CN114210584B - 一种柱形永磁材料在线检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及检测设备技术领域，公开了一种柱形永磁材料在线检测装置，包括控制柜，控制柜的上侧成型有工作台，工作台上布置有上料模块、称重模块、输送模块和分类料框，称重模块布置在上料模块与输送模块之间；工作台上沿输送模块依次布置有视觉检测模块、磁测量模块和抓取机械手，磁测量模块包括磁测仪，磁测仪与控制柜信号连接；分类料框包括合格料框和缺陷料框。利用该在线检测装置对柱形永磁材料进行在线重量缺陷检测、外观尺寸缺陷检测、磁场分布检测并对存在缺陷的柱形永磁材料标记，抓取机械手将存在缺陷的柱形永磁材料输送至缺陷料框，将合格的柱形永磁材料传输至合格料框，可以对柱形永磁材料的各种缺陷进行快速全方位检测。

Description

一种柱形永磁材料在线检测装置

技术领域

本发明涉及检测设备技术领域，特别是涉及一种柱形永磁材料在线检测装置。

背景技术

伴随着科技朝着低碳环保以及智能化方向发展，因高功率输出、节能、具有高性能等特点，永磁电机在机器人、汽车电子、智能家电、数控机床、医疗器械、航空航天等领域得到更广泛和深入的应用；同时人们对永磁电机的核心功能部件(永磁环或永磁转子)的质量提出了更高的要求，其质量的好坏直接影响着永磁电机的使用寿命和工作性能。

然而，永磁环和永磁转子在生产过程中要经过配料、球磨、烧结、模压、充磁、磨削等众多工序，控制环节和参数繁多，生产过程中易造成裂纹、凹坑等外观缺陷、尺寸误差与产品及产品批次间质量和磁性能不一致问题，这些问题产品未查出而被装配进电机，对电机的工作性能影响极大。

目前国内大部分生产厂家对于柱形永磁材料的外观缺陷仍是以人工肉眼观测为主，外形尺寸的测量以卡尺手工测量为主，这种以肉眼观测、手工测量的传统手段对永磁材料进行检测分类，不但效率低下，劳动强度大，而且存在受人的主观因素强、识别精度低、一致性差，无法量化等缺点。当前小部分企业以及研究机构正开展机器视觉技术在磁性材料外观检测方面的一些应用，但均是针对实验环境下离线抽检，无法做到在线实时检测。

发明内容

本发明的目的是：提供一种柱形永磁材料在线检测装置，以解决现有技术中采用人工肉眼观测、手工测量的传动检测手段效率低下、劳动强度大，并且受人主观因素强、识别精度低的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种柱形永磁材料在线检测装置，包括控制柜，所述控制柜的上侧成型有工作台，所述工作台上布置有上料模块、称重模块、输送模块和分类料框，所述称重模块布置在所述上料模块与所述输送模块之间，所述分类料框布置在所述输送模块的尾端；

所述工作台上沿所述输送模块依次布置有视觉检测模块、磁测量模块和抓取机械手，所述视觉检测模块与所述控制柜信号连接，所述磁测量模块包括磁测仪，所述磁测仪与所述控制柜信号连接；

所述称重模块用于检测所述柱形永磁材料的重量并向所述控制柜传输重量信号，所述控制柜对所述柱形永磁材料进行重量一致性判断；所述视觉检测模块用于实时采集所述柱形永磁材料的图像信息并向所述控制柜传输图像信号，所述控制柜用于判断所述柱形永磁材料的外观尺寸缺陷；所述磁测仪用于检测所述柱形永磁材料的磁场强度，并且向所述控制柜传输磁场强度信号，所述控制柜用于判断所述柱形永磁材料的磁场缺陷；

所述分类料框包括合格料框和缺陷料框，所述抓取机械手与所述控制柜信号连接，所述抓取机械手用于接收所述控制柜传输的动作信号，并将所述柱形永磁材料输送至合格料框或缺陷料框。

优选地，所述上料模块包括固定在所述工作台上的底座安装板、与所述底座安装板固定连接的安装底座和与所述安装底座柔性连接的底盘，所述底盘上固定连接有料斗，所述料斗与所述称重模块连接，所述底盘上布置有螺旋轨道，所述料斗上开设有与所述螺旋轨道连通的中心孔，所述安装底座上还布置有延伸入所述中心孔内的帽型手动调节器，所述安装底座的底部连接有振动单元。

优选地，所述帽型手动调节器包括调节手轮、调节螺杆、支撑连杆和螺旋连杆，所述螺旋连杆呈伞形结构，所述螺旋连杆的顶端伸入所述中心孔内、底端支撑在所述安装底座上，所述支撑连杆连接在所述螺旋连杆与所述调节螺杆之间，所述调节手轮固定在所述调节螺杆的顶端。

优选地，所述振动单元包括脉冲发生器和电磁铁，所述电磁铁连接在所述脉冲发生器与所述安装底座之间。

优选地，所述料斗与所述称重模块之间依次布置有收缩挡板、直线导向轨道和柔性排序限位器，所述收缩挡板与所述料斗的边缘成喇叭形结构，所述柔性排序限位器与所述控制柜信号连接，所述控制柜用于向所述柔性排序限位器传输间歇启动信号。

