CN114755245A - 一种铝合金管件表面状态自动检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铝合金管件表面状态自动检测系统。所述铝合金管件表面状态自动检测系统，包括：支座，所述支座的顶部安装有第一支撑滚轮组；旋转机构，所述旋转机构包括旋转电机和夹持机构，所述旋转电机固定安装在所述支座上，所述旋转电机的轴端与所述夹持机构固定连接。本发明提供的铝合金管件表面状态自动检测系统，将管体安装在旋转机构上，为管体检测的过程中提供旋钮动力的支持，检测时通过第一表面检测机构和第二表面检测机构能够同时对管体的内表面和外表面进行画面的采集，配合移动机构方便在管件的不同点位进行检测，使得检测铝合金管件内外圆表面的划痕异常状态范围更全面，方便对检测结果进行记录和储存。

Description

一种铝合金管件表面状态自动检测系统

技术领域

本发明涉及管件加工技术领域，尤其涉及一种铝合金管件表面状态自动检测系统。

背景技术

数控内外圆磨床用于旋压管、冷拔钢管等精密管件的内孔磨削，去除划痕，及外圆修磨、抛光，加工管长1500mm-6000mm，直径φ300-φ800mm，内外表面的平滑程度和工件表面划伤情况决定着加工的质量，由于通过数控内外磨床加工出的铝合金管件内外圆修磨件要出口到海外，质量要求非常高，因而必须确保该加工件的表面符合标准。

对于外圆而言，可以通过人工肉眼较好的观测外表面的情况，但是对于长度接近1500mm，直径为300mm的管件而言，很难通过肉眼观测到管壁内径表面的平滑度，而且人工受作业人员劳动强度和自身情绪的影响，很难保证每一个检测过得加工件完全符合质量标准，存在较大的质量隐患。

在现有技术中，现有的铝合金管件表面状态的检测多为人工进行肉眼识别和检测，检测的结构一方面受到人为因素的影响，另一方面不方便对检测后的结果进行记录和储存，如何自动且全面的对铝合金管件表面状态进行检测有待研究和开发。

因此，有必要提供一种铝合金管件表面状态自动检测系统解决上述技术问题。

发明内容

本发明提供一种铝合金管件表面状态自动检测系统，解决了人工对管件表面检测检测后不方便对结果进行记录的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的铝合金管件表面状态自动检测系统，包括：支座，所述支座的顶部安装有第一支撑滚轮组；旋转机构，所述旋转机构包括旋转电机和夹持机构，所述旋转电机固定安装在所述支座上，所述旋转电机的轴端与所述夹持机构固定连接；管体，所述管体的一端夹持安装在所述夹持机构上；移动机构，所述移动机构包括移动电机、移动丝杆和移动滑台，所述移动电机固定安装在所述支座上，所述移动电机的轴端与所述移动丝杆固定连接，所述移动丝杆上螺纹安装有移动滑台；第一表面检测机构，所述第一表面检测机构包括安装套管、第一锁紧螺丝、伸缩轴和图像采集相机，所述安装套管固定安装在所述移动滑台上，所述安装套管上螺纹安装有第一锁紧螺丝，所述安装套管上安装有伸缩轴，所述第一锁紧螺丝的轴端抵接安装在所述伸缩轴上，所述伸缩轴上固定安装有图像采集相机；第二表面检测机构，所述第二表面检测机构固定安装于所述移动滑台上，所述第二表面检测机构的结构与所述第一表面检测机构的结构相同，且安装位置不同，分别用于对所述管体的内表面和外表面进行表面状态的检测。

优选的，所述支座上固定安装有安装架，所述安装架上安装有抬升机构，所述抬升机构包括伸缩件和抬升板，所述伸缩件固定安装在所述支座上，所述伸缩轴的轴端与所述抬升板固定连接，所述抬升板上安装有弹性伸缩件，所述弹性伸缩件的活动端固定安装有驱动机构，所述驱动机构包括连接架、驱动电机和驱动滚轮，所述连接架固定安装在所述弹性伸缩件的活动端，所述连接架上固定安装有驱动电机，所述驱动电机的轴端固定安装有驱动滚轮，所述驱动滚轮的表面与所述管体的表面传动连接。

