CN116972770B - 一种基于视觉检测的电机转轴尺寸测量设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于视觉检测的电机转轴尺寸测量设备及方法，属于电机技术领域，解决了现有电机轴类零件质量检测中测量效率低、工作强度大、容易导致主观性测量误差等技术问题。解决方案为：一种基于视觉检测的电机转轴尺寸测量设备，包括框架模块、驱动模块、测量模块和控制模块；驱动模块包括直线电机模组；测量模块包括XY轴微调滑台、CCD工业相机和线激光轮廓仪；一种基于视觉检测的电机转轴尺寸测量方法，包括以下步骤：1）标定、校准仪器；2）放置待测件；3）定位、扫描并测量待测件；4）采集数据；5）数据处理。与现有技术相比，本发明具有数据采集效率高、工作强度小、尺寸检测效率和准确率高、不容易导致主观性测量误差等优点。

Description

一种基于视觉检测的电机转轴尺寸测量设备及方法

技术领域

本发明属于电机技术领域，具体涉及一种基于视觉检测的电机转轴尺寸测量设备及方法。

背景技术

在电机生产和装配，对于轴类零件的加工过程，包括两个环节，一个是金属切削的环节，另一个是质量检测的环节，合格品进入下一个工序，不合格品进行补修或报废。随着科技的快速发展和智能制造生产模式的不断推进，以及工业机器人和专用设备的使用，使零件加工时的上下料环节，实现了自动化甚至是智能化。各类中高档数控机床的应用，使得具有多种几何特征的被加工零件，在一次工序中能被加工的特征种类增多。而质量检测环节则成为了薄弱环节，零件各形状特征的尺寸精度及形位公差检测，多依赖于人工。对某些需要每个必检的关键零件，质量检测环节更是严重影响了企业生产模式的智能制造进程。

目前，电机生产厂家对于电机轴类零件的测量方法主要有接触式和非接触式测量。接触式的测量方式为利用千分尺，螺旋测微器，三坐标测量仪或专用量具等工具对零件进行测量，测量过程主要依靠人力来实施。这种人工尺寸检测的方式存在效率低，工作强度大的问题，且由于人为测量读数主观性较强，容易导致主观性测量误差。除此之外，人为测量的数据繁多，会出现不能及时反馈报备的情况，使得测量效率降低。

发明内容

为了克服现有技术的不足，解决现有电机轴类零件质量检测中测量效率低、工作强度大、容易导致主观性测量误差等技术问题，本发明提供一种基于视觉检测的电机转轴尺寸测量设备及方法。

本发明通过以下技术方案予以实现。

本发明提供了一种基于视觉检测的电机转轴尺寸测量设备，包括框架模块、驱动模块、测量模块和控制模块；

所述框架模块包括底座，所述底座为长方体结构，所述底座顶面设有待测件容置槽，所述待测件容置槽为半圆形结构，所述底座左右两端设有支撑腿，所述支撑腿上开设有限位槽，所述限位槽包括长方形槽和上半圆形槽，所述长方形槽设于待测件容置槽上方，所述上半圆形槽设于长方形槽上方；两组所述支撑腿上方设有横梁；

所述驱动模块设于框架模块上，所述驱动模块包括直线电机模组，所述直线电机模组包括模组机座，所述模组机座设于横梁下方，所述模组机座前后两端设有两条导轨，所述导轨沿模组机座的纵长方向设置，所述导轨上设有直线滑台滑块，所述直线滑台滑块沿着导轨方向往复运动；

所述测量模块设于驱动模块上，所述测量模块包括XY轴微调滑台，所述XY轴微调滑台设于直线滑台滑块上，所述XY轴微调滑台包括X轴调节机构和设于X轴调节机构上方的Y轴调节机构，所述XY轴微调滑台下方设有CCD工业相机和线激光轮廓仪，所述X轴调节机构驱动CCD工业相机和线激光轮廓仪在水平方向上移动，所述Y轴调节机构驱动CCD工业相机和线激光轮廓仪在高度方向上移动；