优选地，所述称重模块包括外壳和布置在所述外壳上的压力传感器，所述外壳布置在所述工作台上，所述压力传感器上布置有用于承载所述柱形永磁材料的覆板模块，所述覆板模块上布置有用于推动所述柱形永磁材料的旋转推进装置，所述覆板模块连接在所述输送模块与所述上料模块之间。

优选地，所述旋转推进装置包括固定支架、微驱动电机、微减速机和拨动轮，所述固定支架固定在所述工作台上，所述旋转电机固定在所述固定支架上，所述微减速机与所述微驱动电机传动连接，所述拨动轮连接在所述微减速机的输出端，所述拨动轮上周向间隔布置有多个用于推动所述柱形永磁材料的推动孔。

优选地，所述视觉检测模块包括缺陷检测机构、翻转机构和顶起旋转机构，所述缺陷检测机构共有两组，一组所述缺陷检测机构竖向布置在所述工作台上以检测所述柱形永磁材料的端面缺陷、另一组所述缺陷检测机构水平布置在所述工作台上以检测所述柱形永磁材料的侧面缺陷；

所述缺陷检测机构包括固定安装板、自动对焦模组、模组驱动系统、线阵相机、相机安装支架、相机镜头、相机光源和相机工序限位器，所述固定安装板安装在所述工作台上，所述自动对焦模组固定布置在所述固定安装板上，所述模组驱动系统布置在所述自动对焦模组上，所述相机安装支架导向装配在所述自动对焦模组上，所述相机安装支架与所述模组驱动系统传动连接，所述线阵相机布置在所述相机安装支架上，所述相机镜头与所述线阵相机连接，所述相机光源布置在所述相机镜头的侧部，所述相机工序限位器与所述控制柜信号连接以拦截或释放所述柱形永磁材料；

所述翻转机构用于纵向翻转所述柱形永磁材料以供所述缺陷检测机构检测所述柱形永磁材料的两端端面；所述顶起旋转机构用于水平旋转所述柱形永磁材料以供所述缺陷检测机构检测所述柱形永磁材料的外周面。

优选地，所述顶起旋转机构包括固定支架、推进模组、抬升模组和旋转托盘，所述固定支架固定在工作台上，所述旋转托盘布置在所述抬升模组的顶部，所述推进模组用于将所述柱形永磁材料推动至所述旋转托盘上；

所述推进模组包括第一气缸固定座、第二气缸固定座和连接所述第一气缸固定座、第二气缸固定座之间的导向轴，所述导向轴上滑动装配有气缸主体，所述导向轴的两端还分别布置有限位传感器，所述气缸主体上连接有转接件，所述转接件上固定布置有拨动板，所述拨动板上开设有用于容纳柱形永磁材料的拨动槽。

优选地，所述翻转机构包括升降模组、旋转电机、旋转连接杆和电动夹爪，所述旋转电机纵向升降布置在所述升降模组上，所述旋转连接杆与所述旋转电机传动连接，所述电动夹爪布置在所述旋转电机的输出端，所述电动夹爪上可拆布置有用于夹取柱形永磁材料的夹爪头。

本发明实施例一种柱形永磁材料在线检测装置与现有技术相比，其有益效果在于：在线检测时，柱形永磁材料由上料模块依次经过称重模块和输送模块，称重模块检测柱形永磁材料的重量并将重量信号传输给控制柜，控制柜对重量存在缺陷的柱形永磁材料进行标记；柱形永磁材料在输送模块上输送时依次经过视觉检测模块、磁测量模块，视觉检测模块采集重量合格的柱形永磁材料的外观、尺寸图像信号，并将图像信号传输给控制柜，控制柜对外观、尺寸存在缺陷的柱形永磁材料进行标记；磁测量模块通过磁测仪检测柱形永磁材料的磁场强度，控制柜根据磁测量模块传输的磁场强度判断柱形永磁材料的磁场缺陷；利用该在线检测装置对柱形永磁材料进行在线重量缺陷检测、外观尺寸缺陷检测、磁场分布检测并对存在缺陷的柱形永磁材料标记，之后控制柜向抓取机械手传输动作信号，抓取机械手将存在缺陷的柱形永磁材料输送至缺陷料框，将合格的柱形永磁材料传输至合格料框，可以对柱形永磁材料的各种缺陷进行快速全方位检测，避免传统人工检测时效率低、劳动强度大的问题，也提高了检测精度，还可以对柱形永磁材料进行全方位内容的检测，也可以按照实际需要通过软件设置只检测部分缺陷，如重量缺陷、外观尺寸缺陷等，提高检测节拍。