优选的，所述安装架上开设有限位滑槽，所述抬升板上固定安装有限位滑轴，所述限位滑轴滑动安装在所述限位滑槽上。

优选的，所述支座上固定安装有对位挡架，所述对位挡架为环形结构，所述管体抵接安装在所述对位挡架上。

优选的，所述抬升板上固定安装有第二支撑滚轮组，所述第二支撑滚轮组由四个呈矩形阵列分布的橡胶轮组成。

优选的，所述第二支撑滚轮组安装在所述驱动机构的外侧，所述第二支撑滚轮组抵接安装在所述管体上。

优选的，所述驱动滚轮采用橡胶轮，并且驱动滚轮的表面设置有波纹防滑凹槽。

优选的，所述移动滑台滑动安装在所述支座上，所述第一表面检测机构与所述第二表面检测机构平行安装在所述移动滑台上。

优选的，所述伸缩轴的表面与所述安装套管的内表面滑动连接，并且伸缩轴与所述管体在同一轴线上。

优选的，所述第一表面检测机构的检测端朝向所述管体管件的内表面所述第二表面检测机构的检测端朝向所述管体管件的外表面。

与相关技术相比较，本发明提供的铝合金管件表面状态自动检测系统具有如下有益效果：

本发明提供一种铝合金管件表面状态自动检测系统，将管体安装在旋转机构上，为管体检测的过程中提供旋钮动力的支持，检测时通过第一表面检测机构和第二表面检测机构能够同时对管体的内表面和外表面进行画面的采集，配合移动机构方便在管件的不同点位进行检测，使得检测铝合金管件内外圆表面的划痕异常状态范围更全面，方便对检测结果进行记录和储存。

附图说明

图1为本发明提供的铝合金管件表面状态自动检测系统的第一实施例的结构示意图；

图2为图1所示的整体的俯视图；

图3为图1所示的移动滑台部分的三维图；

图4为本发明提供的铝合金管件表面状态自动检测系统的第二实施例的结构示意图；

图5为图4所示的A部放大示意图；

图6为图5所示的弹性伸缩件部分的结构示意图；

图7为本发明提供的铝合金管件表面状态自动检测系统在多点位内表面检测后的采集画面。

图中标号：

1、支座，110、第一支撑滚轮组，120、安装架，121、限位滑槽，130、对位挡架；

2、旋转机构，21、旋转电机，22、夹持机构；

3、管体；

4、移动机构，41、移动电机，42、移动丝杆，43、移动滑台；

5、第一表面检测机构，51、安装套管，52、第一锁紧螺丝，53、伸缩轴，54、图像采集相机；

6、第二表面检测机构；

7、滑台机构，71、固定滑台，72、活动滑台，73、第二锁紧螺丝；

8、抬升机构，81、伸缩件，82、抬升板，83、限位滑轴；

9、弹性伸缩件，91、驱动机构，911、连接架，912、驱动电机，913、驱动滚轮，92、第二支撑滚轮组。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

第一实施例：

请结合参阅图1、图2和图3，其中，图1为本发明提供的铝合金管件表面状态自动检测系统的第一实施例的结构示意图；图2为图1所示的整体的俯视图；图3为图1所示的移动滑台部分的三维图。

一种铝合金管件表面状态自动检测系统，包括：支座1，所述支座1的顶部安装有第一支撑滚轮组110；旋转机构2，所述旋转机构2包括旋转电机21和夹持机构22，所述旋转电机21固定安装在所述支座1上，所述旋转电机21的轴端与所述夹持机构22固定连接；管体3，所述管体3的一端夹持安装在所述夹持机构22上；移动机构4，所述移动机构4包括移动电机41、移动丝杆42和移动滑台43，所述移动电机41固定安装在所述支座1上，所述移动电机41的轴端与所述移动丝杆42固定连接，所述移动丝杆42上螺纹安装有移动滑台43；第一表面检测机构5，所述第一表面检测机构5包括安装套管51、第一锁紧螺丝52、伸缩轴53和图像采集相机54，所述安装套管51固定安装在所述移动滑台43上，所述安装套管51上螺纹安装有第一锁紧螺丝52，所述安装套管51上安装有伸缩轴53，所述第一锁紧螺丝52的轴端抵接安装在所述伸缩轴53上，所述伸缩轴53上固定安装有图像采集相机54；第二表面检测机构6，所述第二表面检测机构6固定安装于所述移动滑台43上，所述第二表面检测机构6的结构与所述第一表面检测机构5的结构相同，且安装位置不同，分别用于对所述管体3的内表面和外表面进行表面状态的检测。

将管体3安装在旋转机构2上，为管体3检测的过程中提供旋钮动力的支持，检测时通过第一表面检测机构5和第二表面检测机构6能够同时对管体3的内表面和外表面进行画面的采集，配合移动机构4方便在管件的不同点位进行检测，使得检测铝合金管件内外圆表面的划痕异常状态范围更全面。

