CN114544655B - 用于格架缺陷的自动检测装置 - Google Patents

Abstract

本公开属于核电技术领域，具体涉及一种用于格架缺陷的自动检测装置。本公开通过竖直检测机构中X轴模组，Z轴模组，Y轴模组，智能相机，滑台，旋转支座，第一条形光源的配合，能够对智能相机空间位置的移动和调整，实现对格架栅格单元内侧壁图像的采集，通过侧向检测机构侧移模组和工业相机，环形光源，第二条形光源的配合，实现对定位旋转机构上待测格架外侧侧面的图像的采集，从而高效准确的采集格架内外侧的图像。

Description

用于格架缺陷的自动检测装置

技术领域

本发明属于核电技术领域，具体涉及一种用于格架缺陷的自动检测装置。

背景技术

相关技术中，需要人工对格架的质量进行检查，严重依赖检查人员的经验，发生误检、漏检的几率较大，且检查效率低下，无法对格架产品的质量形成有效的把控，因此，如何提高格架质量检查的效率和准确性，成为亟待解决的问题。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，提供了一种用于格架缺陷的自动检测装置。

根据本公开实施例的一方面，提供一种用于格架缺陷的自动检测装置，所述用于格架缺陷的自动检测装置包括：竖直检测机构，侧向检测机构和定位旋转机构；

所述定位旋转机构用于设置待检测的格架；

所述竖直检测机构包括支撑框架，X轴模组，Z轴模组，Y轴模组，智能相机，滑台，旋转支座，第一条形光源；

所述Y轴模组固定连接在所述支撑框架上，所述X轴模组连接在所述Y轴模组的驱动端，所述Z轴模组连接在所述X轴模组的驱动端，所述智能相机连接在所述滑台的驱动端，所述滑台连接在所述旋转支座的驱动端，所述第一条形光源与所述旋转支座连接，所述旋转支座与所述Z轴模组的驱动端连接；

所述X轴模组能够驱动所述智能相机沿水平X轴方向移动，所述Z轴模组能够驱动所述智能相机沿竖直Z轴方向移动，所述Y轴模组能够驱动所述智能相机沿水平Y轴方向移动；

所述滑台能够驱动所述智能相机沿所述第一方向移动，所述旋转支座能够调节所述智能相机镜头光轴与竖直方向的夹角，所述智能相机用于采集所述定位旋转机构上待测格架各栅格单元内侧面的图像；

侧向检测机构包括侧移模组和工业相机，环形光源，第二条形光源，所述工业相机用于采集所述定位旋转机构上待测格架外侧侧面的图像；

所述工业相机连接在所述侧移模组的驱动端，所述环形光源环绕在所述工业相机的镜头周围，所述第二条形光源与所述侧移模组的驱动端连接，所述侧移模组能够驱动所述第二条形光源和所述工业相机一同沿水平X轴方向移动。

在一种可能的实现方式中，所述侧向检测机构还包括微调滑台和伸缩气缸；

所述工业相机连接在所述微调滑台的驱动端，所述微调滑台连接在所述侧移模组的驱动端，所述微调滑台能够调整所述工业相机在水平Y轴方向的位置；

所述第二条形光源与所述伸缩气缸的伸缩端连接，所述伸缩气缸与所述侧移模组的驱动端连接，所述伸缩气缸能够调整所述第二条形光源在水平Y轴方向的位置。

在一种可能的实现方式中，所述定位旋转机构包括：转台和旋转电机；

所述转台与所述旋转电机的转子连接，所述旋转电机用于驱动所述转台旋转。

在一种可能的实现方式中，所述转台包括：转台内部设置背光源，所述转台上表面的转台面板由透明材料制成，所述转台面板用于放置待检测的格架，所述背光源能够透过所述转台面板对所述转台面板上的格架进行照明。

在一种可能的实现方式中，所述转台上表面设置第一定位块和第二定位块，所述第一定位块和所述第二定位块为L形，用于对待检测的格架的两个对角形成限位。

在一种可能的实现方式中，所述用于格架缺陷的自动检测装置包括多个智能相机，所述多个智能相机呈直线排列，各智能相机镜头的分布与待检测格架的方格的分布相适配，使得每个智能相机镜头能够对准一个栅格单元。

