CN116625238A - 一种机械构件加工检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械构件加工检测装置及方法，具体涉及测量领域，一种机械构件加工检测装置，包括构件夹具和检测架，检测架对应构件长直孔两端的位置分别设置有激光束发生组件和激光束承接组件，激光束发生组件包括激光笔和安装座，安装座与检测架连接，激光笔用以发射可见激光束，激光束承接组件用以承接穿过构件内部长直孔的激光束。本发明通过采用激光照射构件长直孔，并控制激光束顺着构件长直孔孔壁运动，在其无阻碍穿过后落在半透光板上呈现，当激光被阻挡时，可以及时发现并判断，且由于光线沿直线传播，因此激光束的直线度精准，不会受到孔长度的影响，能够适应并检测应更多的构件内孔，检测方便快捷。

Description

一种机械构件加工检测装置及方法

技术领域

本发明涉及测量技术领域，更具体地说，本发明涉及一种机械构件加工检测装置及方法。

背景技术

机械构件检测是制造过程中的重要环节，用于验证零部件是否符合设计规格和要求，保证其质量和准确性。因此在机械构件加工完成后都要进行检测，以将尺寸达不到要求的残次品剔除出去。

在部分机械结构中，孔结构是必不可少的组成部分，现有技术中，对孔的检测通常是使用物理量测量工具，如千分尺、内径量规、针孔量规等，或者使用针孔探测器等设备伸入孔内进行检测。

而在机械加工领域，很多细长类零件上会设置细长孔，一般是作为润滑用的油孔、冷却用的通液孔或者其他特殊场景所需求的连通孔，此类孔结构加工较难，加工时细长的价格道具容易弯曲，因此，加工孔时孔结构也容易形成弯曲，且加工时容易产生毛刺附着在孔壁上形成凸起，若不进行检测和处理就直接使用，会影响孔结构的流通性。

而由于细长孔直径小，跨度大，现有技术中的检测设备难以深入或贯穿细长孔，导致对细长孔的实际检测过程较为麻烦，检测效率较低。

发明内容

本发明提供的一种机械构件加工检测装置及方法，所要解决的问题是：由于细长孔直径小，跨度大，而现有技术中的检测设备难以深入或贯穿细长孔，导致对细长孔的实际检测过程较为麻烦，检测效率较低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种机械构件加工检测装置，包括构件夹具和检测架，检测架对应构件长直孔两端的位置分别设置有激光束发生组件和激光束承接组件，激光束发生组件包括激光笔和安装座，安装座与检测架连接，激光笔用以发射可见激光束，激光束承接组件用以承接穿过构件内部长直孔的激光束，激光笔在安装座中做沿以构件内长直孔的圆周方向为轨迹的圆周运动，检测装置还包括视觉检测单元，用以检测激光束落在激光束承接组件上的情况。

在一个优选的实施方式中，构件夹具设置在链式输送线上，检测架设置在竖向导轨上，并通过直线驱动装置对检测架进行升降驱动，检测架底部设置有与构件接触并定位的构件定位器。

在一个优选的实施方式中，安装座的内部转动安装有转动座，转动座的转动中轴线与构件长直孔的标准中心线重合，转动座的内部开设有沿转动座径向设置的滑槽，滑槽的内部滑动安装有滑块，激光笔固定安装在滑块中，安装座上固定安装有伺服电机，伺服电机通过齿轮组件驱动转动座转动，转动座上固定安装有直线电机，直线电机的活动端与滑块固定连接，直线电机用于驱动滑块在滑槽中移动。

在一个优选的实施方式中，激光束承接组件包括安装框和半透光板，半透光板固定安装在安装框的内部，且半透光板设置在检测架远离激光束发生组件的一端。

在一个优选的实施方式中，激光束承接组件还包括插块和导光条结构，插块通过升降气缸与检测架连接，检测时，导光条结构对应短直孔并插入设置。

在一个优选的实施方式中，导光条结构由两组导光窄板组成，插块的内部开设有扁平活动槽，导光窄板的顶端固定连接有扁平板，两组扁平板在扁平活动槽中滑动，两组导光窄板具有重叠部，两组导光窄板通过改变重叠部的大小来改变导光条结构整体的宽度。