所述移动滑台43滑动安装在所述支座1上，所述第一表面检测机构5与所述第二表面检测机构6平行安装在所述移动滑台44上。

移动滑台43在移动电机41的动力支持下方便在支座1上稳定的移动调节，移动滑台43在移动的过程中能够同步带动，第一表面检测机构5和第二表面检测机构6进行移动，方便对检测的点位进行调节，检测点位调节的过程中，管体3保持静止的状态；

检测点位调节结束后，关闭移动电机41，保持第一表面检测机构5和第二表面检测机构6静止，启动旋转电机21，旋转电机21通过夹持机构22带动管体3进行旋转调节，为内外表面的检测提供转动支持，表面检测时更加全面。

旋转电机21、移动电机41均采用步进电机，使用时配备电源设备和控制设备。

铝合金管件表面状态自动检测系统采用铝合金管件内外圆的自转+图像采集相机54的直线运动，实现对整个铝合金管件内外圆柱内外表面的全方位扫描，可以清楚无误的捕捉到加工件表面的划痕、凹陷和铁屑等异物的表面加工异常。

图像采集相机54整体由线阵相机、光源和镜头组成，整个管内件内表面的采集相当于把管内件的圆柱表面变为宽度为圆柱体直径*圆周率，长度为圆柱体的高度，系统由于视野大小的影响，对整个内表面的采集分为几次完成，最终形成内表面的完整图像。

考虑到管内外表面的具体形态不同，管内表面划痕状态，图像采集相机54采用一个线阵相机+低角度的光源组合的方式，管外表面划痕状态同样采用一个线阵相机+低角度光源组合的方式。

所述伸缩轴53的表面与所述安装套管51的内表面滑动连接，并且伸缩轴53与所述管体3在同一轴线上。

第一锁紧螺丝52拧紧时方便对伸缩轴53进行锁紧定位；

第一锁紧螺丝52拧松时，方便对伸缩轴53的安装和拆卸。

所述第一表面检测机构5的检测端朝向所述管体3管件的内表面所述第二表面检测机构6的检测端朝向所述管体3管件的外表面。

夹持机构22采用现有的管材夹具，安装在旋转电机21的轴端，在管体3安装后，通过旋转电机21方便带动管体3进行旋转调节。

在可选的方式中，图像采集相机54的输出端配备有数据处理装置，数据处理装置采用自研发图像加速器，确保服务器的高容错性和高可用性，同时为了便于系统能够快速的实现表面划痕的自动识别服务器配置采用下列配置标准：

CPU：至强4核2.13 2块

内存：16G DDR3双通道

硬盘：2T SAS盘

网卡：双千兆网卡

电源功率：500W

工作电压：110-220V。

本发明提供的铝合金管件表面状态自动检测系统的核心是识别加工件内外表面的划痕、凹陷等加工异常的自动识别，由于图像采集通过径向移动实现，也就是一次完整的采集需要记录每一张图像所在的空间坐标，因而系统通过步进电机以及图像自身的二维图像坐标，实现记录每一个故障位置的空间坐标，实现检修人员对于故障的精准查找与消除；

由于要测量范围是φ300-φ800mm管径支，因而在相机镜头到加工件固定位置，触发相机采集管径內圆直径，根据该尺寸，控制镜头焦距，以取得最佳图像以及视野。

对于划痕及凹陷等故障的识别

系统利用CCD相机结合远心镜头以及低角度蓝色光源，清晰的捕捉到内外表面的划痕等异常图像，识别系统顺序扫描传入的新图片，首先对原始图像进行一系列变换，然后特征匹配，或利用机器学习技术以及异常特征提取等算法对加工件内表面状况的识别，通过图像识别的方法，识别表面故障，同时系统将故障图像与空间坐标完全绑定，通过多线程的方式识别并记录相机采集到的图像，在系统跑完整个检修流程后，将识别结果发送给检修人员确认故障，一次检修结束。

本发明提供的铝合金管件表面状态自动检测系统的工作原理如下：

使用时，优先将需要检测的管体3安装在夹持机构22上；

启动移动机构4，移动机构4带动第一表面检测机构5和第二表面检测机构6同时移动且分别对准管体3的内表面和外表面；

启动第一表面检测机构5和第二表面检测机构66，启动旋转电机21，管体3开始旋转检测，实现第一点位的检测，检测完成后，关闭旋转电机21；

再次启动移动机构4，对检测点位进行调节，进入下一点位的检测，重复已上操作即可，完成对管体3上的多点位进行检测。

与相关技术相比较，本发明提供的铝合金管件表面状态自动检测系统具有如下有益效果：

将管体3安装在旋转机构2上，为管体3检测的过程中提供旋钮动力的支持，检测时通过第一表面检测机构5和第二表面检测机构6能够同时对管体3的内表面和外表面进行画面的采集，配合移动机构4方便在管件的不同点位进行检测，使得检测铝合金管件内外圆表面的划痕异常状态范围更全面，方便对检测结果进行记录和储存。