在一种可能的实现方式中，所述格架缺陷的自动检测装置还包括控制器，所述控制器进行以下步骤的控制操作：

步骤100，所述控制器控制竖直检测机构调整智能相机镜头的光轴与竖直方向形成预设夹角，使得相机镜头朝向各栅格单元一侧的内侧壁，之后控制器通过X轴模组，Z轴模组，Y轴模组带动智能相机遍历各栅格单元，采集每个栅格单元内侧壁的图像；

步骤101，所述控制器控制侧向检测机构带动工业相机从格架一个外侧壁的端部开始，每带动工业相机移动一段预设距离后使工业相机暂停预设时长，所述控制器在工业相机暂停的时段内控制工业相机采集一次图像，直至将该外侧壁的图像采集完毕；

所述控制器在拍摄完成格架的该侧面后，控制转台旋转90度，使得各栅格单元的另一侧内侧壁朝向智能相机的镜头，格架的另一侧外侧壁朝向工业相机，重复步骤100和步骤101，直至格架各栅格单元的四个内侧壁和格架的四个外侧壁的图像被采集完毕；

步骤102，根据采集得到的图像进行缺陷识别，并在采集的图像上对存在缺陷的位置进行标识。

本公开的有益效果在于：本公开通过竖直检测机构中X轴模组，Z轴模组，Y轴模组，智能相机，滑台，旋转支座，第一条形光源的配合，能够对智能相机空间位置的移动和调整，实现对格架栅格单元内侧壁图像的采集，通过侧向检测机构侧移模组和工业相机，环形光源，第二条形光源的配合，实现对定位旋转机构上待测格架外侧侧面的图像的采集，从而高效准确的采集格架内外侧的图像。

附图说明

图1是根据一示例性实施例示出的一种用于格架缺陷的自动检测装置的示意图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种用于格架缺陷的自动检测装置的部分部件示意图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种用于格架缺陷的自动检测装置的部分部件示意图。

图4是根据一示例性实施例示出的一种用于格架缺陷的自动检测装置的部分部件示意图。

图5是根据一示例性实施例示出的一种用于格架缺陷的自动检测装置的部分部件示意图。

图6是根据一示例性实施例示出的一种用于格架缺陷的自动检测装置的定位旋转机构示意图。

图7是根据一示例性实施例示出的一种用于格架缺陷的自动检测装置的定位旋转机构示意图。

图8是根据一示例性实施例示出的一种用于格架缺陷的自动检测装置的定位旋转机构示意图。

图中：

1.左支座，2.导轨组件，3.增高垫，4.导轨限位块，5.X轴模组支架，

6.X轴拖链组件，7.X轴模组，8.Z轴拖链组件，9.Z轴模组，10.Y轴模组，

11.Y轴拖链组件，12.右支座，13.智能相机，14.智能相机镜头，

15.相机垫高块，16.相机背板，17.滑台，18.旋转支座，19.滑动底板，

20.条形光源支架，21.第一条形光源，22.侧向检测底板，23.侧移模组，

24.侧移拖链槽，25.侧移拖链，26.工业相机，27.工业相机镜头，

28.相机支架，29.微调支架，30.微调滑台，31.环光源支架，32.环形光源，

33.条形光源，34.条光支架，35.条光移动底板，36.导轨组件，37.伸缩气缸，

38.转台底板，39.转台侧板一，40.第一定位块，41.转台侧板二，

42.转台面板，43.转台侧板三，44.第二定位块，45.转台侧板四，

46.传感器片，47.槽型开关，48.背光源，49.旋转电机。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

图1是根据一示例性实施例示出的一种用于格架缺陷的自动检测装置的示意图。图2是根据一示例性实施例示出的一种用于格架缺陷的自动检测装置的部分部件示意图。图3是根据一示例性实施例示出的一种用于格架缺陷的自动检测装置的部分部件示意图。图4是根据一示例性实施例示出的一种用于格架缺陷的自动检测装置的部分部件示意图。图5是根据一示例性实施例示出的一种用于格架缺陷的自动检测装置的部分部件示意图。