在一个优选的实施方式中，两组扁平板之间设置有相互交叉的斜边，扁平活动槽的顶部设置有与斜边对应的三角锥，扁平活动槽两侧的底部均设置有斜坡。

在一个优选的实施方式中，安装座、安装框和插块分别通过一组滑移座与检测架滑动配合，滑移座与检测架之间设置有伺服驱动装置。

在一个优选的实施方式中，视觉检测单元为两组CCD相机组件，两组CCD相机组件分别设置在半透光板远离激光束发生组件的一侧和导光条结构的外侧。

一种机械构件加工检测方法，包括以下步骤：

步骤一、通过构件夹具将构件进行定位，确保构件相对于检测设备的位置坐标准确无误。

步骤二、驱动激光束发生组件和激光束承接组件分别运动至构件长直孔的两端，其中，激光笔对应设置在长直孔的一个贯通出口处，而后对激光笔的坐标进行位置核验，确定激光笔发出激光线贴合构件冲孔内壁，并利用激光束承接组件对贯穿长直孔的激光束进行承接展现。

步骤三、驱动激光笔以及其发射出的激光束沿构件长直孔内壁圆周路径进行运动，顺利通过长直孔对的激光束照射在激光束承接组件上显现，若长直孔内壁有凸起影响长直孔的贯通性时，激光束被凸起阻挡，无法穿过长直孔，则无法照射到激光束承接组件上显现。

步骤四、通过视觉检测单元对激光束在激光束承接组件上的显现效果进行判断，若构件长直孔孔壁光滑且尺寸合格，则激光笔运动过程中激光束持续在激光束承接组件上展现，若构件长直孔内壁有凸起，则在激光笔运动过程中存在被阻挡而无法显现的情况。

本发明的有益效果在于：

本发明通过采用激光照射构件长直孔，并控制激光束顺着构件长直孔孔壁运动，在其无阻碍穿过后落在半透光板上呈现，当激光被阻挡时，可以及时发现并判断，且由于光线沿直线传播，因此激光束的直线度精准，不会受到孔长度的影响，能够适应并检测应更多的构件内孔，检测方便快捷。

本发明通过设置两组导光窄板组成导光条结构，在面对L形长孔时，可以将其插入至短直孔中承接激光束，解决了长直孔未直线贯穿构件而导致的不易观测的问题，且导光窄板通过改变重叠部的大小来改变导光条结构整体的宽度，从而适应更多的孔径，极大的提高了装置的适应性和实用性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明检测状态示意图。

图3为本发明安装座的左视图。

图4为本发明构件内合格长直孔的检测效果示意图。

图5为本发明基于图4的激光束在半透光板上形成光斑轨迹示意图。

图6为本发明构件内长直孔内壁有凸起结构的检测效果示意图。

图7为本发明基于图6的激光束在半透光板上形成光斑轨迹示意图。

图8为本发明构件内长直孔弯曲状态检测效果示意图。

图9为本发明基于图8的激光束在半透光板上形成光斑轨迹示意图。

图10为本发明检测构件内L形长孔状态示意图。

图11为本发明两个导光窄板插入短孔的状态图。

图12为本发明两个导光窄板未插入短孔时的状态图。

图13为本发明两个导光窄板的配合状态示意图。

图14为本发明检测方法流程图。

附图标记为：1、构件夹具；11、链式输送线；2、检测架；21、竖向导轨；22、滑移座；3、激光束发生组件；31、激光笔；32、安装座；33、转动座；331、滑槽；34、滑块；35、伺服电机；36、直线电机；4、激光束承接组件；41、安装框；42、半透光板；43、插块；431、扁平活动槽；432、三角锥；433、斜坡；44、导光条结构；441、导光窄板；442、扁平板；443、斜边；45、升降气缸；5、构件定位器；6、CCD相机组件。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

参照说明书附图1-图14，一种机械构件加工检测装置，包括构件夹具1和检测架2，检测架2对应构件长直孔两端的位置分别设置有激光束发生组件3和激光束承接组件4，激光束发生组件3包括激光笔31和安装座32，安装座32与检测架2连接，激光笔31用以发射可见激光束，激光束承接组件4用以承接穿过构件内部长直孔的激光束，并使激光束在激光束承接组件4上形成可见光斑，激光笔31在安装座32中做沿以构件内长直孔的圆周方向为轨迹的圆周运动，使激光笔31发射的激光束沿着构件长直孔的圆周内壁运动，检测装置还包括视觉检测单元，用以检测激光束落在激光束承接组件4上的情况，并判断构件长直孔是否合格。