第二实施例：

请参阅图4、图5和图6，由于管件端面在夹持的过程中，部分表面无法被检测到，导致管件安装检测时存在一定的缺陷，影响管件整体的故障和缺陷检测质量，为了更全面的对管件表面进行检测，还提供另一种铝合金管件表面状态自动检测系统，还包括：

所述支座1上固定安装有安装架120，所述安装架120上安装有抬升机构8，所述抬升机构8包括伸缩件81和抬升板82，所述伸缩件81固定安装在所述支座1上，所述伸缩轴81的轴端与所述抬升板82固定连接，所述抬升板82上安装有弹性伸缩件9，所述弹性伸缩件9的活动端固定安装有驱动机构91，所述驱动机构91包括连接架911、驱动电机912和驱动滚轮913，所述连接架911固定安装在所述弹性伸缩件9的活动端，所述连接架911上固定安装有驱动电机912，所述驱动电机912的轴端固定安装有驱动滚轮913，所述驱动滚轮913的表面与所述管体3的表面传动连接。

采用抬升结构代替夹持结构，管体3的端面在安装和检测时不受任何的遮挡，使得第一表面检测机构5和第二表面检测机构6能够横穿管体3的内部进行全面的检测，同时检测时能够保障管体3正常的旋转调节，为设备检测的全面性提供保障。

所述安装架120上开设有限位滑槽121，所述抬升板82上固定安装有限位滑轴83，所述限位滑轴83滑动安装在所述限位滑槽121上。

限位滑轴83通过与限位滑槽121的限位支撑为抬升板82的升降调节提供辅助支撑，保障抬升板82升降调节的稳定性。

伸缩件81可以为电动伸缩杆和液压伸缩杆，优选液压伸缩杆，使用时配备现有的液压设备和控制设备，为抬升板82提供稳定的升降动力来源。

所述支座1上固定安装有对位挡架130，所述对位挡架130为环形结构，所述管体3抵接安装在所述对位挡架130上。

对位挡架130的环形结构与管体3的结构相适配，允许第一表面检测机构5和第二表面检测机构6的正常穿行，只对管体3的一端进行抵接限位，使得第一表面检测机构5和第二表面检测机构6能够在管体3上正常的穿行检测。

所述抬升板82上固定安装有第二支撑滚轮组92，所述第二支撑滚轮组92由四个呈矩形阵列分布的橡胶轮组成。

所述第二支撑滚轮组92安装在所述驱动机构91的外侧，所述第二支撑滚轮组92抵接安装在所述管体3上。

第一支撑滚轮组110的结构与所述第二支撑滚轮组92的结构相同，一个安装在支座1上，另一个安装在抬升板82上；

第一支撑滚轮组110用于对管体3提供支撑，且管体3能够在第一支撑滚轮组110上方转动调节；

第二支撑滚轮组92用于对管体3的顶部提供抵接限位，配合第一支撑滚轮组110对管体3形成包围式的结构。

所述驱动滚轮913采用橡胶轮，并且驱动滚轮913的表面设置有波纹防滑凹槽。

橡胶轮在与管体3的表面抵接时，橡胶轮挤压且形成局部面接触，使得橡胶轮在滚动时能够稳定的带动管体3进行转动调节；

波纹防滑凹槽为连接出增加摩擦，使得管体3旋转更加稳定。

本发明提供的第二实施例的工作原理：

使用时，启动伸缩件81，伸缩件81带动抬升板82整体向上移动，为管体3的安装提供空间；

管体3安装在第一支撑滚轮组110上，再次启动伸缩件81，伸缩件81带动抬升板82整体向下移动，抬升板82通过弹性伸缩件9带动驱动机构91向下移动且抵接在管体3的外表面，且第二支撑滚轮组92对接在管体3的上方，实现对管体3的限位；

启动驱动电机912，驱动电机912带动驱动滚轮913转动，驱动滚轮913带动管体3旋转，为管体3提供稳定的旋转动力来源。

本发明提供的第二实施例的有益效果：

采用抬升结构代替夹持结构，管体3的端面在安装和检测时不受任何的遮挡，使得第一表面检测机构5和第二表面检测机构6能够横穿管体3的内部进行全面的检测，同时检测时能够保障管体3正常的旋转调节，为设备检测的全面性提供保障。