附图说明

图1是本发明的柱形永磁材料在线检测装置的结构示意图；

图2是图1的柱形永磁材料在线检测装置另一视角的结构示意图；

图3是图1的柱形永磁材料在线检测装置的上料模块的结构示意图；

图4是图3的柱形永磁材料在线检测装置的上料模块的俯视图；

图5是图1的柱形永磁材料在线检测装置的称重模块的结构示意图；

图6是图5的称重模块的旋转推进装置的结构示意图；

图7是图6的称重模块的旋转推进装置的立体图；

图8是图1的柱形永磁材料在线检测装置的控制柜的结构示意图；

图9是图1的柱形永磁材料在线检测装置的桁架的结构示意图；

图10是图1的柱形永磁材料在线检测装置的缺陷检测机构的结构示意图；

图11是图1的柱形永磁材料在线检测装置的顶起旋转机构的结构示意图；

图12是图11的顶起旋转机构的推进模组的结构示意图；

图13是图12的顶起旋转机构的推进模组的俯视图；

图14是图1的柱形永磁材料在线检测装置的磁测量模块的结构示意图；

图15是图1的柱形永磁材料在线检测装置的输送模块的结构示意图；

图16是图1的柱形永磁材料在线检测装置的分类料框的结构示意图；

图17是图1的柱形永磁材料在线检测装置的翻转机构的结构示意图；

图18是图1的柱形永磁材料在线检测装置的抓取机械手的结构示意图；

图19是本发明的柱形永磁材料在线检测装置的工作流程图。

图中，1、上料模块；2、称重模块；3、控制柜；4、桁架；5、视觉检测模块；6、缺陷检测机构；7、顶起旋转机构；8、磁测量模块；9、输送模块；10、分类料框、11、翻转机构；12、抓取机械手；17、料斗；16、底盘；18、帽型手动调节器；19、螺旋轨道；20、安装底座；21、电磁铁；22、脉冲发生器；23、底座安装板；24、柔性排序限位器；25、调节手轮；26、调节螺杆；27、支撑连杆；28、直线导向轨道；29、收缩挡板；30、压力传感器；31、外壳；32、覆板模块；33、支撑调平脚轮；34、PLC控制器；35、磁测仪控制器；36、驱动控制器；37、机械手控制器；38、工控机；39、工作台；40、三色灯；41、方管；42、固定安装板；43、自动对焦模组；44、模组驱动系统；45、线阵相机；46、相机安装支架；47、相机镜头；48、相机光源；49、相机工序限位器；50、推进模组；51、抬升模组；52、旋转托盘；53、固定支架；54、测磁安装座；55、水平进给模组；56、水平进给系统安装座；57、垂直运动模组；58、磁测仪；59、机架；60、传送带轨道；61、从动同步带轮；62、主动同步带轮；63、驱动电机；64、同步带；65、限位挡板；66、合格料框；67、缺陷料框；68、升降模组；69、旋转电机；70、旋转连接杆；71、电动夹爪；72、夹爪头；73；安装底座；74、驱动电机；75、连杆机构；76、活动头；761、夹爪；77、微驱动电机；78、微减速机；79、拨动轮；80、锁紧螺母；81、固定支架；82、第一气缸固定座；83、导向轴；84、气缸主体；85、转接件；86、拨动板；87、第二气缸固定座；88、限位传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的一种柱形永磁材料在线检测装置的优选实施例，如图1至图18所示，该柱形永磁材料在线检测装置包括控制柜3、上料模块1、称重模块2、输送模块9和分类料框10，上料模块1、称重模块2、输送模块9和分类料框10均布置在控制柜3上。

控制柜3为长方体结构，控制柜3支撑在地面基础上，控制柜3的上侧成型有工作台39，上料模块1、称重模块2、输送模块9和分类料框10均布置在工作台39上，称重模块2布置在上料模块1与输送模块9之间，分类料框10布置在输送模块9的尾端。柱形永磁材料由前端设备输送至上料模块1上，由上料模块1依次输送至承重模块、输送模块9和分类料框10。

工作台39上沿输送模块9依次布置有视觉检测模块5和抓取机械手12，视觉检测模块与控制柜3信号连接，磁测量模块8包括磁测仪58，磁测仪58与控制柜3信号连接；视觉检测模块5、磁测量模块8依次对柱形永磁材料进行检测，并将检测结果传输给控制柜3，利用控制柜3对存在缺陷的柱形永磁材料进行标记。

称重模块2用于检测柱形永磁材料的重量并向控制柜3传输重量信号，控制柜3对柱形永磁材料进行重量一致性判断，当称重模块2检测到的柱形永磁材料的质量与设定质量不符时即存在重量缺陷，控制柜3对该柱形永磁材料进行标号，在后续检测时可不停留直接输送至缺陷料框67。

视觉检测模块用于实时采集柱形永磁材料的图像信息并向控制柜3传输图像信号，控制柜3用于判断柱形永磁材料的外观尺寸缺陷，外观尺寸缺陷包括表面裂纹、脱角、磕边、偏磨、凹坑，以及直径、长度壁厚等，视觉检测模块将采集到的图像传输给控制柜3，控制柜3通过自主研发的专用软件算法对比得出柱形磁材料端面的尺寸，缺陷坐标以及缺陷类型进行记录，上传生成记录文本方便待测产品留档和回查，合格产品进入下一工序，不合格产品标记后直接输送至缺陷料框67。

磁测仪58用于检测柱形永磁材料的磁场强度，并且向控制柜3传输磁场强度信号，控制柜3用于判断柱形永磁材料的磁场缺陷。磁测仪58可以检测柱形永磁材料的磁场分布，并且将磁场信号传输给控制柜3，控制柜3根据磁场信号检测柱形永磁材料的表面磁场强度，主要是对永磁产品的质量及充磁后磁性能一致性的评估，按照预先设定的测量路径测量磁体表面磁场强度的分布，以及磁场极值。通过对标准待测产品数据进行比较从而判断产品是否合格，同时也可以保证材料的一致性。

分类料框10包括合格料框66和缺陷料框67，抓取机械手12与控制柜3信号连接，抓取机械手12用于接收控制柜3传输的动作信号，并将柱形永磁材料输送至合格料框66或缺陷料框67。

