CN115656193A - 一种用于圆柱体工件内部检测的机器人视觉检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于圆柱体工件内部检测的机器人视觉检测装置，主要涉及视觉检测领域。一种用于圆柱体工件内部检测的机器人视觉检测装置，包括输送机检测架以及控制器，所述输送机包括架体，所述架体两侧分别设置一组输送带，其中一组所述输送带可向另一组输送带靠近或远离，两组所述输送带同步运行；所述架体中部下方设置下顶升架，所述下顶升架上设置下夹具组，所述下顶升架上方设置上夹紧架，所述上夹紧架底部设置上夹具组；所述检测架包括升降架、滑动臂以及摆动臂。本发明的有益效果在于：本发明能够实现工业相机固定位对圆柱体工件内部的检测，检测精度高、检测效率快。

Description

一种用于圆柱体工件内部检测的机器人视觉检测装置

技术领域

本发明主要涉及视觉检测领域，具体是一种用于圆柱体工件内部检测的机器人视觉检测装置。

背景技术

缸体、套筒等以内圆周面为工作面的零件，其内圆周面要保持足够的精度以及表面质量。但是由于这些工件重点检验的内圆周面处于工件内部，因而在进行质量检测时，几乎都需要将工业相机置入其中并辅以工件转动才能够完成，但是这种操作将伴随着工业相机的移动，工业相机的对焦、调试将成为一个难题，导致检测过程中的图像清晰度无法保证，从而影响检测精度。并且该种检测方法附加了工业相机的移动，增加了检测过程中的多余动作，对于检测的稳定性以及检测效率都是负担。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种用于圆柱体工件内部检测的机器人视觉检测装置，它能够实现工业相机固定位对圆柱体工件内部的检测，检测精度高、检测效率快。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种用于圆柱体工件内部检测的机器人视觉检测装置，包括输送机检测架以及控制器，所述输送机包括架体，所述架体两侧分别设置一组输送带，其中一组所述输送带可向另一组输送带靠近或远离，两组所述输送带同步运行，所述架体一侧设置用于驱动两组输送带的伺服驱动机构；所述输送带具有受到伺服驱动机构驱动的主动辊以及另一端的从动辊，所述输送带张紧在主动辊与从动辊之间，所述架体两侧线性设置若干支撑辊，所述支撑辊分别与两组输送带相适应；所述架体中部下方设置下顶升架，所述下顶升架上设置下夹具组，所述下顶升架上方设置上夹紧架，所述上夹紧架底部设置上夹具组，所述下夹具组与上夹具组均位于两组输送带之间；所述下夹具组与上夹具组均包括夹具架以及至少一个夹具机构，所述夹具机构包括主支撑杆以及主支撑杆一端铰接的两个支杆，所述主支撑杆前端设置内滑轮，两个所述支杆前端均设置支撑滑轮，所述主支撑杆前端侧面设置长槽，所述长槽内滑动设置滑轮块，所述滑轮块与长槽之间设置弹簧，所述滑轮块上设置活动轮，两个所述支撑滑轮与活动轮之间张紧有贴合带，至少一个所述夹具机构的活动轮上设置驱动电机；所述检测架包括升降架、滑动臂以及摆动臂，所述滑动臂水平设置在升降架顶部，所述滑动臂上设置平移驱动机构，所述平移驱动机构上设置摆动台，所述摆动臂与摆动台铰接，所述摆动台上设置摆动驱动机构，所述摆动臂上设置伸缩滑动机构，所述伸缩滑动机构前端设置安装座，所述安装座上设置转动台，所述安装座内设置用于驱动转动台转动的转动驱动机构，所述转动台上设置检测相机。

所述架体一侧设置若干滑轨，所述滑轨上滑动配合有活动架，其中一侧的支撑辊即设置在活动架顶部，其中一组的所述输送带的主动辊与从动辊即转动安装在活动架的两端，两个所述主动辊之间同轴连接伸缩连杆，所述架体与活动架之间设置推动机构。

所述伸缩连杆包括与两个主动辊分别固定连接的插杆以及筒杆，所述插杆上具有固定的连接键，所述筒杆上具有与连接键相配合的键槽，通过所述插杆与筒杆的滑动配合，可以使伸缩连杆伸长或缩短。

所述支撑辊呈倾斜设置在架体两侧，两侧的支撑辊呈“V”型结构。

所述输送带上呈线性均匀设置若干限位块，两组所述输送带上的限位块相对应。

所述输送带顶面为粗糙结构。

所述伸缩滑动机构包括设置在摆动臂上的伸缩滑轨以及滑轨之间的伸缩丝杠，所述伸缩丝杠端部设置伸缩伺服电机，所述安装座底部设置与伸缩滑轨滑动配合的滑块以及与伸缩丝杠相配合的丝杠螺母。