所述控制模块分别与直线电机模组、CCD工业相机和线激光轮廓仪之间电气连接。

进一步，所述待测件容置槽、长方形槽和上半圆形槽的宽度尺寸相同。

进一步，所述底座底面四周设有隔振垫片，所述隔振垫片与底座通过调节螺栓连接。

进一步，一种基于视觉检测的电机转轴尺寸测量方法，基于所述的基于视觉检测的电机转轴尺寸测量设备，包括以下步骤：

1）标定、校准仪器；

利用特制的标定针规对CCD工业相机和线激光轮廓仪进行标定、校准；

2）放置待测件；

将待测件沿着轴向放入待测件容置槽里，调节待测件的位置确保待测件位于待测件容置槽中；

3）定位、扫描并测量待测件；

打开控制模块，控制模块分别与直线电机模组、CCD工业相机和线激光轮廓仪之间电气连接，控制模块控制直线电机模组的直线滑台滑块沿着导轨往复运动，直线滑台滑块带动XY轴微调滑台上的CCD工业相机和线激光轮廓仪同样沿着导轨往复运动，利用XY轴微调滑台对CCD工业相机和线激光轮廓仪进行微调，微调过程中CCD工业相机对待测件进行定位，定位完成后，控制模块控制线激光轮廓仪沿着待测件的轴向进行扫描运动；

4）采集数据；

测量待测件结束后，根据直线电机模组移动的参数和线激光轮廓仪的位置参数构成的三维点云数据采集待测件轴向的轮廓数据；

5）数据处理；

利用点云去燥、降采样、拟合等视觉算法预处理手段处理待测件轴向的轮廓数据。

本发明所达到的有益效果是：本发明提出了一种基于视觉检测的电机转轴尺寸测量设备，选用CCD工业相机和线激光轮廓仪，通过CCD工业相机和线激光轮廓仪配合完成待测件轴向轮廓数据的采集，通过利用CCD工业相机对待测件进行预定位，保证数据采集的有效性，完成定位工作后由线激光轮廓仪进行扫描采集待测件的点云数据，极大优化了数据采集的效率，降低工作强度；本发明还提出了一种基于视觉检测的电机转轴尺寸测量方法，是一种高效非接触类的测量方法，可以极大提高待测件轴向轮廓数据的尺寸检测效率和准确率，不容易导致主观性测量误差，采集到的数据类型为待测件轴向的三维数据，不仅可以实现基本外形尺寸和键槽类结构的表面尺寸的测量，也为轴向轮廓数据的逆向建模和误差分析提供一种手段，极大的优化了电机轴改型和研发的进程。

与现有技术相比，本发明具有数据采集效率高、工作强度小、尺寸检测效率和准确率高、不容易导致主观性测量误差等优点。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明主视图。

图中：1、底座；2、待测件容置槽；3、支撑腿；4、限位槽；5、长方形槽；6、上半圆形槽；7、横梁；8、直线电机模组；9、模组机座；10、导轨；11、直线滑台滑块；12、XY轴微调滑台；13、X轴调节机构；14、Y轴调节机构；15、CCD工业相机；16、线激光轮廓仪；17、隔振垫片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。

如图1至2所示，一种基于视觉检测的电机转轴尺寸测量设备，包括框架模块、驱动模块、测量模块和控制模块。

所述框架模块包括底座1，所述底座1为长方体结构，所述底座1顶面设有待测件容置槽2，所述待测件容置槽2为半圆形结构，所述待测件容置槽2主要是用于放置待测件。所述底座1底面四周设有隔振垫片17，所述隔振垫片17用于增加整个装置的隔振功能，降低测量数据的误差。所述隔振垫片17与底座1通过调节螺栓连接，调节螺栓实现了隔振垫片17的高度调节。所述底座1左右两端设有支撑腿3，所述支撑腿3上开设有限位槽4，所述限位槽4包括长方形槽5和上半圆形槽6，所述长方形槽5设于待测件容置槽2上方，所述上半圆形槽6设于长方形槽5上方，所述待测件容置槽2、长方形槽5和上半圆形槽6的宽度尺寸相同，所述待测件容置槽2主要是用于放置待测件的下半部分，长方形槽5和上半圆形槽6的设计是为了在待测件容置槽2的基础上放置待测件的上半部分。两组所述支撑腿3上方设有横梁7，所述横梁7将两组支撑腿3连接。