合格料框66和缺陷料框67内布置待测产品托盘，待测产品托盘分为合格产品托盘和不合格产品托盘，采用机加工铝合金材质精加工而成(防止和被测产品互相产生吸力)，托盘放置到工作台39面的限位卡槽内，托盘内将第1号待测产品设计为坐标原点，方便机械手摆放检测完成的柱形永磁材料。

合格料框66用于存储没有缺陷的合格产品，缺陷料框67用于存储存在缺陷的缺陷产品。控制柜3根据检测结果对柱形永磁材料进行标记，根据标记序号向抓取机械手12传输动作信号，抓取机械手12接收信号后抓取对应的柱形永磁材料，将缺陷产品输送至缺陷料框67，将合格产品输送至合格料框66。

优选地，控制柜3采用柜体式结构，控制柜3顶部台面形成工作台39，工作台39采用光学平板安装在控制柜3上，以保证平面度。同时控制柜3的底部通过螺纹结构连接了四组支撑调平脚轮33，四组支撑调平脚轮33分布在控制柜3的四个边缘位置，便于移动和调平控制柜3。

控制柜3尺寸为1.2米x0.8米x0.8米，与普通办公桌大小无异。控制柜3内部安放了控制上料排序和同步带64运作的PLC控制器34、磁测仪控制器35、缺陷检测和测量线阵相机45的驱动控制器36，机械手控制器37、工控机38等电气部件，控制柜3的一角安装三色灯40，三色灯40可闪亮不同颜色的信号灯进行警示，不同的控制器与对应的功能模块连接。

优选地，上料模块1包括固定在工作台39上的底座安装板23、与底座安装板23固定连接的安装底座20和与安装底座20柔性连接的底盘16，底盘16上固定连接有料斗17，料斗17与称重模块2连接，底盘16上布置有螺旋轨道19，料斗17上开设有与螺旋轨道19连通的中心孔，安装底座20上还布置有延伸入中心孔内的帽型手动调节器18，安装底座20的底部连接有振动单元。

底座安装板23为上料模块1的固定结构，安装底座20通过螺栓与底座安装板23固定连接，安装底座20与底盘16通过弹簧柔性连接，底盘16上安装减震垫脚。柱形永磁材料先经过中心孔落入安装底座20内，帽型手动调节器18可以使最底层的柱形永磁材料落到最外部，最大限度的保证待测产品落地位置，可以使柱形永磁材料尽快进入螺旋轨道19中。

振动单元驱动安装底座20间歇性振动，安装底座20和料斗17可以垂直高频振动，由于受到振动作用，柱形永磁材料经过底盘16内的螺旋轨道19螺旋上升，直至送到出料口后进入称重单元。

优选地，帽型手动调节器18包括调节手轮25、调节螺杆26、支撑连杆27和螺旋连杆，螺旋连杆呈伞形结构，螺旋连杆的顶端伸入中心孔内、底端支撑在安装底座20上，支撑连杆27连接在螺旋连杆与调节螺杆26之间，调节手轮25固定在调节螺杆26的顶端。

在上料时，先根据待测的柱形永磁材料的尺寸转动调节手轮25，调节手轮25通过调节螺杆26的左右旋转带动支撑连杆27的撑起或者缩放，从而调节螺旋连杆的倾斜坡度，以保证最底层的柱形永磁材料的落地位置，使柱形永磁材料进口进入螺旋轨道19。

优选地，振动单元包括脉冲发生器22和电磁铁21，电磁铁21连接在脉冲发生器22与安装底座20之间。

脉冲发生器22用于发生脉冲振动，通过电磁铁21将脉冲振动传递至安装底座20，使料斗17产生垂直、高频振动，安装底座20内的柱形永磁材料由于受到振动而沿底盘16内的螺旋轨道19上升，直至送到出料口。

优选地，料斗17与称重模块2之间依次布置有收缩挡板29、直线导向轨道28和柔性排序限位器24，收缩挡板29与料斗17的边缘成喇叭形结构，柔性排序限位器24与控制柜3信号连接，控制柜3用于向柔性排序限位器24传输间歇启动信号。

收缩挡板29可以将并排的柱形永磁材料调整为单排，通过直线导向轨道28可防止柱形永磁材料在前进过程中倾倒，使待测的柱形永磁材料沿轨道路径前进。柔性排序限位器24通过继电器控制，可使待测产品间隔有序，时间可调离开出料口进入下一工序。

优选地，称重模块2包括外壳31和布置在外壳31上的压力传感器30，外壳31布置在工作台39上，压力传感器30上布置有用于承载柱形永磁材料的腹板模块32，腹板模块32上布置有用于推动柱形永磁材料的旋转推进装置，腹板模块32连接在输送模块9与上料模块1之间。

承重模块布置在上料模块1的末端、输送模块9的前端，柱形永磁材料通过腹板模块32，压力传感器30测量待测产品的压力，进而转化为产品的重量，压力传感器30输出重量信号给PLC控制器34处理信号，通过信号的变化计算出待测产品质量精度可达0.1g。

控制柜3对待测产品的质量和数量进行统计、计数，合格产品进入下一工序，不合格产品记录对应待测产品的计数后在输送模块9输送过程中路过各个工位不停，直接由机械手直接放入缺陷料框67内。旋转推进装置用于波动柱形永磁材料进入和离开腹板模块32。

优选地，旋转推进装置包括固定支架81、微驱动电机77、微减速机78和拨动轮79，固定支架81固定在工作台39上，旋转电机69固定在固定支架81上，微减速机78与微驱动电机77传动连接，拨动轮79连接在微减速机78的输出端，拨动轮79上周向间隔布置有多个用于推动柱形永磁材料的推动孔。

