CN117347207A - 一种在线硬度自动检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在线硬度自动检测系统，包括荧光检测室，荧光检测室内设有工件传输单元，荧光检测室外设置有视觉检测单元、机器人单元和自动硬度检测单元，利用在线硬度自动检测系统对工件进行检测，未通过视觉拍照和自动扫码的工件在工件传输单元和机器人单元的共同作用下检测失败位，而工件硬度检测结果合格时，在工件传输单元和机器人单元的共同作用下移动到成品位，并进行数据上传，而工件硬度检测结果不合格时，在工件传输单元和机器人单元的共同作用下移动到废品位，并进行数据上传，不易漏检、错检，以及误检等情况，硬度不合格产品会不会流入“机加工”产线造成不可逆的影响，满足产线生产需求。
Description
技术领域
本发明涉及的一种在线硬度自动检测系统，特别是涉及应用于硬度测试领域的一种在线硬度自动检测系统。
背景技术
所谓硬度，就是材料抵抗更硬物压入其表面的能力。根据试验方法和适应范围的不同，硬度单位可分为布氏硬度、维氏硬度、洛氏硬度、显微维氏硬度等许多种，不同的单位有不同的测试方法，适用于不同特性的材料或场合。
为解决硬度检测的问题，市场中的某硬度检测系统采用手动检测的设计，具有一定的市场占比。
现有硬度检测多为人工手动检测，人工硬度检测缺点：由于硬度检测的特殊性，对检测姿态，检测接触面都有严格要求，操作人员手动检测很容易漏检、错检，以及误检等情况，当出现上述情况后工件质量无法保证，硬度不合格产品会流入“机加工”产线造成不可逆的影响，且为了满足产线生产需求，手动硬度检测需要投入大量人力和硬度检测表，增加生产成本。
发明内容
针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是硬度检测过程中容易弧线漏检、错检，以及误检等情况，无法保证质量，硬度不合格产品会流入“机加工”产线造成不可逆的影响，且人工成本高。
为解决上述问题，本发明提供了一种在线硬度自动检测系统，包括荧光检测室，荧光检测室内设有工件传输单元，工件传输单元的一端延伸至荧光检测室的外侧，工件传输单元包括多组传输皮带，沿多个传输皮带前进的方向依次设置有视觉检测单元、机器人单元和自动硬度检测单元，荧光检测室的外侧设有电器控制单元，电器控制单元可以控制荧光检测室、工件传输单元、视觉检测单元、机器人单元和自动硬度检测单元的工作和数据传输；
自动硬度检测单元包括硬度检测装置主体，硬度检测装置主体包括装配板，装配板的侧壁上固定连接有检测主体，检测主体的下端固定连接有输送轴，输送轴的下端固定连接有硬度检测探头，输送轴的侧壁上固定连接有光电感应单元，检测主体、输送轴和光电感应单元的外侧套设有外罩，且外罩与装配板固定连接，光电感应单元的一端贯穿外罩并延伸到外罩的外侧。
在上述在线硬度自动检测系统中，利用在线硬度自动检测系统对工件进行检测，不易漏检、错检，以及误检等情况，硬度不合格产品会不会流入“机加工”产线造成不可逆的影响，满足产线生产需求，且降低了的人工手动检测所产生人力成本。
作为本申请的进一步改进，工件传输单元为硬度自动检测系统的高速公路，通过不同流道将工件传输至不同位置，满足工件传输单元、视觉检测单元、机器人单元和自动硬度检测单元对工件的不同需求。
作为本申请的进一步改进，电器控制单元是硬度自动检测系统的核心控制单元，负责对工件传输单元、视觉检测单元、机器人单元和自动硬度检测单元各系统的数据进行逻辑控制，数据存储，其次电器控制单元也是各系统的通讯枢纽，采用工业以太网协议将各系统进行组网，进行数据交互。
作为本申请的进一步改进，视觉检测单元为机器人单元的眼睛，视觉检测单元采用3D视觉相机拍照，以3D控制器为核心进行运算对拍照后的数据进行处理并转换成机器人单元可抓起的坐标，将被测物由图形化转成数字化可读取数据供机器人单元使用。
作为本申请的一种改进，机器人单元硬度自动检测系统的搬运工，负责整套系统的工件抓取，定点扫码，定点硬度检测，自动定点校验工作，其中机器人的工装夹具为非标定制，可满足30种以上的产线工件抓取需求。