所述转动台内设置内啮合齿，所述转动台内腔内设置转动台电机，所述转动台电机为伺服电机，所述转动台电机的电机轴上安装与内啮合齿啮合的驱动齿轮。

对比现有技术，本发明的有益效果是：

本发明通过输送带将以内筒面为工作面的工件进行输送，在输送带中部安装上下夹具对工件外圆进行夹取，并驱动工件转动。利用检测架的调整，使检测相机在斜上方对工件内筒进行倾斜取证，从而将工件的内筒图像进行读取，最终实现工件内筒图像的全拼接，在控制器内完成工件内筒质量的检验。

本装置结构简单，不需要将检测相机置入工件内部即可完成图像数据的记录，提高了工作效率，杜绝了检测相机因为移动而导致的瞬间图像模糊问题，提高了检测效率。

本装置实现了工件的流水线检验，减少了检测中因为检测相机移动而带来的多余动作，提高了检测效率。

附图说明

附图1是本发明第一立体视角结构示意图；

附图2是本发明第二立体视角结构示意图；

附图3是本发明俯视视角结构示意图；

附图4是本发明左视视角结构示意图；

附图5是本发明检测架结构示意图；

附图6是本发明上夹具组结构示意图；

附图7是本发明夹具组夹取状态参考图；

附图8是本发明转动台结构示意图；

附图9是本发明A部局部放大结构示意图；

附图10是本发明B部局部放大结构示意图。

附图中所示标号：1、输送机；2、检测相机；3、检测架；5、夹具机构；11、架体；12、输送带；13、伺服驱动机构；14、主动辊；15、从动辊；16、支撑辊；17、滑轨；18、活动架；19、伸缩连杆；20、插杆；21、筒杆；22、限位块；30、升降架；31、滑动臂；32、摆动臂；33、平移驱动机构；34、摆动台；35、摆动驱动机构；36、伸缩滑动机构；37、安装座；38、转动台；39、转动驱动机构；41、下顶升架；42、下夹具组；43、上夹紧架；44、上夹具组；45、夹具架；51、主支撑杆；52、支杆；53、内滑轮；54、支撑滑轮；55、长槽；56、滑轮块；57、弹簧；58、活动轮；59、贴合带；60、驱动电机；361、伸缩滑轨；362、伸缩丝杠；363、伸缩伺服电机；381、内啮合齿；382、转动台电机。

具体实施方式

结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

如图1-10所示，本发明一种用于圆柱体工件内部检测的机器人视觉检测装置，包括输送机1、检测架3以及控制器，所述输送机1用于对工件进行输送，其中工件的内筒中线与输送方向平行。所述检测架3可实现升降、摆动以及角度调节等功能，从而实现对于检测相机2的位置调节，实现检测相机2在斜上方对筒体内部的倾斜拍摄。随着筒体工件的转动，可以实现检测相机2对筒体内全方位的图像取景，从而完成筒体内的表面质量检验。

所述输送机1包括架体11，所述架体11两侧分别设置一组输送带12，所述输送带12顶面为粗糙结构，可以在避免划伤工件的前提下，提高与工件之间的摩擦力，保障工件的稳定输送。其中一组所述输送带12可向另一组输送带12靠近或远离，两组所述输送带12同步运行。通过其中一组输送带12的位移，可以实现两组输送带12之间距离的调节，从而适应不同直径工件的输送要求。所述架体11一侧设置用于驱动两组输送带12的伺服驱动机构13；所述输送带12具有受到伺服驱动机构13驱动的主动辊14以及另一端的从动辊15，所述输送带12张紧在主动辊14与从动辊15之间，通过伺服驱动装置13的驱动，可以使两条输送带12稳定的进行输送。

具体的，所述架体11一侧设置若干滑轨17，滑轨17与输送带12的输送方向垂直。所述滑轨17上滑动配合有活动架18，其中一侧的支撑辊16即设置在活动架18顶部，其中一组的所述输送带12的主动辊14与从动辊15即转动安装在活动架18的两端，两个所述主动辊14之间同轴连接伸缩连杆19，通过伸缩连杆19可带动两个主动辊14同步转动。所述架体11与活动架18之间安装有推动机构，推动机构包括固定在架体11上的固定螺母以及固定螺母内配合安装的推动丝杠，推动丝杠前端与活动架18球头连接。通过转动推动丝杠，可以驱动活动架18在与滑轨17的滑动配合下完成相较于架体11的位移，从而调节两个所述输送带12之间的间距。所述伸缩连杆19包括与两个主动辊14分别固定连接的插杆20以及筒杆21，所述插杆20上具有固定的连接键，所述筒杆21上具有与连接键相配合的键槽，通过所述插杆20与筒杆21的滑动配合，可以保障伸缩连杆19伸长或缩短的同时，不影响两个主动辊14的同步运行。