微驱动电机77插入微减速机78的入力轴安装孔，微减速机78与微驱动电机77通过螺栓连接，其目的是增大电机扭矩和减小电机转速，增大电机转动惯量。微减速机78出力轴通过键槽与拨动轮79连接，并且通过锁紧螺母80进行固定，微减速机78的安装端与固定支架81通过螺栓连接，固定支架81通过螺栓固定在腹板模块32上。

当待测产品通过柔性排序限位器24时，柔性排序限位器24会由于弹性形变给柱形永磁材料一个推力，使待测产品达到腹板模块32的限位位置，通过调节弹性形变量即可调节两个待测产品之间的时间间隔。待测产品在腹板模块32停留一个节拍时间，该节拍时间根据传感器灵敏度不同和设备反应时间不同可调节，称重完成后旋转推进装置将待测产品拨离腹板模块32，进入下一个工序。

优选地，输送模块9包括机架59、传送带轨道60、从动同步带64轮61、主动同步带64轮62、驱动电机63、同步带64、限位挡板65，机架59通过螺栓固定在工作台39上，同步带64缠绕在主动同步带64轮62和从动同步带64轮61之间，驱动电机63与主动同步带64轮62传动连接，限位挡板65固定在同步带64上，避免柱形永磁材料倾倒。

输送模块9采用同步带64传动，同步带64传动即啮合型带传动，它通过传动带内表面上等距分布的横向齿和带轮上的相应齿槽的啮合来传递运动。与摩擦型带传动比较，同步带64传动的带轮和传动带之间没有相对滑动，能够保证严格的传动比。

优选地，视觉检测模块5包括缺陷检测机构6、翻转机构11和顶起旋转机构7，缺陷检测机构6共有两组，一组缺陷检测机构6竖向布置在工作台39上以检测柱形永磁材料的端面缺陷、另一组缺陷检测机构6水平布置在工作台39上以检测柱形永磁材料的侧面缺陷；

缺陷检测机构6包括固定安装板42、自动对焦模组43、模组驱动系统44、线阵相机45、相机安装支架46、相机镜头47、相机光源48和相机工序限位器49，固定安装板42安装在工作台39上，自动对焦模组43固定布置在固定安装板42上，模组驱动系统44布置在自动对焦模组43上，相机安装支架46导向装配在自动对焦模组43上，相机安装支架46与模组驱动系统44传动连接，线阵相机45布置在相机安装支架46上，相机镜头47与线阵相机45连接，相机光源48布置在相机镜头47的侧部，相机工序限位器49与控制柜3信号连接以拦截或释放柱形永磁材料；

翻转机构11用于纵向翻转柱形永磁材料以供缺陷检测机构6检测柱形永磁材料的两端端面；顶起旋转机构7用于水平旋转柱形永磁材料以供缺陷检测机构6检测柱形永磁材料的外周面。

两组缺陷检测机构6分别检测柱形永磁材料的端面缺陷和侧面缺陷，可以减小检测死角，保证对柱形永磁材料全面检测。端面缺陷和侧面缺陷均为外观、尺寸等缺陷，其中外观缺陷包括裂纹、脱角、磕边、偏磨、凹坑等，尺寸缺陷包括直径、长度、壁厚等，线阵相机45采集图像后传输给控制柜3，控制柜3通过算法对比即可判断柱形永磁材料是否存在外观、尺寸缺陷。

两组缺陷检测机构6沿柱形永磁材料的输送方向间隔布置，其中用于检测端面缺陷的缺陷检测机构6布置在输送方向的上游位置，翻转机构11布置在用于检测端面缺陷的缺陷检测机构6的下方。当待检测的柱形永磁材料移动至缺陷检测机构6的下方时，翻转机构11可以对柱形永磁材料纵向翻转，以使缺陷检测机构6对柱形永磁材料的轴向两端分别进行检测。

顶起旋转机构7布置在用于检测侧面缺陷的缺陷检测机构6的工位处，当待检测的柱形永磁材料需要进行侧面检测时，顶起旋转机构7带动柱形永磁材料周向转动，使缺陷检测机构6对柱形永磁材料的整个外壁面进行检测，减少检测死角。

当柱形永磁材料经过质量模块检测完成后，对于质量不合格的待测产品，本工位根据控制柜3的控制指令对产品做放行处理。对于质量合格的待测产品，相机工序限位器49启动，输送模块9带动柱形永磁材料移动至该工位时，柱形永磁材料在本工位静止一段拍摄时间，该拍摄时间具体可根据线阵相机45的拍摄速度决定，本申请中为0.2秒。

模组驱动系统44包括步进电机和滚珠丝杆，自动对角模组与滚珠丝杆螺纹装配，自动对焦模组43由模组驱动系统44中的步进电机根据相机焦距指令接收脉冲指令，电机旋转进而带动自动对角模组上下运动，对线阵相机45进行对焦，线阵相机45对焦结束后利用相机镜头47对柱形永磁材料进行高速拍照，通过自主研发的专用软件算法对比得出柱形磁材料的各项尺寸，对缺陷坐标以及缺陷类型进行记录，上传生成记录文本方便待测产品留档和回查。合格产品进入下一工序，不合格产品直接由输送模块9输送至分拣工位，由抓取机械手12输送至对应的料框。

