CN117288784A - 一种自动检测多种工件的x射线数字成像设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种自动检测多种工件的X射线数字成像设备。包括：防护铅房；电动铅门、工业机器人、机器人平移机构、X射线机、X射线机升降平移机构、数字成像板、数字成像板升降平移机构、检测平台、快换夹具台、视觉相机、快换夹具、输送线，通过视觉相机对工件进行拍照录入信息，控制工业机器人自动换取相应的快换卡具夹取工件；完成工件的实时检测，由于采用全自动检测方式替代了人工、半自动操作检测，可夹取检测不同形状、大小、重量的工件，大大增加了检测的兼容范围，提高了检测速度及检测效率，不仅适用性强，检测范围广，而且提高了操作安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种无损检测系统，具体是一种自动检测多种工件的X射线数字成像设备。
背景技术
在对产品质量要求越来越严苛的今天，更多更好的无损检测技术正在越来越多的应用在各行各业。特别是军工和航天领域，需要检测的工件种类多、形状复杂、大小差异大，普通传统的X射线数字成像设备仍停留在人工检测或半自动检测状态。传统的人工使用胶片进行检测的方法，需要人工对工件进行摆放和粘贴胶片，照射后还需要对胶片进行处理再评片。此种方法因为需要大量的人工操作，所以效率较低。又因为胶片由人工进行粘贴，成像的失败率高、统一性差，并且存在操作人员被X射线照射的事故风险；现有半自动检测设备只有一种工装夹具，每次只能针对一种同类型工件进行承载夹持检测，当检测另一型号的工件时就要手动调整更换夹具，再进行手动固定后进行检测，这样不仅操作复杂，大大降低了劳动生产率，降低了检测进度，而且当遇到形状及大小差异比较大的时候，原先的一套检测设备就无法进行检测，需要单位购买专用的检测设备，现阶段的设备不能满足其全部工件的检测工艺要求，而且现有技术仍需要大量的人工辅助干预，无法实现无人化的全自动检测，存在自动化程度低、通用性差、操作复杂、检测效率低等缺陷。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种自动检测多种工件的X射线数字成像设备，可以检测不同形状、大小、重量的工件，可实现全部自动化检测，减少人力成本，提高检测效率，增强检测精度，提高人员安全性。
本发明所采用的技术方案是：一种自动检测多种工件的X射线数字成像设备，包括：防护铅房；电动铅门、工业机器人、机器人平移机构、X射线机、X射线机升降平移机构、数字成像板、数字成像板升降平移机构、检测平台、快换夹具台、视觉相机、快换夹具、输送线；其中，防护铅房放置于地面上，防护铅房内部左侧安装设有数字成像板升降平移机构，数字成像板升降平移机构上面连接安装数字成像板，防护铅房内部右侧安装设有X射线机升降平移机构，X射线机升降平移机构上面连接安装X射线机，数字成像板与X射线机的位置在同一直线上相互对应，防护铅房内部中间安装设有机器人平移机构，机器人平移机构上连接安装工业机器人，防护铅房内部中间前端设有检测平台，防护铅房内部后端设有快换夹具台，防护铅房前端设有电动铅门，电动铅门外部，靠近防护铅房处设有输送线，在工业机器人最前端的工作端设有视觉相机和快换夹具。
其中视觉相机设置在工业机器人机械臂最前端的工作端，通过控制移动机器人机械臂，调节视觉相机的相对高度距离，调节视觉相机的识别范围。
其中工业机器人的工作端设有快换装置母头、快换装置公头，快换装置母头安装在工业机器人工作端的下端，快换装置公头安装在快换夹具的上端，快换装置母头和快换装置公头可快速自动连接或断开，以使工业机器人快速自动更换不同的快换夹具，更换过程方式为自动运行。
更换快换夹具的方法为：第一步：根据视觉相机的识别输送线上上料区工件信息，判断应该对应使用的快换夹具，第二步：驱动工业机器人的机械臂移动至快换夹具台上方，对准现有机械臂上快换夹具的对应位置，控制快换装置母头与快换装置公头脱离断开；第三步：移动工业机器人的机械臂至需要的快换夹具的位置，落下快换装置母头，插进快换装置公头，使得快换装置母头与快换装置公头连接成功；第四步：移动工业机器人的机械臂，驱动新的对应的快换夹具抓取工件进行检测。
其中，快换夹具采用标准气动夹紧、抓取元器件，包括：两爪气爪、三爪气爪、四爪气爪、异形气爪、气动卡盘，可抓取不同长度、不同宽度、不同直径、不同形状、不同重量的工件。