所述架体11两侧线性设置若干支撑辊16，所述支撑辊16分别与两组输送带12相对应，两侧的支撑辊16可以对输送带12进行支撑，从而辅助工件支撑，避免输送带12无法对工件进行承载，保障工件的稳定运送。具体的，本实施例中两列的所述支撑辊16倾斜设置在架体11上，使得两侧支撑辊16呈“V”型结构。所述输送带12上呈线性均匀设置若干限位块22，两组所述输送带12上的限位块22并列设置，工件的法兰部分可以卡在限位块22上，从而对工件进行固定输送。更为具体的，所述限位块22内侧高于外侧的高度，从而在“V”型结构的两输送带12上能够对工件进行更稳定的固定。

在输送带12的中段为内筒表面质量的检测区域，该处设置传感器，传感器用于检测工件的位置，当工件移动到该处时，传感器检测到工件后将信号传递到控制器，由控制器控制输送带12停止输送动作。该处完成工件的装夹固定以及旋转，其中工件的装夹固定以及转动驱动结构如下。所述架体1中部下方设置下顶升架41，所述下顶升架41上安装下夹具组42，所述下顶升架41上方设置上夹紧架43，所述上夹紧架43底部安装上夹具组44，所述下夹具组42与上夹具组44均位于两组输送带12之间。在进行工件装夹时，驱动下顶升架41上升，使下夹具组44承托工件上升，最终使下夹具组42与上夹具组44同时与工件外表面相抵触，完成工件外表面的装夹固定。本实施例中，下夹具组42至少包括两个夹具机构5，上夹具组44至少包括一个夹具机构5。下夹具组42的两个夹具机构5分列两侧，能够完成对于工件两端的支撑。具体的，所述下顶升架41由气缸提供顶升动力。

所述夹具机构5包括主支撑杆51以及主支撑杆51一端铰接的两个支杆52，两个所述支杆52为“C”型结构。两个支杆52与主支撑杆51组成“Y”型结构，此时两个所述支杆52的开口相对。所述主支撑杆51前端转动安装内滑轮53，两个所述支杆52前端均转动安装支撑滑轮54，所述主支撑杆51前端侧面开设长槽55，长槽55在滑槽53前端。所述长槽55内滑动安装滑轮块56，所述滑轮块56与长槽55之间具有弹簧57，所述滑轮块56上转动安装活动轮58，两个所述支撑滑轮54与活动轮58之间张紧有贴合带59，所述贴合带59被两个支撑滑轮54与活动轮58撑开为三角形。两个所述支杆52前端的支撑滑轮54为与工件外表面相接触的部件，当两个所述支杆52前端支撑滑轮54贴合在工件外表面上时，所述贴合带59紧贴工件外表面，且贴合带59拉动活动轮58带动滑轮块56在长槽55内滑动，同时滑动块56拉动弹簧57。贴合带59后侧与内滑轮53相接触，且内滑轮53同样与工件外表面相接触。

至少一个所述夹具机构5的活动轮58上安装驱动电机60，所述驱动电机60能够驱动活动轮58转动，从而带动贴合带59转动，利用贴合带59带动工件缓慢旋转，从而使检测相机2能够记录工件内筒表面完成的图像。当图像记录完成后，下顶升架41下降，将工件重新放置在输送带12上，此时夹具机构5也自行松开对于工件的夹取，控制器控制输送带12继续移动，从而完成工件的输送。