所述驱动模块设于框架模块上，所述驱动模块包括直线电机模组8，所述直线电机模组8包括模组机座9，所述模组机座9设于横梁7下方，所述模组机座9前后两端设有两条导轨10，所述导轨10沿模组机座9的纵长方向设置，这样确保导轨10的方向与横梁7的方向平行。所述导轨10上设有直线滑台滑块11，所述直线滑台滑块11沿着导轨10方向往复运动。

所述测量模块设于驱动模块上，所述测量模块包括XY轴微调滑台12，所述XY轴微调滑台12设于直线滑台滑块11上，当直线滑台滑块11沿着导轨10方向往复运动时，直线滑台滑块11带着XY轴微调滑台12也沿着导轨10方向往复运动。所述XY轴微调滑台12包括X轴调节机构13和设于X轴调节机构13上方的Y轴调节机构14，所述XY轴微调滑台12下方设有CCD工业相机15和线激光轮廓仪16，所述X轴调节机构13驱动CCD工业相机15和线激光轮廓仪16在水平方向上移动，所述Y轴调节机构14驱动CCD工业相机15和线激光轮廓仪16在高度方向上移动。选用CCD工业相机15和线激光轮廓仪16，通过CCD工业相机15和线激光轮廓仪16配合完成待测件轴向轮廓数据的采集，通过利用CCD工业相机15对待测件进行预定位，保证数据采集的有效性，完成定位工作后由线激光轮廓仪16进行扫描采集待测件的点云数据，极大的优化了数据采集的效率，降低工作强度。

所述控制模块分别与直线电机模组8、CCD工业相机15和线激光轮廓仪16之间电气连接。

一种基于视觉检测的电机转轴尺寸测量方法，基于所述的基于视觉检测的电机转轴尺寸测量设备，包括以下步骤：

1）标定、校准仪器；

利用特制的标定针规对CCD工业相机15和线激光轮廓仪16进行标定、校准；

2）放置待测件；

将待测件沿着轴向放入待测件容置槽2里，调节待测件的位置确保待测件位于待测件容置槽2中；

3）定位、扫描并测量待测件；

打开控制模块，控制模块分别与直线电机模组8、CCD工业相机15和线激光轮廓仪16之间电气连接，控制模块控制直线电机模组8的直线滑台滑块11沿着导轨10往复运动，直线滑台滑块11带动XY轴微调滑台12上的CCD工业相机15和线激光轮廓仪16同样沿着导轨10往复运动，利用XY轴微调滑台12对CCD工业相机15和线激光轮廓仪16进行微调，微调过程中CCD工业相机15对待测件进行定位，定位完成后，控制模块控制线激光轮廓仪16沿着待测件的轴向进行扫描运动；

4）采集数据；

测量待测件结束后，根据直线电机模组8移动的参数和线激光轮廓仪16的位置参数构成的三维点云数据采集待测件轴向的轮廓数据；

5）数据处理；

利用点云去燥、降采样、拟合等视觉算法预处理手段处理待测件轴向的轮廓数据。

整个方法是一种高效非接触类的测量方法，可以极大提高待测件轴向轮廓数据的尺寸检测效率和准确率，不容易导致主观性测量误差，采集到的数据类型为待测件轴向的三维数据，不仅可以实现基本外形尺寸和键槽类结构的表面尺寸的测量，也为轴向轮廓数据的逆向建模和误差分析提供一种手段，极大的优化了电机轴改型和研发的进程。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，依然可以对实施方式进行更改，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于视觉检测的电机转轴尺寸测量设备，其特征在于：包括框架模块、驱动模块、测量模块和控制模块；