需要说明的是，若构件内长直孔加工合格，孔内壁光滑，且尺寸精准，则沿着孔壁射出的激光束不会受到阻挡，因此，能够顺利穿过构件内长直孔，而当孔加工有误，形成弯曲或者内壁上附有毛刺等凸起物，则激光束沿孔壁照射至空的弯曲部或者毛刺等其他突出部时被阻挡，激光束无法穿过，因此借助激光束承接组件4来承载能够穿过的激光，当激光被阻挡时，可以及时发现并判断。

在上述技术方案中，构件夹具1设置在链式输送线11上，构件夹具1跟随链式输送线11循环运动，从而可以循环输送构件，检测架2设置在竖向导轨21上，并通过丝杆组件或液压缸组件等直线驱动装置对检测架2进行升降驱动，构件夹具1上设置有对构件进行定位的定位结构，检测架2底部设置有与构件接触并对检测架2与构件的相对位置进行定位的构件定位器5。

需要说明的是，构件实际加工生产时，通过链式输送线11和构件夹具1进行输送，而输送至检测架2处时，暂停输送，而后控制检测架2下降，利用构件定位器5对构件进行精准定位，从而使激光笔31的坐标参数准确无误，保证激光笔31发出的激光束能够平行于长直孔的标准中心线，而后驱动激光笔31运动，使激光束沿着构件长直孔的内壁进行圆周运动，而对于不同孔径的构件，激光笔31的运动圆周对应的直径也适当进行改变，确保激光束贴合孔壁运动。

进一步的，安装座32的内部转动安装有转动座33，转动座33的转动中轴线与构件长直孔的标准中心线重合，转动座33的内部开设有沿转动座33径向设置的滑槽331，滑槽331的内部滑动安装有滑块34，激光笔31固定安装在滑块34中。

需要说明的是，在上述技术方案中，安装座32上固定安装有伺服电机35，伺服电机35通过齿轮组件驱动转动座33转动，转动座33上固定安装有直线电机36，直线电机36的活动端与滑块34固定连接，直线电机36用于驱动滑块34在滑槽331中移动，以改变激光笔31运动圆周的直径，为保证各部件的链路连接不被缠绕，转动座33循环正反转动，但每次转动角度均超过一周，确保激光束完全经过构件孔壁。

进一步的，在上述方案中，当构件内部为长直通孔，贯穿构件两端时，激光束完整穿过构件，因此，激光束承接组件4可以为安装框41和半透光板42，半透光板42固定安装在安装框41的内部，且半透光板42设置在检测架2远离激光束发生组件3的一端，穿过长直孔的激光束打在半透光板42上形成光斑，进而能直观的观测激光束的通过情况而判断构件长直孔情况。

在本实施例中，实施场景具体为：构件跟随构件夹具1到达检测架2下方后停止输送，随后检测架2下降，利用构件定位器5与构件进行定位，使激光束发生组件3和激光束承接组件4分别位于构件两端，在检测前，针对对应构件的孔径，通过直线电机36调整激光笔31的偏心距离，而后通过伺服电机35控制转动座33带动激光笔31复周转，使激光束顺着构件长直孔孔壁穿过，并落在半透光板42上呈现，若构件内长直孔加工合格，孔内壁光滑，且尺寸精准，则着孔壁射出的激光束不会受到阻挡，因此，能够顺利穿过构件内长直孔，而当孔加工有误，形成弯曲或者内壁上附有毛刺等凸起物，则激光束沿孔壁照射至空的弯曲部或者毛刺等其他突出部时被阻挡，激光束无法穿过，因此借助激光束承接组件4来承载能够穿过的激光，当激光被阻挡时，可以及时发现并判断。

进一步的，在上述技术方案中，部分部件中的长孔为L形分布，即有一条沿构件轴线设置的长直孔和一个沿构件径向设置的短直孔组成，长直孔的一端贯穿至构件的端部，另一端仅延伸至短直孔处，形成连通，此情形下，激光束承接组件4为插块43和导光条结构44，插块43通过升降气缸45与检测架2连接，检测时，构件的短直孔朝上设置，导光条结构44对应短直孔设置。

在本实施例中，实施场景具体为：升降气缸45驱动插块43下降使导光条结构44插入至短直孔中，从而延伸到长直孔处，以导光条结构44代替半透光板42对激光束进行承接，导光条结构44设置有外留观察部分，且导光条结构44为导光材料制成，因此，当激光束沿长直孔内壁顺利的贯穿并射在导光条结构44上时，在外部可以观察到导光条结构44整体发亮，因此，可以在外部直观的判断激光束通过情况以判断长直孔的合格情况。