如图1所示，用于格架缺陷的自动检测装置包括：竖直检测机构，侧向检测机构和定位旋转机构，如图1至图5所示，支撑框架可以包括左支座1和右支座12，支撑框架主要由钢板焊接而成，两者组合使用将竖直检测机构零部件固定于其上，形成一个龙门架的三轴结构，实现智能相机在X轴、Y轴、Z轴三个方向的自动移动。

导轨组件2主要用于格架检测时的搬运，翻转，移动等动作。

增高垫3用于X轴模组支架5辅助端滑动的增高支撑。

导轨限位块4固定于导轨组件2的两端，防止模组移动超出范围，作为最终的硬限位。

X轴模组支架5采用铝板加工组成而成，在保证刚度的同时，最大程度减轻本体重量，保证纵向移动顺畅，阻力小；X轴模组支架5主要用于固定X轴拖链组件6、X轴模组7、Z轴拖链组件8、Z轴模组9及其固定件等；

Z轴模组9主要用于固定智能相机13、智能相机镜头14、相机垫高块15、相机背板16、滑台17、旋转支座18、滑动底板19、条形光源支架20、条形光源21等。

所述的Y轴模组10固定于右支架12上，作为Y轴的驱动单轴机器人，其滑块上固定了X轴模组支架5及其上部所有的固定件，保证工作时，X轴模组支架5及其上部所有的固定件整体同步移动。

所述的智能相机13和智能相机镜头14相配套连接，例如可以设置4套智能相机，分别固定于相机垫高块15上，然后整体固定于相机背板16上形成一个四相机整体部件。

所述的滑台17固定于相机背板16背部，左右两端各一个，用于四相机整体部件的微调。

所述的旋转支座18和滑动底板19组成一个角度可转的结构，所述的四相机整体部件固定于旋转支座上，以便后期四相机整体部件的角度调节。

所述的条形光源支架20固定于旋转支座18的两端，所述的条形光源21固定于条形光源支架20上。

所述的侧向检测底板22由整块钢板加工而成，主要用于固定侧移模组23、侧移拖链槽24、侧移拖链25、工业相机26、工业相机镜头27、相机支架28、微调支架29、微调滑台30、环光源支架31、环形光源32、第二条形光源33、条光支架34、条光移动底板35、第二导轨组件36、伸缩气缸37等，使侧向检测机构成为一个模块化机构。

所述的侧移模组23，主要用于侧向工业相机26、工业相机镜头27、相机支架28、微调支架29、微调滑台30、环光源支架31、环形光源32及其附件的侧向移动。

所述的工业相机26固定于相机支架28上，相机支架28固定于微调支架29上，检测时可通过微调支架29对相机进行前后方向微调。

所述的微调支架29通过螺钉固定于微调滑台30上，微调滑台30用于对相机组件的上下微调。

所述的环形光源32固定于环光源支架31上，环光源支架31固定于微调支架29上，整体位于相机正前端，环光与相机镜头同轴，整体与相机的前后位置相对可调。

所述的第二条形光源33，固定于条光支架34上，角度可调；所述的条光支架34固定于条光移动底板35上，条光移动底板35下部固定两组第二导轨组件36，两组第二导轨组件36固定于侧向检测底板22上。

所述的伸缩气缸37固定于侧向检测底板22上，前端连接条光支架34，根据系统需求实现条光整体前后移动功能。

图6是根据一示例性实施例示出的一种用于格架缺陷的自动检测装置的定位旋转机构示意图。图7是根据一示例性实施例示出的一种用于格架缺陷的自动检测装置的定位旋转机构示意图。图8是根据一示例性实施例示出的一种用于格架缺陷的自动检测装置的定位旋转机构示意图。如图6至图8所示，所述的转台底板38与转台侧板一39、转台侧板二41、转台侧板三43、转台侧板四45组成一个盒状结构，所述的背光源48固定于盒状结构内部转台底板38上，盒状结构上部固定转台面板42，转台面板42上部对角固定第一定位块40与第二定位块44，整体形成检测定位转台台面部分，下端固定旋转电机49，盒状结构外部转台底板38上固定传感器片46，配合槽型开关47整体形成定位旋转机构。