其中数字成像板升降平移机构包括：成像板升降立架和成像板双向平移机构，数字成像板升降平移机构在底端设有直线导轨导向齿条传动的成像板双向平移机构，成像板双向平移机构的上面设有成像板升降立架，在成像板升降立架前端安装连接数字成像板，数字成像板升降平移机构承载数字成像板，做升降和双向平移运动。
其中X射线机升降平移机构包括：射线机升降立架和射线机双向平移机构，X射线机升降平移机构在底端设有直线导轨导向齿条传动的X射线机双向平移机构，X射线机双向平移机构的上面设有X射线机升降立架，在X射线机升降立架前端安装连接X射线机，X射线机升降平移机构承载X射线机，做升降和双向平移运动。
其中检测平台包括：转台、平移机构，平移机构最底部设有平移机构，在平移机构上面设有转台，转台上放置工件，通过控制平移机构运动，调整工件到X射线机与数字成像板之间的距离，控制转台转动，承载工件进行旋转运动，进行成像检测。
检测方法：第一步，检测工件放置到输送线上，移送至电动铅门；第二步：打开电动铅门，工业机器人伸出机械臂，工业机器人根据视觉相机的识别输送线上上料区工件信息；第三步：根据工件信息，工业机器人移动机械臂自动选择放置在快换夹具台上的快换夹具，快速连接匹配；第四步：移动机械臂驱动快换夹具，夹住工件移动至防护铅房中间，驱动X射线机升降平移机构与数字成像板升降平移机构至工件两侧，关闭电动铅门；第五步：判断工件是否需要放置到检测平台上旋转检测，若不需要放到检测平台上，则驱动X射线机升降平移机构与数字成像板升降平移机构同步横向移动，对工件进行扫描检测；若判断需要放置到检测平台检测时，移动机械臂驱动快换夹具将工件放置到检测平台上，转台转动，开启射线进行检测；第六步：检测结束后关闭射线，打开电动铅门将移动机械臂驱动快换夹具将工件夹起移送至输送线上，送走工件。
本发明的有益技术效果为：采用以上技术，很好的克服了现有技术的不足与弊端，采用全自动检测方式替代了人工、半自动操作检测，采用自动更换快速夹具，夹取检测不同形状、大小、重量的工件，大大增加了检测的兼容范围，提高了检测速度及检测效率，不仅适用性强，检测范围广，而且提高了操作安全性。
附图说明
图1为本发明的平面布局图；
图2为本发明的立体布局图；
图3为本发明的机器人平移机构示意图
图4为本发明的机器人工作端示意图
图5为本发明的快换夹具台示意图
图6为本发明的快换夹具示意图一
图7为本发明的快换夹具示意图二
图8为本发明的成像板升降平移机构示意图
图9为本发明的射线机升降平移机构示意图
图10 为本发明的检测平台示意图
1.防护铅房，2、电动铅门，3、输送线，4、X射线机，5、X射线机升降平移机构，6、数字成像板，7、数字成像板升降平移机构，8、检测平台，9、工业机器人、10、机器人平移机构，11、快换夹具台，12、视觉相机，13、快换装置母头，14、快换装置公头，15、快换夹具，20、成像板升降立架，21、成像板双向平移机构，22、转台，23、平移机构，50、射线机升降立架，51、射线机双向平移机构。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
如图1图2所示，一种自动检测多种工件的X射线数字成像设备，包括：防护铅房1；电动铅门2、工业机器人9、机器人平移机构10、X射线机4、X射线机升降平移机构5、数字成像板6、数字成像板升降平移机构7、检测平台8、快换夹具台11、视觉相机12、快换夹具15、输送线3；其中，防护铅房1放置于地面上，防护铅房1内部左侧安装设有数字成像板升降平移机构7，数字成像板升降平移机构7上面连接安装数字成像板6，防护铅房1内部右侧安装设有X射线机升降平移机构5，X射线机升降平移机构5上面连接安装X射线机4，数字成像板6与X射线机4的位置在同一直线上相互对应，防护铅房1内部中间安装设有机器人平移机构10，机器人平移机构10上连接安装工业机器人9，防护铅房1内部中间前端设有检测平台8，防护铅房1内部后端设有快换夹具台11，防护铅房1前端设有电动铅门2，电动铅门2外部，靠近防护铅房1处设有输送线3，在工业机器人3最前端的工作端设有视觉相机12和快换夹具15。
如图3所示，当检测工件时，工业机器人9可在机器人平移机构10上进行平移运动。工业机器人9先移动到机器人平移机构10的前端位置抓取工件，再向后移动到如图3所示的后端位置，被夹取的工件一同进入防护铅房1内进行检测。
其中工业机器人9为已有技术采用IRB6700系列的工业机器人。
其中视觉相机12设置在工业机器人3机械臂最前端的工作端，通过控制移动业机器人3机械臂，调节视觉相机12的相对高度距离，调节视觉相机12的识别范围，使得视觉相机12的可识别范围更广。