在本实施例中，若检测的构件孔径不随构件规格而变化，则可以采用同一直径的导光棒作为导光条结构44使用，当孔径需要变化时，本实施例还提供一种能够适应不同孔径的导光条结构44，具体的，导光条结构44由两组导光窄板441组成，插块43的内部开设有扁平活动槽431，导光窄板441的顶端固定连接有扁平板442，两组扁平板442在扁平活动槽431中滑动，两组导光窄板441具有重叠部，两组导光窄板441通过改变重叠部的大小来改变导光条结构44整体的宽度，从而适应更多的孔径，进一步的，两组扁平板442之间设置有相互交叉的斜边443，扁平活动槽431的顶部设置有与斜边443对应的三角锥432，扁平活动槽431两侧的底部均设置有斜坡433。

需要说明的是，插块43未下降时，在重力作用下，两组导光窄板441下滑，并在斜坡433的导向下相互靠近，使得重叠部增大，进而使导光条结构44宽度最小，在检测时，控制插块43下降，两组导光窄板441插入短直孔中，而后导光窄板441停止下降，插块43继续下降，使三角锥432挤压斜边443，促使两组导光窄板441相互分离，减少重叠部，即可使导光条结构44变宽，适应更多孔径的端直孔。

进一步的，安装座32、安装框41和插块43分别通过一组滑移座22与检测架2滑动配合，滑移座22与检测架2之间设置有伺服驱动装置，例如伺服电机丝杆组件或者伺服电机和位移皮带组件等，用以驱动安装座32、安装框41和插块43移动，以便于更改各组件的实际位置。

需要说明的是，装置中对于检测架2的升降驱动设备、滑移座22的移动驱动设备以及伺服电机35和直线电机36均通过伺服系统控制，并实时反馈各部件的参数以获取激光笔31相对于构件长直孔的位置坐标。

进一步的，视觉检测单元为两组CCD相机组件6，两组CCD相机组件6分别设置在半透光板42远离激光束发生组件3的一侧和导光条结构44的外侧，两组CCD相机组件6分别用于对半透光板42上的光斑呈现效果进行图像识别和对导光条结构44上激光照射后的发光效果进行图像识别，并配合对应的视觉识别系统进行检测判断，在激光束因阻挡而缺失无法照射到半透光板42或导光条结构44上显现时及时记录对应的激光笔31所处的坐标位置，从而可以判断构件长直孔中突出物的位置，以便于快速应对处理。

本实施例还提供一种机械构件加工检测方法，包括以下步骤：

步骤一、通过构件夹具1将构件进行定位，确保构件相对于检测设备的位置坐标准确无误。

步骤二、驱动激光束发生组件3和激光束承接组件4分别运动至构件长直孔的两端，其中，激光笔31对应设置在长直孔的一个贯通出口处，而后对激光笔31的坐标进行位置核验，确定激光笔31发出激光线贴合构件冲孔内壁，并利用激光束承接组件4对贯穿长直孔的激光束进行承接展现。

步骤三、驱动激光笔31以及其发射出的激光束沿构件长直孔内壁圆周路径进行运动，顺利通过长直孔对的激光束照射在激光束承接组件4上显现，若长直孔内壁有凸起影响长直孔的贯通性时，激光束被凸起阻挡，无法穿过长直孔，则无法照射到激光束承接组件4上显现。

步骤四、通过视觉检测单元对激光束在激光束承接组件4上的显现效果进行判断，若构件长直孔孔壁光滑且尺寸合格，则激光笔31运动过程中激光束持续在激光束承接组件4上展现，若构件长直孔内壁有凸起，则在激光笔31运动过程中存在被阻挡而无法显现的情况。

进一步的，本实施例还提供另一种检测方法，具体为激光笔31在检测同一长直孔时，设置多组圆周路径，且各组圆周路径直径由小至大逐渐增加，直至增加至长直孔孔壁直径大小，进而可以通过投影原理，判断出长直孔突出结构的大小和大致范围，以便于快速维修。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种机械构件加工检测装置，包括构件夹具（1）和检测架（2），其特征在于：所述检测架（2）对应构件长直孔两端的位置分别设置有激光束发生组件（3）和激光束承接组件（4），所述激光束发生组件（3）包括激光笔（31）和安装座（32），所述安装座（32）与检测架（2）连接，所述激光笔（31）用以发射可见激光束，所述激光束承接组件（4）用以承接穿过构件内部长直孔的激光束，所述激光笔（31）在安装座（32）中做沿以构件内长直孔的圆周方向为轨迹的圆周运动，所述检测装置还包括视觉检测单元，所述视觉检测单元用以检测激光束是否落在激光束承接组件（4）上并显现。