优选地，顶起旋转机构7包括固定支架81、推进模组50、抬升模组51和旋转托盘52，固定支架81固定在工作台39上，旋转托盘52布置在抬升模组51的顶部，推进模组50用于将柱形永磁材料推动至旋转托盘52上；

推进模组50包括第一气缸固定座82、第二气缸固定座87和连接第一气缸固定座82、第二气缸固定座87之间的导向轴83，导向轴83上滑动装配有气缸主体84，导向轴83的两端还分别布置有限位传感器88，气缸主体84上连接有转接件85，转接件85上固定布置有拨动板86，拨动板86上开设有用于容纳81柱形永磁材料的拨动槽。

推进模组50的两个气缸固定座与导向轴83轴孔配合，并且采用定死锁死以保证导向轴83的两端同轴。气缸主体84的内部为腔体结构，具有两个气室以充放气，充气后在气压作用下气缸主体84沿着导向轴83左右移动，两端的限位传感器88触发给工控机38信号，停止充气或者放气达到停止的目的。转接件85与气缸主体84通过螺栓固定连接，气缸主体84运动并带动转接件85与拨动板86运动，从而带动柱形永磁材料水平运动。

顶起旋转模块布置在输送模块9上，当需要对待测产品进行侧面缺陷检测时，待测产品到达推进模组50位置，推进模组50的气缸主体84工作，将待测产品水平推向旋转托盘52，此时抬升模组51动作，将待测的柱形永磁材料向上抬升部分距离，该抬升距离可根据需要进行设定，本申请中为10mm；抬升该部分距离可以使待测产品脱离推进模组50，避免旋转托盘52转动时产生干涉。

旋转托盘52开始旋转并带动待测产品转动，为后续侧面缺陷检测测量和磁测量做准备，侧面检测和磁测量均结束后，旋转托盘52停止旋转。

优选地，翻转机构11包括升降模组68、旋转电机69、旋转连接杆70和电动夹爪71，旋转电机69纵向升降布置在升降模组68上，旋转连接杆70与旋转电机69传动连接，电动夹爪71布置在旋转电机69的输出端，电动夹爪71上可拆布置有用于夹取柱形永磁材料的夹爪头72。

当对柱形永磁材料进行端面缺陷检测时，线阵相机45先采集待测产品顶端面的图像信息，翻转机构11接收控制柜3传输的动作信号，升降模组68带动电动夹爪71纵向移动，夹爪头72夹取待测产品，翻转电机通过旋转连接杆70带动电动夹爪71转动，从而使夹爪头72带动待测产品翻转180度，使线阵相机45采集另一端面的图像信息。对于不同直径的待测产品，只需要更换夹爪头72即可。

优选地，磁测量模块8还包括测磁安装座54、水平进给模组55、水平进给系统安装座56、垂直运动模组57，水平进给系统安装座56固定装配在工作台39上，水平进给模组55通过螺栓固定装配在水平进给系统安装座56上，垂直运动模组57固定装配在水平进给模组55上，测磁安装座54固定装配在垂直运动模组57上，磁测仪58通过螺栓固定装配在测磁安装座54上。

磁测量模块8和侧面缺陷检测机构6布置在同一工位，两道工序同时进行。磁测量模块8通过水平进给系统安装座56和螺栓与工作台39固定，主要目的是调整固定磁测量模块8的初始高度。

当上一工序判断合格的待测产品到达推进模组50时，推进模组50的电机工作并将待测产品水平推向旋转托盘52，抬升模组51将待测产品抬升，旋转托盘52带动柱形永磁材料开始旋转，同步进行现在相机高速拍照，磁测仪58进行磁场检测，以检测柱形永磁材料一周的磁场强度范围是否符合设计标准，并将结果事实回传上位机。

磁测仪58是根据霍尔效应原理制成的，在测量磁场中，有着广泛的应用。这种仪器是由作为传感器的霍尔探头及控制器(安装在电控柜)两部分组成，霍尔探头在磁场中因霍尔效应而产生霍尔电压，测出霍尔电压后根据霍尔电压公式和已知的霍尔系数可确定磁感应强度的大小。

采用磁测仪58测量永磁产品表面磁场强度，主要是对永磁产品的质量及充磁后磁性能一致性的评估；按照预先设定的测量路径测量磁体表面磁场强度的分布，以及磁场极值。通过对标准待测产品数据进行比较从而判断产品是否合格，同时也可以保证材料的一致性。

优选地，工作台39上布置有桁架4，桁架4采用国标铝型材搭建而成，表面拉丝、电泳处理，抓取机械手12布置在桁架4上，用于检测端面的缺陷检测结构也固定在桁架4上。桁架4整体为由多个方管41连接形成的框架结构，以减小桁架4的重量。

抓取机械手12与控制柜3信号连接，抓取机械手12由安装底座73、驱动电机74、连杆机构75、活动头76、夹爪761构成，其中安装底座73通过螺栓固定在桁架4上，夹爪761安装在活动头76上，连杆一端与活动头76相连、另一端和驱动电机74的输出轴固定。

抓取机械手12通过控制驱动电机74的扭矩可以对夹持力进行调节，同时可以通过更换夹爪761来调整夹持范围，具有结构紧凑、工作频率快、定位准、免维护等特点，可以大大提高柱形磁材料的分拣速度和效率，降低操作人员的工作强度。