作为本申请的一种改进的补充，自动硬度检测单元为硬度自动检测系统的质检单元，所有工件都要通过自动硬度检测单元进行硬度检测，并对其结果进行显示与数据上传，自动硬度检测单元具备可视化，检测范围可编辑，且设备自动校准的功能。
作为本申请的再一种改进，硬度检测探头还包括探头主体，探头主体的下端螺纹连接有检测端，探头主体内开凿有储液腔，储液腔的上端螺纹连接有上盖，上盖的上端固定连接有连接轴，且连接轴的上端与输送轴固定连接，探头主体的下端开凿有连接轴，连接轴与储液腔之间开凿有连接通道，且连接通道连通储液腔与连接轴，连接通道内固定连接有与自身相匹配的单向阀，连接轴远离连接通道的一端螺纹连接有与自身相匹配的下盖，连接轴内滑动连接有与自身相匹配的推板，推板的下端固定连接有动力杆，动力杆的下端贯穿下盖并延伸至探头主体的外侧，动力杆的下端与检测端的下端平齐，探头主体内开凿有出液道，出液道连通连接轴与外界，且出液道的最高处高于单向阀的位置，且储液腔和连接轴内填充有标记液，可以在工件表面形成直观的标记，方便视觉检测单元进行识别，增加辨识的准确率。
作为本申请的再一种改进，连接轴内壁与推板上壁之间固定连接有压缩弹簧，在一次硬度检测结束，硬度检测探头离开工件的表面，在处于压缩状态的压缩弹簧会将推板和动力杆进行复位，便于下一轮硬度检测。
作为本申请的再一种改进，上盖上开凿有加料口，加料口内安装有密封塞，探头主体选用透明材料制成，便于观测探头主体内标记液深度，而加料口的开凿则便于标记液的添加
综上，本申请中，利用在线硬度自动检测系统对工件进行检测，未通过视觉拍照和自动扫码的工件在工件传输单元和机器人单元的共同作用下检测失败位，而工件硬度检测结果合格时，在工件传输单元和机器人单元的共同作用下移动到成品位，并进行数据上传，而工件硬度检测结果不合格时，在工件传输单元和机器人单元的共同作用下移动到废品位，并进行数据上传，不易漏检、错检，以及误检等情况，硬度不合格产品会不会流入“机加工”产线造成不可逆的影响，满足产线生产需求，且降低了的人工手动检测所产生人力成本。
附图说明
图1为本申请第一种实施方式的在线硬度自动检测系统的示意图；
图2为本申请第一种实施方式的在线硬度自动检测系统的俯视图；
图3为本申请第一种实施方式的自动硬度检测单元的结构示意图；
图4为本申请第一种实施方式的自动硬度检测单元的仰视图；
图5为本申请第一种实施方式的自动硬度检测单元去除外罩后的左视图；
图6为本申请第一种实施方式的自动硬度检测单元去除外罩后的右视图；
图7为本申请第二种实施方式的硬度检测探头的剖面结构示意图；
图8为图7中A处的结构示意图；
图9为本申请第一种实施方式硬度检测工艺流程图；
图10为传统的手动硬度检测工艺流程图。
图中标号说明：
1荧光检测室、2工件传输单元、3电器控制单元、4视觉检测单元、5机器人单元、6自动硬度检测单元、7外罩、8硬度检测装置主体、801装配板、802检测主体、803输送轴、804光电感应单元、9硬度检测探头、901探头主体、902检测端、903储液腔、904上盖、905密封塞、906连接轴、907连接通道、908单向阀、909下盖、910动力杆、911推板、912压缩弹簧、913出液道。
具体实施方式
下面结合附图对本申请的两种实施方式作详细说明。
第一种实施方式：
图1-2示出一种在线硬度自动检测系统，包括荧光检测室1，荧光检测室1内设有工件传输单元2，工件传输单元2的一端延伸至荧光检测室1的外侧，工件传输单元2包括多组传输皮带，沿多个传输皮带前进的方向依次设置有视觉检测单元4、机器人单元5和自动硬度检测单元6，荧光检测室1的外侧设有电器控制单元3，电器控制单元3可以控制荧光检测室1、工件传输单元2、视觉检测单元4、机器人单元5和自动硬度检测单元6的工作和数据传输；