所述框架模块包括底座（1），所述底座（1）为长方体结构，所述底座（1）顶面设有待测件容置槽（2），所述待测件容置槽（2）为半圆形结构，所述底座（1）左右两端设有支撑腿（3），所述支撑腿（3）上开设有限位槽（4），所述限位槽（4）包括长方形槽（5）和上半圆形槽（6），所述长方形槽（5）设于待测件容置槽（2）上方，所述上半圆形槽（6）设于长方形槽（5）上方；两组所述支撑腿（3）上方设有横梁（7）；

所述驱动模块设于框架模块上，所述驱动模块包括直线电机模组（8），所述直线电机模组（8）包括模组机座（9），所述模组机座（9）设于横梁（7）下方，所述模组机座（9）前后两端设有两条导轨（10），所述导轨（10）沿模组机座（9）的纵长方向设置，所述导轨（10）上设有直线滑台滑块（11），所述直线滑台滑块（11）沿着导轨（10）方向往复运动；

所述测量模块设于驱动模块上，所述测量模块包括XY轴微调滑台（12），所述XY轴微调滑台（12）设于直线滑台滑块（11）上，所述XY轴微调滑台（12）包括X轴调节机构（13）和设于X轴调节机构（13）上方的Y轴调节机构（14），所述XY轴微调滑台（12）下方设有CCD工业相机（15）和线激光轮廓仪（16），所述X轴调节机构（13）驱动CCD工业相机（15）和线激光轮廓仪（16）在水平方向上移动，所述Y轴调节机构（14）驱动CCD工业相机（15）和线激光轮廓仪（16）在高度方向上移动；

所述控制模块分别与直线电机模组（8）、CCD工业相机（15）和线激光轮廓仪（16）之间电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于视觉检测的电机转轴尺寸测量设备，其特征在于：所述待测件容置槽（2）、长方形槽（5）和上半圆形槽（6）的宽度尺寸相同。

3.根据权利要求2所述的一种基于视觉检测的电机转轴尺寸测量设备，其特征在于：所述底座（1）底面四周设有隔振垫片（17），所述隔振垫片（17）与底座（1）通过调节螺栓连接。

4.一种基于视觉检测的电机转轴尺寸测量方法，基于权利要求1-3任一项所述的基于视觉检测的电机转轴尺寸测量设备，其特征在于：包括以下步骤：

1）标定、校准仪器；

利用特制的标定针规对CCD工业相机（15）和线激光轮廓仪（16）进行标定、校准；

2）放置待测件；

将待测件沿着轴向放入待测件容置槽（2）里，调节待测件的位置确保待测件位于待测件容置槽（2）中；

3）定位、扫描并测量待测件；

打开控制模块，控制模块分别与直线电机模组（8）、CCD工业相机（15）和线激光轮廓仪（16）之间电气连接，控制模块控制直线电机模组（8）的直线滑台滑块（11）沿着导轨（10）往复运动，直线滑台滑块（11）带动XY轴微调滑台（12）上的CCD工业相机（15）和线激光轮廓仪（16）同样沿着导轨（10）往复运动，利用XY轴微调滑台（12）对CCD工业相机（15）和线激光轮廓仪（16）进行微调，微调过程中CCD工业相机（15）对待测件进行定位，定位完成后，控制模块控制线激光轮廓仪（16）沿着待测件的轴向进行扫描运动；

4）采集数据；

测量待测件结束后，根据直线电机模组（8）移动的参数和线激光轮廓仪（16）的位置参数构成的三维点云数据采集待测件轴向的轮廓数据；

5）数据处理；

利用点云去燥、降采样、拟合等视觉算法预处理手段处理待测件轴向的轮廓数据。