本发明的工作过程为：如图19所示，包括以下步骤，

第一步：装置调校与标定。新型号的柱形永磁材料进行测量前，因为产品间差异(如尺寸大小、配方或工艺的不同)需要在各检测工位上对新型号产品进行标定和尺寸等适配调整，同时获得一组作为该批次型号产品后续测量结果判定的数据标准，并将其通过软件界面写入算法。

第二步，产品上料，待测产品倒入料斗17后，上料模块1可将无序待测产品经振动、旋转流程将待测产品整齐排列在出料口，方便搬运系统精准定位待测产品坐标，实现自动化上料并且减小操作人员的工作强度。

第三步：产品重量测量。经过排序的待测产品在进入输送模块9之前，对单个待测产品进行称重，称重前先对其进行防抖处理(即停留1秒后一段时间在测量，并采样3次取均值)，并记录上传控制系统，重量不合格产品直接进入最后待测产品分类阶段；本步骤同时通过重量的有无对产品进行计数。

第四步：端面A的测量与检测。第三步合格的产品进入本步骤，不合格的本步骤不执行。重量满足要求后进入A端面缺陷检测及半径测量工序，在缺陷检测结构的工位停留设定的节拍时间，对待测产品端面进行拍照，经特征提取与模式识别算法分析其特征点和轮廓图像，得出数据如(表面缺陷类型、以及外观形态上的外径、内径等)，并与第一步设定的数据标准对比，判定是否合格，同时将产品检测结果上传数据库。对不合格产品直接进入待测产品分类工序。

第五步：产品翻转。翻转机构11将第四步A端面检测合格产品在同一工位进行翻转，使柱形永磁材料的另一个端面B朝上对准检测相机。第四步A端面检测和测量不合格的产品本步不执行。

第六步：端面B的测量与检测。A端面检测和测量合格经过第五步翻转后，缺陷检测机构6开始对B端面进行拍照识别和测量。不合格产品直接进入最后待测产品分类阶段，不再做后续检测测量。

第七步：侧面缺陷检测及长度测量。第六步合格的产品到同步带64的末端后由顶起旋转机构7中的推进模组50推到旋转托盘52里，并由抬升模组51抬升5mm后开始缓慢旋转1周，侧面测量的模组驱动系统44带动相机完成待测件的侧面的图像采集处理，并由算法完成缺陷特征的识别和外观的长度测量，并对结果储存、记录和标记。不合格产品直接进入最后待测产品分类阶段，不再做后续检测测量。

第八步：磁分布的测量。第七步中合格的产品需进行磁分布测量，由磁测量模块8的水平进给模组55、垂直运动模组57将磁测仪58的探头按照预先设定好的检测路径进给，旋转托盘52缓慢旋转1周，磁测仪58的探头对柱形磁材产品的表面进行磁测量，控制柜3中工控机38软件采集磁测仪控制器35中的测量结果并分析结果和做标记。

第九步：产品分类分拣。对上述检测并标记为不合格的产品，由抓取机械手12将其抓取并放置到缺陷料框67。全部检测结果均合格的产品由抓取机械手12放入合格料框66。如果要区分不检测工位上的不合格品，可以设置不同的不合格品料框。

第十步：料框满后，暂停设备，更换料框，并由人工搬走料满料框并入库。

综上，本发明实施例提供一种柱形永磁材料在线检测装置，其在线检测时，柱形永磁材料由上料模块依次经过称重模块和输送模块，称重模块检测柱形永磁材料的重量并将重量信号传输给控制柜，控制柜对重量存在缺陷的柱形永磁材料进行标记；柱形永磁材料在输送模块上输送时依次经过视觉检测模块、磁测量模块，视觉检测模块采集重量合格的柱形永磁材料的外观、尺寸图像信号，并将图像信号传输给控制柜，控制柜对外观、尺寸存在缺陷的柱形永磁材料进行标记；磁测量模块通过磁测仪检测柱形永磁材料的磁场强度，控制柜根据磁测量模块传输的磁场强度判断柱形永磁材料的磁场缺陷；利用该在线检测装置对柱形永磁材料进行在线重量缺陷检测、外观尺寸缺陷检测、磁场分布检测并对存在缺陷的柱形永磁材料标记，之后控制柜向抓取机械手传输动作信号，抓取机械手将存在缺陷的柱形永磁材料输送至缺陷料框，将合格的柱形永磁材料传输至合格料框，可以对柱形永磁材料的各种缺陷进行快速全方位检测，避免传统人工检测时效率低、劳动强度大的问题，也提高了检测精度，还可以对柱形永磁材料进行全方位内容的检测，也可以按照实际需要通过软件设置只检测部分缺陷，如重量缺陷、外观尺寸缺陷等，提高检测节拍。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种柱形永磁材料在线检测装置，其特征在于，包括控制柜，所述控制柜的上侧成型有工作台，所述工作台上布置有上料模块、称重模块、输送模块和分类料框，所述称重模块布置在所述上料模块与所述输送模块之间，所述分类料框布置在所述输送模块的尾端；

所述工作台上沿所述输送模块依次布置有视觉检测模块、磁测量模块和抓取机械手，所述视觉检测模块与所述控制柜信号连接，所述磁测量模块包括磁测仪，所述磁测仪与所述控制柜信号连接；