所述检测架3包括升降架30、滑动臂31以及摆动臂32，升降架30由液压缸控制，所述滑动臂31水平安装在升降架30顶部，滑动臂31的位移方向与输送带12的输送方向一致。所述滑动臂31上安装平移驱动机构33，所述平移驱动机构33包括平移轨道、平移丝杠以及平移电机，所述平移驱动机构33上设置摆动台34，所述摆动台34底部安装与平移轨道滑动配合的滑动副以及与平移丝杠配合的丝杠螺母，所述平移电机通过驱动平移丝杠转动，实现对于摆动台34沿平移轨道的往复直线驱动。所述摆动臂32与摆动台34铰接，所述摆动台34上设置摆动驱动机构35，所述摆动驱动机构35为摆动伺服电机，所述摆动伺服电机与摆动臂32的铰接轴通过齿轮箱传动。所述摆动臂32上设置伸缩滑动机构36，所述伸缩滑动机构36前端设置安装座37，所述伸缩滑动机构36包括设置在摆动臂32上的伸缩滑轨361以及伸缩滑轨361之间的伸缩丝杠362，所述安装座37底部设置与伸缩滑轨361滑动配合的滑块以及与伸缩丝杠362相配合的丝杠螺母。所述伸缩丝杠362一端安装伸缩伺服电机363，通过伸缩伺服电机363驱动伸缩丝杠362，可以完成对于安装座37的驱动，使安装座37完成沿摆动臂32轴线方向的往复直线运动。其中，所述安装座37为线性杆状，安装座37的前端超过摆动臂32的前端，从而通过伸缩丝杠362的驱动，调节摆动臂32与安装座37之间的整体长度。所述安装座37安装转动台38，所述安装座37内设置用于驱动转动台38转动的转动驱动机构39，所述转动台38上设置检测相机2。所述转动台38内具有内啮合齿381，所述转动台38内腔内安装转动台电机382，所述转动台电机382为伺服电机，所述转动台电机382的电机轴上安装与内啮合齿381啮合的驱动齿轮。通过转动台电机382可以带动转动台38的转动，从而调节检测相机2的朝向。本实施例中，通过升降架30的高度调节、滑动臂31的位置调整、摆动臂32的角度调整、安装座37的伸缩调整以及转动台38的转动调节，使检测相机2位于工件的斜上方，从而使检测相机2能够拍摄到斜下方的工件，此时检测相机2恰好能够拍摄到工件内筒的末端。

检测架3的设置，能够使检测相机2始终处于工件的斜上方，从而对工件的图像进行读取记录。而针对不同尺寸的工件，检测架3需要进行姿态调整，从而保证检测相机2处于最合理的拍摄位置。具体的，所述检测架3的调整步骤为：由控制器控制升降架30首先上升到一定高度，使检测相机2不会与输送的工件发生干涉，随后控制器控制平移驱动机构33动作，使摆动台34在滑动臂31上向输送架11中心一侧移动，一般将摆动台34移动到输送架11的中心处，若存在部件遮挡，则控制摆动台34移动到远离遮挡部件的一侧，随后控制摆动驱动机构35动作，使摆动臂32转动到适当角度，随后控制伸缩活动机构36伸缩对检测相机2与工件之间的距离进行调整，同时控制升降架30微调高度，从而确保检测相机2所处的高度能够拍摄到内筒的远端。随后控制转动驱动机构39动作，带动转动台38转动微调，使检测相机2能够在不同角度对工件内部图像进行读取，同时比较图像清晰度，选取最佳角度对图像进行拍摄。

再利用本系统对工件进行内筒检测时，首先利用伺服驱动机构13带动两条同步运行的输送带12将工件输送到检测位置，当工件触发传感器后，控制器控制伺服驱动机构13停止对于输送带12的驱动，随后控制器控制下顶升架41上升，通过下夹具组42将工件顶起到与上夹具组44相抵触的位置，在夹紧过程中，夹具机构5的支杆52向两侧展开适应工件的外轮廓，最终使得两侧的支撑滑轮54与内滑轮53均与工件外壁相接触，此时贴合带59拉动滑轮块56压缩弹簧57，贴合带59张紧在两个支撑滑轮54与活动轮58之间，且贴合带59与内滑轮53相贴合，此时工件所在的位置为调试好的检测相机2的图像识别位置。随后利用检测相机2在斜上方对工件内腔进行拍摄，控制器控制驱动待机60动作，使贴合带59带动工件缓慢转动，最终使工件转动大于一圈后停止转动，将工件放下继续输送，若工件存在下次，则控制器对工件进行标记，留待后续的包装环节剔除。

Claims (8)

