动直线滑台、Y轴滚珠丝杆电动直线滑台和Z轴滚珠丝杆电动直线滑台，滚珠丝杆电动直线滑台包括电机、底座、轴承和轴承固定座、滚珠丝杆、直线导轨、防尘盖、滑块以及U型光电开关。
3.根据权利要求2所述的一种面向切削表面的机器视觉在位检测平台，其特征在于，所述X1轴滚珠丝杆电动直线滑台与所述X2轴滚珠丝杆电动直线滑台间隔平行设置，且X1轴滚珠丝杆电动直线滑台与X2轴滚珠丝杆电动直线滑台的滑块上分别固定连接平行且竖直设置的连接板，连接板的顶端分别固定连接Y轴滚珠丝杆电动直线滑台的两端，Y轴滚珠丝杆电动直线滑台上的滑块通过连接板与Z轴滚珠丝杆电动直线滑台固定连接。
4.根据权利要求2所述的一种面向切削表面的机器视觉在位检测平台，其特征在于，所述Z轴滚珠丝杆电动直线滑台还包括同步传送带，电机通过同步传送带驱动滑台运动。
5.根据权利要求1所述的一种面向切削表面的机器视觉在位检测平台，其特征在于，所述蜗轮蜗杆电动旋转台包括电机和分度旋转盘，用于带动拍照装置的三维空间的旋转运动。
6.根据权利要求1所述的一种面向切削表面的机器视觉在位检测平台，其特征在于，所述相机夹持微调装置包括丝杆架、夹持板，用于带动拍照装置进行微调运动。
7.根据权利要求1所述的一种面向切削表面的机器视觉在位检测平台，其特征在于，所述拍照装置包括相机、镜头、环形光源，所述环形光源安装在镜头上。
8.根据权利要求1所述的一种面向切削表面的机器视觉在位检测平台，其特征在于，在位检测平台的全部电机均由计算机统一协调控制。
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