图3-6示出的自动硬度检测单元6，自动硬度检测单元6包括硬度检测装置主体8，硬度检测装置主体8包括装配板801，装配板801的侧壁上固定连接有检测主体802，检测主体802的下端固定连接有输送轴803，输送轴803的下端固定连接有硬度检测探头9，输送轴803的侧壁上固定连接有光电感应单元804，检测主体802、输送轴803和光电感应单元804的外侧套设有外罩7，且外罩7与装配板801固定连接，光电感应单元804的一端贯穿外罩7并延伸到外罩7的外侧。
其中检测主体802自上向下包括：油压缓冲器、气缸及其连接和固定结构，包括但不仅限于螺钉和法兰等，实现驱动输送轴803和硬度检测探头9进行硬度检测工作，而光电感应单元804的存在则可以检测检测主体802和输送轴803姿态的稳定，增加检测的准确性。
本申请中，利用在线硬度自动检测系统对工件进行检测，不易漏检、错检，以及误检等情况，硬度不合格产品会不会流入“机加工”产线造成不可逆的影响，满足产线生产需求，且降低了的人工手动检测所产生人力成本。
工件传输单元2为硬度自动检测系统的高速公路，通过不同流道将工件传输至不同位置，满足工件传输单元2、视觉检测单元4、机器人单元5和自动硬度检测单元6对工件的不同需求。
电器控制单元3是硬度自动检测系统的核心控制单元，负责对工件传输单元2、视觉检测单元4、机器人单元5和自动硬度检测单元6各系统的数据进行逻辑控制，数据存储，其次电器控制单元3也是各系统的通讯枢纽，采用工业以太网协议将各系统进行组网，进行数据交互。
视觉检测单元4为机器人单元5的眼睛，视觉检测单元4采用3D视觉相机拍照，以3D控制器为核心进行运算对拍照后的数据进行处理并转换成机器人单元5可抓起的坐标，将被测物由图形化转成数字化可读取数据供机器人单元5使用。
机器人单元5硬度自动检测系统的搬运工，负责整套系统的工件抓取，定点扫码，定点硬度检测，自动定点校验工作，其中机器人的工装夹具为非标定制，可满足30种以上的产线工件抓取需求。
自动硬度检测单元6为硬度自动检测系统的质检单元，所有工件都要通过自动硬度检测单元6进行硬度检测，并对其结果进行显示与数据上传，自动硬度检测单元6具备可视化，检测范围可编辑，且设备自动校准的功能。
请参阅图9，一种在线硬度自动检测系统的检测流程，主要包括以下步骤：
S1、硬度检测准备，工件经过荧光检测室1的预处理后，经由工件传输单元2运动到视觉检测单元4的位置，通过视觉检测单元4对工件进行拍照，机器人单元5根据视觉检测单元4提供坐标进行工件自动抓取，机器人单元5扫码完成后，再夹持工件进入硬度自动检测系统的自动硬度检测单元6处进行自动硬度检测，机器人单元5定位精准，确保了每次硬度检测打点的一致性；
S2、自动硬度检测，硬度检测装置主体8设备采用多点缓冲结构，方向和角度可根据工件姿态自动随之改变，确保了工件与机构间的完美贴合，满足硬度检测可靠性，每次检测完成的数据结果自动上传，检测结束后机器人单元5将被测工件自动摆放至不同流道，杜绝工件错检、漏检、被测工件混淆等情况。
其中未通过视觉拍照和自动扫码的工件在工件传输单元2和机器人单元5的共同作用下检测失败位，而工件硬度检测结果合格时，在工件传输单元2和机器人单元5的共同作用下移动到成品位，并进行数据上传，而工件硬度检测结果不合格时，在工件传输单元2和机器人单元5的共同作用下移动到废品位，并进行数据上传。
而现有技术中，请参阅图10，工件的硬度检测和扫码都是通过手动进行，操作人员手动检测很容易漏检、错检，以及误检等情况。
第二种实施方式：
图7-8示出的硬度检测探头9，硬度检测探头9包括探头主体901，探头主体901的下端螺纹连接有检测端902，探头主体901内开凿有储液腔903，储液腔903的上端螺纹连接有上盖904，上盖904的上端固定连接有连接轴906，且连接轴906的上端与输送轴803固定连接，探头主体901的下端开凿有连接轴906，连接轴906与储液腔903之间开凿有连接通道907，且连接通道907连通储液腔903与连接轴906，连接通道907内固定连接有与自身相匹配的单向阀908，连接轴906远离连接通道907的一端螺纹连接有与自身相匹配的下盖909，连接轴906内滑动连接有与自身相匹配的推板911，推板911的下端固定连接有动力杆910，动力杆910的下端贯穿下盖909并延伸至探头主体901的外侧，动力杆910的下端与检测端902的下端平齐，探头主体901内开凿有出液道913，出液道913连通连接轴906与外界，且出液道913的最高处高于单向阀908的位置，且储液腔903和连接轴906内填充有标记液。