1.一种用于圆柱体工件内部检测的机器人视觉检测装置，包括输送机(1)检测架(3)以及控制器，其特征在于：所述输送机(1)包括架体(11)，所述架体(11)两侧分别设置一组输送带(12)，其中一组所述输送带(12)可向另一组输送带(12)靠近或远离，两组所述输送带(12)同步运行，所述架体(11)一侧设置用于驱动两组输送带(12)的伺服驱动机构(13)；所述输送带(12)具有受到伺服驱动机构(13)驱动的主动辊(14)以及另一端的从动辊(15)，所述输送带(12)张紧在主动辊(14)与从动辊(15)之间，所述架体(11)两侧线性设置若干支撑辊(16)，所述支撑辊(16)分别与两组输送带(12)相适应；所述架体(1)中部下方设置下顶升架(31)，所述下顶升架(41)上设置下夹具组(42)，所述下顶升架(41)上方设置上夹紧架(43)，所述上夹紧架(43)底部设置上夹具组(44)，所述下夹具组(42)与上夹具组(44)均位于两组输送带(12)之间；所述下夹具组(42)与上夹具组(44)均包括夹具架(45)以及至少一个夹具机构(5)，所述夹具机构(5)包括主支撑杆(51)以及主支撑杆(51)一端铰接的两个支杆(52)，所述主支撑杆(51)前端设置内滑轮(53)，两个所述支杆(52)前端均设置支撑滑轮(54)，所述主支撑杆(51)前端侧面设置长槽(55)，所述长槽(55)内滑动设置滑轮块(56)，所述滑轮块(56)与长槽(55)之间设置弹簧(57)，所述滑轮块(56)上设置活动轮(58)，两个所述支撑滑轮(54)与活动轮(58)之间张紧有贴合带(59)，至少一个所述夹具机构(5)的活动轮(58)上设置驱动电机(60)；所述检测架(3)包括升降架(30)、滑动臂(31)以及摆动臂(32)，所述滑动臂(31)水平设置在升降架(30)顶部，所述滑动臂(31)上设置平移驱动机构(33)，所述平移驱动机构(33)上设置摆动台(34)，所述摆动臂(32)与摆动台(34)铰接，所述摆动台(34)上设置摆动驱动机构(35)，所述摆动臂(32)上设置伸缩滑动机构(36)，所述伸缩滑动机构(36)前端设置安装座(37)，所述安装座(37)上设置转动台(38)，所述安装座(37)内设置用于驱动转动台(38)转动的转动驱动机构(39)，所述转动台(38)上设置检测相机(2)。

2.根据权利要求1所述的一种用于圆柱体工件内部检测的机器人视觉检测装置，其特征在于：所述架体(11)一侧设置若干滑轨(17)，所述滑轨(17)上滑动配合有活动架(18)，其中一侧的支撑辊(16)即设置在活动架(18)顶部，其中一组的所述输送带(12)的主动辊(14)与从动辊(15)即转动安装在活动架(18)的两端，两个所述主动辊(14)之间同轴连接伸缩连杆(19)，所述架体(11)与活动架(18)之间设置推动机构。

3.根据权利要求2所述的一种用于圆柱体工件内部检测的机器人视觉检测装置，其特征在于：所述伸缩连杆(19)包括与两个主动辊(14)分别固定连接的插杆(20)以及筒杆(21)，所述插杆(20)上具有固定的连接键，所述筒杆(21)上具有与连接键相配合的键槽，通过所述插杆(20)与筒杆(21)的滑动配合，可以使伸缩连杆(19)伸长或缩短。

4.根据权利要求1所述的一种用于圆柱体工件内部检测的机器人视觉检测装置，其特征在于：所述支撑辊(16)呈倾斜设置在架体(11)两侧，两侧的支撑辊(16)呈“V”型结构。

5.根据权利要求1所述的一种用于圆柱体工件内部检测的机器人视觉检测装置，其特征在于：所述输送带(12)上呈线性均匀设置若干限位块(22)，两组所述输送带(12)上的限位块(22)相对应。

6.根据权利要求1所述的一种用于圆柱体工件内部检测的机器人视觉检测装置，其特征在于：所述输送带(12)顶面为粗糙结构。

7.根据权利要求1所述的一种用于圆柱体工件内部检测的机器人视觉检测装置，其特征在于：所述伸缩滑动机构(36)包括设置在摆动臂(32)上的伸缩滑轨(361)以及伸缩滑轨(361)之间的伸缩丝杠(362)，所述伸缩丝杠(362)端部设置伸缩伺服电机(363)，所述安装座(37)底部设置与伸缩滑轨(361)滑动配合的滑块以及与伸缩丝杠(362)相配合的丝杠螺母。

8.根据权利要求1所述的一种用于圆柱体工件内部检测的机器人视觉检测装置，其特征在于：所述转动台(38)内设置内啮合齿(381)，所述转动台(38)内腔内设置转动台电机(382)，所述转动台电机(382)为伺服电机，所述转动台电机(382)的电机轴上安装与内啮合齿(381)啮合的驱动齿轮。

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