其中视觉相机12采用已有技术产品，单次识别范围设置为600mm×600mm。
其中工业机器人9根据视觉相机12的识别范围信息比对输送线3上有效上料区范围信息，移动机器手臂，带动上面的视觉相机12移动，对输送线3上上料区上的工件进行自动拍照识别。
进一步的，如图4所示，其中工业机器人9的工作端设有快换装置母头13、快换装置公头14，快换装置母头13安装在工业机器人9工作端的下端，快换装置公头14安装在快换夹具15的上端，快换装置母头13和快换装置公头14可快速自动连接或断开，以使工业机器人9快速自动更换不同的快换夹具，更换过程方式为自动运行。
更换快换夹具15的方法为：第一步：根据视觉相机12的识别输送线3上上料区工件信息，判断应该对应使用的快换夹具15，第二步：驱动工业机器人9的机械臂移动至快换夹具台11上方，对准现有机械臂上快换夹具15的对应位置，控制快换装置母头13与快换装置公头14脱离断开；第三步：移动工业机器人9的机械臂至需要的快换夹具15的位置，落下快换装置母头13，插进快换装置公头14，使得快换装置母头13与快换装置公头14连接成功；第四步：移动工业机器人9的机械臂，驱动新的对应的快换夹具15抓取工件进行检测。
如图5所示快换夹具15放置在快换夹具台11上，具有多种不同的形状功能结构，根据不同的检测工件，选择对应配套的快换夹具15，不同的快换夹具对应不同工件的夹取操作，快换夹具15通过快换夹具台11上的柱销进行定位放置。
如图6、图7所示，其中，快换夹具15采用标准气动夹紧、抓取元器件，包括：两爪气爪、三爪气爪、四爪气爪、异形气爪、气动卡盘，可抓取不同长度、不同宽度、不同直径、不同形状、不同重量的工件。
如图8所示，其中数字成像板升降平移机构7包括：成像板升降立架20和成像板双向平移机构21，数字成像板升降平移机构7在底端设有直线导轨导向齿条传动的成像板双向平移机构21，成像板双向平移机构21的上面设有成像板升降立架20，在成像板升降立架20前端安装连接数字成像板6，数字成像板升降平移机构7承载数字成像板6，做升降和双向平移运动。
如图9所示，其中X射线机升降平移机构5包括：射线机升降立架50和射线机双向平移机构51，X射线机升降平移机构5在底端设有直线导轨导向齿条传动的X射线机双向平移机构51，X射线机双向平移机构51的上面设有X射线机升降立架50，在X射线机升降立架50前端安装连接X射线机4，X射线机升降平移机构5承载X射线机4，做升降和双向平移运动。
如图10所示，其中检测平台8包括：转台22、平移机构23，平移机构23最底部设有平移机构23，在平移机构23上面设有转台22，转台上放置工件，通过控制平移机构23运动，调整工件到X射线机4与数字成像板6之间的距离，控制转台22转动，承载工件进行旋转运动，进行成像检测。
检测方法：第一步，检测工件放置到输送线3上，移送至电动铅门2；第二步：打开电动铅门2，工业机器人9伸出机械臂，工业机器人9根据视觉相机12的识别输送线3上上料区工件信息；第三步：根据工件信息，工业机器人9移动机械臂自动选择放置在快换夹具台11上的快换夹具15，快速连接匹配。第四步：移动机械臂驱动快换夹具15，夹住工件移动至防护铅房1中间，驱动X射线机升降平移机构5与数字成像板升降平移机构7至工件两侧，关闭电动铅门2；第五步：判断工件是否需要放置到检测平台8上旋转检测，若不需要放到检测平台8上，则驱动X射线机升降平移机构5与数字成像板升降平移机构7同步横向移动，对工件进行扫描检测；若判断需要放置到检测平台8检测时，移动机械臂驱动快换夹具15将工件放置到检测平台8上，转台转动，开启射线进行检测；第六步：检测结束后关闭射线，打开电动铅门2将移动机械臂驱动快换夹具15将工件夹起移送至输送线3上，送走工件。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、 “前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种自动检测多种工件的X射线数字成像设备，其特征在于：包括：防护铅房；电动铅门、工业机器人、机器人平移机构、X射线机、X射线机升降平移机构、数字成像板、数字成像板升降平移机构、检测平台、快换夹具台、视觉相机、快换夹具、输送线；其中，防护铅房放置于地面上，防护铅房内部左侧安装设有数字成像板升降平移机构，数字成像板升降平移机构上面连接安装数字成像板，防护铅房内部右侧安装设有X射线机升降平移机构，X射线机升降平移机构上面连接安装X射线机，数字成像板与X射线机的位置在同一直线上相互对应，防护铅房内部中间安装设有机器人平移机构，机器人平移机构上连接安装工业机器人，防护铅房内部中间前端设有检测平台，防护铅房内部后端设有快换夹具台，防护铅房前端设有电动铅门，电动铅门外部，靠近防护铅房处设有输送线，在工业机器人最前端的工作端设有视觉相机和快换夹具。