控制器可以能够将格架外观检测过程中获取的图像等信号转化为工控机可以识别、分析的数据，所有数据被存储在数据库中。控制器的软件系统能够将视觉系统转化并存储在数据库中的数据进行分析、处理图像识别、分类及缺陷判定，不合格数据系统自动进行标识，并对检测结果统计分析，为质量管理和辅助工艺分析提供数据支撑。并将分析、处理结果展示在“定位格架检测系统软件”的界面上，供操作人员进一步分析、处理。软件系统除了可以自动记录、分析外观检测数据，还支持人工录入检测数据和参与统计分析。

竖直检测机构主体由X轴、Y轴、Z轴等组成，主要用来驱动4个并排的智能相机，间距四个格栅单元整体移动，检测格架的内条带内壁的飞溅缺陷。4组智能相机工作时角度大致为与竖直方向呈30°的姿态，相机及光源调整模块用于调整智能相机4组的位置和姿态，方便项目调试。背光源用于辅助智能相机4组检测格架内壁的飞溅缺陷，在合适的背光源的辅助下，飞溅特征可以被智能相机拍摄的非常清晰；由于格架内部每个方格都有4个壁面，这四个壁面都可能存在飞溅特征，所以这4个壁面都必须检测，此时每一个面检测完成后，定位旋转机构旋转90度，重复之前的检测动作，直至四个内壁面全部检测完成；根据格架不同种类的需求，相机视野每次只能拍摄清楚内壁面的一面，因此需要借助外部上下料机构，例如机械手对格架进行翻面操作，然后继续进行四个内壁面的检测。

侧向检测机构设计有1个工业相机，用于检测外条带；配备3套光源，分别是条形光源和环形光源和背光源；不同的光源用于检测不同的对象。其中条形光源由条光支架进行支撑，环形光源由环光支架进行支撑，条光支架、环光支架都可以很方便调整光源的位置和姿态，背光源用于格架底部整体打光；条形光源与工业相机的配合，适合检测格架四侧外条带上的编号刻字、划痕、焊缝长度、导向翼的线性度等检测对象，而环形光源适合检测烟熏色、氧化色、脏污、焊接质量等检测对象。由于上述检测内容都是需要从格架的侧面检测，且由于工业相机拍照格架的时间特别短，大约2ms毫秒即可拍照一次，所以侧向检测机构检测外条带模块可以使用一个工业相机，配合定位旋转机构的旋转，检测完所有格架每个侧面的上述检测对象。正常工作时，定位旋转机构配置漫反射传感器，其作用是检测定位旋转台上是否放有正在检测的格架。

在一种应用示例中，本公开的自动检测装置A的具体检测过程如下：

a外部上下料机构上料一只格架至定位旋转机构的定位面上；

b自动检测装置A的竖直检测机构带动智能相机4组呈“S”形遍历格架内部所有方格，检测并记录每个方格第1个壁面的飞溅情况，同时侧向检测机构带动工业相机分段拍摄格架的侧面；具体工艺如下：在相机拍摄检测过程中，直线模组每移动一节相机一个有效视野范围后暂停，暂停期间，相机配合条形光源、环形光源分别拍照检测一次，之后，直线模组继续前进一节。直至拍摄完成格架的一个侧面。

c旋转电机旋转90°。

d切换检测面后，自动检测装置A的竖直检测机构再次带动智能相机4组呈“S”形遍历格架内部所有方格，检测并记录每个方格第2个壁面的飞溅情况。

e重复第b步、c步和第d步，检测并记录每个方格第3、第4个壁面的飞溅情况和侧面缺陷。

待上述步骤检测完成后，外部上下料机构还需要将格架朝上的这一面，经翻转180°后朝下，并放置到定位旋转面上，再重复上述a～f的步骤进行检测一遍，其中外条带检测可不用进行，也可同步进行二次复检，不影响节拍。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (4)