所述称重模块用于检测所述柱形永磁材料的重量并向所述控制柜传输重量信号，所述控制柜对所述柱形永磁材料进行重量一致性判断；所述视觉检测模块用于实时采集所述柱形永磁材料的图像信息并向所述控制柜传输图像信号，所述控制柜用于判断所述柱形永磁材料的外观尺寸缺陷；所述磁测仪用于检测所述柱形永磁材料的磁场强度，并且向所述控制柜传输磁场强度信号，所述控制柜用于判断所述柱形永磁材料的磁场缺陷；

所述分类料框包括合格料框和缺陷料框，所述抓取机械手与所述控制柜信号连接，所述抓取机械手用于接收所述控制柜传输的动作信号，并将所述柱形永磁材料输送至合格料框或缺陷料框；

所述上料模块包括固定在所述工作台上的底座安装板、与所述底座安装板固定连接的安装底座和与所述安装底座柔性连接的底盘，所述底盘上固定连接有料斗，所述料斗与所述称重模块连接，所述底盘上布置有螺旋轨道，所述料斗上开设有与所述螺旋轨道连通的中心孔，所述安装底座上还布置有延伸入所述中心孔内的帽型手动调节器，所述安装底座的底部连接有振动单元；

所述帽型手动调节器包括调节手轮、调节螺杆、支撑连杆和螺旋连杆，所述螺旋连杆呈伞形结构，所述螺旋连杆的顶端伸入所述中心孔内、底端支撑在所述安装底座上，所述支撑连杆连接在所述螺旋连杆与所述调节螺杆之间，所述调节手轮固定在所述调节螺杆的顶端；

所述视觉检测模块包括缺陷检测机构、翻转机构和顶起旋转机构，所述缺陷检测机构共有两组，一组所述缺陷检测机构竖向布置在所述工作台上以检测所述柱形永磁材料的端面缺陷、另一组所述缺陷检测机构水平布置在所述工作台上以检测所述柱形永磁材料的侧面缺陷；

所述缺陷检测机构包括固定安装板、自动对焦模组、模组驱动系统、线阵相机、相机安装支架、相机镜头、相机光源和相机工序限位器，所述固定安装板安装在所述工作台上，所述自动对焦模组固定布置在所述固定安装板上，所述模组驱动系统布置在所述自动对焦模组上，所述相机安装支架导向装配在所述自动对焦模组上，所述相机安装支架与所述模组驱动系统传动连接，所述线阵相机布置在所述相机安装支架上，所述相机镜头与所述线阵相机连接，所述相机光源布置在所述相机镜头的侧部，所述相机工序限位器与所述控制柜信号连接以拦截或释放所述柱形永磁材料；

所述翻转机构用于纵向翻转所述柱形永磁材料以供所述缺陷检测机构检测所述柱形永磁材料的两端端面；所述顶起旋转机构用于水平旋转所述柱形永磁材料以供所述缺陷检测机构检测所述柱形永磁材料的外周面。

2.根据权利要求1所述的柱形永磁材料在线检测装置，其特征在于，所述振动单元包括脉冲发生器和电磁铁，所述电磁铁连接在所述脉冲发生器与所述安装底座之间。

3.根据权利要求1所述的柱形永磁材料在线检测装置，其特征在于，所述料斗与所述称重模块之间依次布置有收缩挡板、直线导向轨道和柔性排序限位器，所述收缩挡板与所述料斗的边缘成喇叭形结构，所述柔性排序限位器与所述控制柜信号连接，所述控制柜用于向所述柔性排序限位器传输间歇启动信号。

4.根据权利要求1－3任一项所述的柱形永磁材料在线检测装置，其特征在于，所述称重模块包括外壳和布置在所述外壳上的压力传感器，所述外壳布置在所述工作台上，所述压力传感器上布置有用于承载所述柱形永磁材料的覆板模块，所述覆板模块上布置有用于推动所述柱形永磁材料的旋转推进装置，所述覆板模块连接在所述输送模块与所述上料模块之间。

5.根据权利要求4所述的柱形永磁材料在线检测装置，其特征在于，所述旋转推进装置包括固定支架、微驱动电机、微减速机和拨动轮，所述固定支架固定在所述工作台上，所述微驱动电机固定在所述固定支架上，所述微减速机与所述微驱动电机传动连接，所述拨动轮连接在所述微减速机的输出端，所述拨动轮上周向间隔布置有多个用于推动所述柱形永磁材料的推动孔。

6.根据权利要求1－3任一项所述的柱形永磁材料在线检测装置，其特征在于，所述顶起旋转机构包括固定支架、推进模组、抬升模组和旋转托盘，所述固定支架固定在工作台上，所述旋转托盘布置在所述抬升模组的顶部，所述推进模组用于将所述柱形永磁材料推动至所述旋转托盘上；

所述推进模组包括第一气缸固定座、第二气缸固定座和连接所述第一气缸固定座、第二气缸固定座之间的导向轴，所述导向轴上滑动装配有气缸主体，所述导向轴的两端还分别布置有限位传感器，所述气缸主体上连接有转接件，所述转接件上固定布置有拨动板，所述拨动板上开设有用于容纳柱形永磁材料的拨动槽。

7.根据权利要求1－3任一项所述的柱形永磁材料在线检测装置，其特征在于，所述翻转机构包括升降模组、旋转电机、旋转连接杆和电动夹爪，所述旋转电机纵向升降布置在所述升降模组上，所述旋转连接杆与所述旋转电机传动连接，所述电动夹爪布置在所述旋转电机的输出端，所述电动夹爪上可拆布置有用于夹取柱形永磁材料的夹爪头。