进一步的，所述移动滑台43的顶部安装有至少两组滑台机构7，所述滑台机构7包括固定滑台71、活动滑台72和第二锁紧螺丝73，所述固定滑台71固定安装在所述移动滑台43上，所述固定滑台71上滑动安装有活动滑台72，所述活动滑台72上螺纹安装有第二锁紧螺丝73，所述第二锁紧螺丝73的轴端抵接安装在所述固定滑台71上，所述第一表面检测机构5安装在一组所述滑台机构7上，所述第二表面检测机构6安装在另一组所述滑台机构7上。

通过将第一表面检测机构5和第二表面检测机构6单独安装在可活动的滑台机构7上，方便对第一表面检测机构5和第二表面检测机构6的使用位置进行单独的调节和控制，以满足不同尺寸的管件的检测需求。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种铝合金管件表面状态自动检测系统，其特征在于，包括：

支座，所述支座的顶部安装有第一支撑滚轮组；

旋转机构，所述旋转机构包括旋转电机和夹持机构，所述旋转电机固定安装在所述支座上，所述旋转电机的轴端与所述夹持机构固定连接；

管体，所述管体的一端夹持安装在所述夹持机构上；

移动机构，所述移动机构包括移动电机、移动丝杆和移动滑台，所述移动电机固定安装在所述支座上，所述移动电机的轴端与所述移动丝杆固定连接，所述移动丝杆上螺纹安装有移动滑台；

第一表面检测机构，所述第一表面检测机构包括安装套管、第一锁紧螺丝、伸缩轴和图像采集相机，所述安装套管固定安装在所述移动滑台上，所述安装套管上螺纹安装有第一锁紧螺丝，所述安装套管上安装有伸缩轴，所述第一锁紧螺丝的轴端抵接安装在所述伸缩轴上，所述伸缩轴上固定安装有图像采集相机；

第二表面检测机构，所述第二表面检测机构固定安装于所述移动滑台上，所述第二表面检测机构的结构与所述第一表面检测机构的结构相同，且安装位置不同，分别用于对所述管体的内表面和外表面进行表面状态的检测。

2.根据权利要求1所述的铝合金管件表面状态自动检测系统，其特征在于，所述支座上固定安装有安装架，所述安装架上安装有抬升机构，所述抬升机构包括伸缩件和抬升板，所述伸缩件固定安装在所述支座上，所述伸缩轴的轴端与所述抬升板固定连接，所述抬升板上安装有弹性伸缩件，所述弹性伸缩件的活动端固定安装有驱动机构，所述驱动机构包括连接架、驱动电机和驱动滚轮，所述连接架固定安装在所述弹性伸缩件的活动端，所述连接架上固定安装有驱动电机，所述驱动电机的轴端固定安装有驱动滚轮，所述驱动滚轮的表面与所述管体的表面传动连接。

3.根据权利要求2所述的铝合金管件表面状态自动检测系统，其特征在于，所述安装架上开设有限位滑槽，所述抬升板上固定安装有限位滑轴，所述限位滑轴滑动安装在所述限位滑槽上。

4.根据权利要求2所述的铝合金管件表面状态自动检测系统，其特征在于，所述支座上固定安装有对位挡架，所述对位挡架为环形结构，所述管体抵接安装在所述对位挡架上。

5.根据权利要求4所述的铝合金管件表面状态自动检测系统，其特征在于，所述抬升板上固定安装有第二支撑滚轮组，所述第二支撑滚轮组由四个呈矩形阵列分布的橡胶轮组成。

6.根据权利要求5所述的铝合金管件表面状态自动检测系统，其特征在于，所述第二支撑滚轮组安装在所述驱动机构的外侧，所述第二支撑滚轮组抵接安装在所述管体上。

7.根据权利要求6所述的铝合金管件表面状态自动检测系统，其特征在于，所述驱动滚轮采用橡胶轮，并且驱动滚轮的表面设置有波纹防滑凹槽。

8.根据权利要求1所述的铝合金管件表面状态自动检测系统，其特征在于，所述移动滑台滑动安装在所述支座上，所述第一表面检测机构与所述第二表面检测机构平行安装在所述移动滑台上。

9.根据权利要求1所述的铝合金管件表面状态自动检测系统，其特征在于，所述伸缩轴的表面与所述安装套管的内表面滑动连接，并且伸缩轴与所述管体在同一轴线上。

10.根据权利要求9所述的铝合金管件表面状态自动检测系统，其特征在于，所述第一表面检测机构的检测端朝向所述管体管件的内表面所述第二表面检测机构的检测端朝向所述管体管件的外表面。

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