2.根据权利要求1所述的一种机械构件加工检测装置，其特征在于：所述构件夹具（1）设置在链式输送线（11）上，所述检测架（2）设置在竖向导轨（21）上，并通过直线驱动装置对检测架（2）进行升降驱动，所述检测架（2）底部设置有与构件接触并定位的构件定位器（5）。

3.根据权利要求2所述的一种机械构件加工检测装置，其特征在于：所述安装座（32）的内部转动安装有转动座（33），所述转动座（33）的转动中轴线与构件长直孔的标准中心线重合，所述转动座（33）的内部开设有沿转动座（33）径向设置的滑槽（331），所述滑槽（331）的内部滑动安装有滑块（34），所述激光笔（31）固定安装在滑块（34）中，所述安装座（32）上固定安装有伺服电机（35），所述伺服电机（35）通过齿轮组件驱动转动座（33）转动，所述转动座（33）上固定安装有直线电机（36），所述直线电机（36）的活动端与滑块（34）固定连接，所述直线电机（36）用于驱动滑块（34）在滑槽（331）中移动。

4.根据权利要求3所述的一种机械构件加工检测装置，其特征在于：所述激光束承接组件（4）包括安装框（41）和半透光板（42），所述半透光板（42）固定安装在安装框（41）的内部，且所述半透光板（42）设置在检测架（2）远离激光束发生组件（3）的一端。

5.根据权利要求4所述的一种机械构件加工检测装置，其特征在于：所述激光束承接组件（4）还包括插块（43）和导光条结构（44），所述插块（43）通过升降气缸（45）与检测架（2）连接，检测时，所述导光条结构（44）对应短直孔并插入设置。

6.根据权利要求5所述的一种机械构件加工检测装置，其特征在于：所述导光条结构（44）由两组导光窄板（441）组成，所述插块（43）的内部开设有扁平活动槽（431），所述导光窄板（441）的顶端固定连接有扁平板（442），两组所述扁平板（442）在扁平活动槽（431）中滑动，两组所述导光窄板（441）具有重叠部，两组所述导光窄板（441）通过改变重叠部的大小来改变导光条结构（44）整体的宽度。

7.根据权利要求6所述的一种机械构件加工检测装置，其特征在于：两组所述扁平板（442）之间设置有相互交叉的斜边（443），所述扁平活动槽（431）的顶部设置有与斜边（443）对应的三角锥（432），所述扁平活动槽（431）两侧的底部均设置有斜坡（433）。

8.根据权利要求7所述的一种机械构件加工检测装置，其特征在于：所述安装座（32）、安装框（41）和插块（43）分别通过一组滑移座（22）与检测架（2）滑动配合，所述滑移座（22）与检测架（2）之间设置有伺服驱动装置。

9.根据权利要求8所述的一种机械构件加工检测装置，其特征在于：所述视觉检测单元为两组CCD相机组件（6），两组所述CCD相机组件（6）分别设置在半透光板（42）远离激光束发生组件（3）的一侧和导光条结构（44）的外侧。

10.一种如权利要求1所述机械构件加工检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、通过构件夹具（1）将构件进行定位，确保构件相对于检测设备的位置坐标准确无误；

步骤二、驱动激光束发生组件（3）和激光束承接组件（4）分别运动至构件长直孔的两端，其中，激光笔（31）对应设置在长直孔的一个贯通出口处，而后对激光笔（31）的坐标进行位置核验，确定激光笔（31）发出激光线贴合构件冲孔内壁，并利用激光束承接组件（4）对贯穿长直孔的激光束进行承接展现；

步骤三、驱动激光笔（31）以及其发射出的激光束沿构件长直孔内壁圆周路径进行运动，顺利通过长直孔对的激光束照射在激光束承接组件（4）上显现，若长直孔内壁有凸起影响长直孔的贯通性时，激光束被凸起阻挡，无法穿过长直孔，则无法照射到激光束承接组件（4）上显现；

步骤四、通过视觉检测单元对激光束在激光束承接组件（4）上的显现效果进行判断，若构件长直孔孔壁光滑且尺寸合格，则激光笔（31）运动过程中激光束持续在激光束承接组件（4）上展现，若构件长直孔内壁有凸起，则在激光笔（31）运动过程中存在被阻挡而无法显现的情况。