2.根据权利要求1所述的一种自动检测多种工件的X射线数字成像设备，其特征在于：其中视觉相机设置在工业机器人机械臂最前端的工作端，通过控制移动机器人机械臂，调节视觉相机的相对高度距离，调节视觉相机的识别范围。
3.根据权利要求1所述的一种自动检测多种工件的X射线数字成像设备，其特征在于：其中工业机器人的工作端设有快换装置母头、快换装置公头，快换装置母头安装在工业机器人工作端的下端，快换装置公头安装在快换夹具的上端，快换装置母头和快换装置公头可快速自动连接或断开，以使工业机器人快速自动更换不同的快换夹具，更换过程方式为自动运行。
4.根据权利要求3所述的一种自动检测多种工件的X射线数字成像设备，其特征在于：更换快换夹具的方法为：第一步：根据视觉相机的识别输送线上上料区工件信息，判断应该对应使用的快换夹具，第二步：驱动工业机器人的机械臂移动至快换夹具台上方，对准现有机械臂上快换夹具的对应位置，控制快换装置母头与快换装置公头脱离断开；第三步：移动工业机器人的机械臂至需要的快换夹具的位置，落下快换装置母头，插进快换装置公头，使得快换装置母头与快换装置公头连接成功；第四步：移动工业机器人的机械臂，驱动新的对应的快换夹具抓取工件进行检测。
5.根据权利要求1所述的一种自动检测多种工件的X射线数字成像设备，其特征在于：其中，快换夹具采用标准气动夹紧、抓取元器件，包括：两爪气爪、三爪气爪、四爪气爪、异形气爪、气动卡盘，可抓取不同长度、不同宽度、不同直径、不同形状、不同重量的工件。
6.根据权利要求1所述的一种自动检测多种工件的X射线数字成像设备，其特征在于：其中数字成像板升降平移机构包括：成像板升降立架和成像板双向平移机构，数字成像板升降平移机构在底端设有直线导轨导向齿条传动的成像板双向平移机构，成像板双向平移机构的上面设有成像板升降立架，在成像板升降立架前端安装连接数字成像板，数字成像板升降平移机构承载数字成像板，做升降和双向平移运动。
7.根据权利要求1所述的一种自动检测多种工件的X射线数字成像设备，其特征在于：其中X射线机升降平移机构包括：射线机升降立架和射线机双向平移机构，X射线机升降平移机构在底端设有直线导轨导向齿条传动的X射线机双向平移机构，X射线机双向平移机构的上面设有X射线机升降立架，在X射线机升降立架前端安装连接X射线机，X射线机升降平移机构承载X射线机，做升降和双向平移运动。
8.根据权利要求1所述的一种自动检测多种工件的X射线数字成像设备，其特征在于：其中检测平台包括：转台、平移机构，平移机构最底部设有平移机构，在平移机构上面设有转台，转台上放置工件，通过控制平移机构运动，调整工件到X射线机与数字成像板之间的距离，控制转台转动，承载工件进行旋转运动，进行成像检测。
9.根据权利要求1所述的一种自动检测多种工件的X射线数字成像设备，其特征在于：检测方法是：第一步，检测工件放置到输送线上，移送至电动铅门；第二步：打开电动铅门，工业机器人伸出机械臂，工业机器人根据视觉相机的识别输送线上上料区工件信息；第三步：根据工件信息，工业机器人移动机械臂自动选择放置在快换夹具台上的快换夹具，快速连接匹配；第四步：移动机械臂驱动快换夹具，夹住工件移动至防护铅房中间，驱动X射线机升降平移机构与数字成像板升降平移机构至工件两侧，关闭电动铅门；第五步：判断工件是否需要放置到检测平台上旋转检测，若不需要放到检测平台上，则驱动X射线机升降平移机构与数字成像板升降平移机构同步横向移动，对工件进行扫描检测；若判断需要放置到检测平台检测时，移动机械臂驱动快换夹具将工件放置到检测平台上，转台转动，开启射线进行检测；第六步：检测结束后关闭射线，打开电动铅门将移动机械臂驱动快换夹具将工件夹起移送至输送线上，送走工件。
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2022
- 2022-06-16 CN CN202210678318.XA patent/CN117288784A/zh active Pending
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