1.一种用于格架缺陷的自动检测装置，其特征在于，所述用于格架缺陷的自动检测装置包括：竖直检测机构，侧向检测机构和定位旋转机构；

所述定位旋转机构用于设置待检测的格架；

所述竖直检测机构包括支撑框架，X轴模组，Z轴模组，Y轴模组，智能相机，滑台，旋转支座，第一条形光源；

所述Y轴模组固定连接在所述支撑框架上，所述X轴模组连接在所述Y轴模组的驱动端，所述Z轴模组连接在所述X轴模组的驱动端，所述智能相机连接在所述滑台的驱动端，所述滑台连接在所述旋转支座的驱动端，所述第一条形光源与所述旋转支座连接，所述旋转支座与所述Z轴模组的驱动端连接；

所述X轴模组能够驱动所述智能相机沿水平X轴方向移动，所述Z轴模组能够驱动所述智能相机沿竖直Z轴方向移动，所述Y轴模组能够驱动所述智能相机沿水平Y轴方向移动；

所述滑台能够驱动所述智能相机沿所述第一方向移动，所述旋转支座能够调节所述智能相机镜头光轴与竖直方向的夹角，所述智能相机用于采集所述定位旋转机构上待测格架各栅格单元内侧面的图像；

侧向检测机构包括侧移模组和工业相机，环形光源，第二条形光源，所述工业相机用于采集所述定位旋转机构上待测格架外侧侧面的图像；

所述工业相机连接在所述侧移模组的驱动端，所述环形光源环绕在所述工业相机的镜头周围，所述第二条形光源与所述侧移模组的驱动端连接，所述侧移模组能够驱动所述第二条形光源和所述工业相机一同沿水平X轴方向移动；

所述侧向检测机构还包括微调滑台和伸缩气缸；

所述工业相机连接在所述微调滑台的驱动端，所述微调滑台连接在所述侧移模组的驱动端，所述微调滑台能够调整所述工业相机在水平Y轴方向的位置；

所述第二条形光源与所述伸缩气缸的伸缩端连接，所述伸缩气缸与所述侧移模组的驱动端连接，所述伸缩气缸能够调整所述第二条形光源在水平Y轴方向的位置；

所述用于格架缺陷的自动检测装置包括多个智能相机，所述多个智能相机呈直线排列，各智能相机镜头的分布与待检测格架的方格的分布相适配，使得每个智能相机镜头能够对准一个栅格单元；

所述格架缺陷的自动检测装置还包括控制器，所述控制器进行以下步骤的控制操作：

步骤100，所述控制器控制竖直检测机构调整智能相机镜头的光轴与竖直方向形成预设夹角，使得相机镜头朝向各栅格单元一侧的内侧壁，之后控制器通过X轴模组，Z轴模组，Y轴模组带动智能相机遍历各栅格单元，采集每个栅格单元内侧壁的图像；

步骤101，所述控制器控制侧向检测机构带动工业相机从格架一个外侧壁的端部开始，每带动工业相机移动一段预设距离后使工业相机暂停预设时长，所述控制器在工业相机暂停的时段内控制工业相机采集一次图像，直至将该外侧壁的图像采集完毕；

所述控制器在拍摄完成格架的该侧面后，控制转台旋转90度，使得各栅格单元的另一侧内侧壁朝向智能相机的镜头，格架的另一侧外侧壁朝向工业相机，重复步骤100和步骤101，直至格架各栅格单元的四个内侧壁和格架的四个外侧壁的图像被采集完毕；

步骤102，根据采集得到的图像进行缺陷识别，并在采集的图像上对存在缺陷的位置进行标识。

2.根据权利要求1所述的用于格架缺陷的自动检测装置，其特征在于，所述定位旋转机构包括：转台和旋转电机；

所述转台与所述旋转电机的转子连接，所述旋转电机用于驱动所述转台旋转。

3.根据权利要求2所述的用于格架缺陷的自动检测装置，其特征在于，所述转台包括：转台内部设置背光源，所述转台上表面的转台面板由透明材料制成，所述转台面板用于放置待检测的格架，所述背光源能够透过所述转台面板对所述转台面板上的格架进行照明。

4.根据权利要求2所述的用于格架缺陷的自动检测装置，其特征在于，所述转台上表面设置第一定位块和第二定位块，所述第一定位块和所述第二定位块为L形，用于对待检测的格架的两个对角形成限位。