本实施例中，利用检测端902对工件进行硬度检测，在检测端902压迫工件表面使其表面发生形变时，硬度检测探头9整体下移，而动力杆910无法对工件表面造成形变，会推动推板911在连接轴906内上移，并将标记液沿出液道913的方向在工件的表面射出，在工件表面形成标记，而标记的大小和推板911上移的高度有关，工件表面形变的深度有关，工件硬度越低，标记越大，反之亦然，可以在工件表面形成直观的标记，方便视觉检测单元4进行识别，增加辨识的准确率。
连接轴906内壁与推板911上壁之间固定连接有压缩弹簧912，在一次硬度检测结束，硬度检测探头9离开工件的表面，在处于压缩状态的压缩弹簧912会将推板911和动力杆910进行复位，便于下一轮硬度检测，上盖904上开凿有加料口，加料口内安装有密封塞905，探头主体901选用透明材料制成，便于观测探头主体901内标记液深度，而加料口的开凿则便于标记液的添加。
相较于第一种实施方法，本实施方法的硬度检测探头9制造成本明显稍高，但是通过标记液标记，可以大幅降低视觉检测单元4的精度，降低视觉检测单元4的成本，并提高识别精度。
结合当前实际需求，本申请采用的上述实施方式，保护范围并不局限于此，在本领域技术人员所具备的知识范围内，不脱离本申请构思作出的各种变化，仍落在本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种在线硬度自动检测系统，其特征在于：包括荧光检测室（1），所述荧光检测室（1）内设有工件传输单元（2），所述工件传输单元（2）的一端延伸至荧光检测室（1）的外侧，所述工件传输单元（2）包括多组传输皮带，沿多个所述传输皮带前进的方向依次设置有视觉检测单元（4）、机器人单元（5）和自动硬度检测单元（6），所述荧光检测室（1）的外侧设有电器控制单元（3），所述电器控制单元（3）可以控制荧光检测室（1）、工件传输单元（2）、视觉检测单元（4）、机器人单元（5）和自动硬度检测单元（6）的工作和数据传输；
所述自动硬度检测单元（6）包括硬度检测装置主体（8），所述硬度检测装置主体（8）包括装配板（801），所述装配板（801）的侧壁上固定连接有检测主体（802），所述检测主体（802）的下端固定连接有输送轴（803），所述输送轴（803）的下端固定连接有硬度检测探头（9），所述输送轴（803）的侧壁上固定连接有光电感应单元（804），所述检测主体（802）、输送轴（803）和光电感应单元（804）的外侧套设有外罩（7），且外罩（7）与装配板（801）固定连接，所述光电感应单元（804）的一端贯穿外罩（7）并延伸到外罩（7）的外侧。
2.根据权利要求1所述的一种在线硬度自动检测系统，其特征在于：所述电器控制单元（3）是硬度自动检测系统的核心控制单元，负责对工件传输单元（2）、视觉检测单元（4）、机器人单元（5）和自动硬度检测单元（6）各系统的数据进行逻辑控制，数据存储，其次电器控制单元（3）也是各系统的通讯枢纽，采用工业以太网协议将各系统进行组网，进行数据交互。
3.根据权利要求1所述的一种在线硬度自动检测系统，其特征在于：所述视觉检测单元（4）为机器人单元（5）的眼睛，视觉检测单元（4）采用3D视觉相机拍照。
4.根据权利要求1所述的一种在线硬度自动检测系统，其特征在于：所述机器人单元（5）硬度自动检测系统的搬运工，负责整套系统的工件抓取，定点扫码，定点硬度检测，自动定点校验工作。
5.根据权利要求1所述的一种在线硬度自动检测系统，其特征在于：所述自动硬度检测单元（6）为硬度自动检测系统的质检单元，所有工件都要通过自动硬度检测单元（6）进行硬度检测，并对其结果进行显示与数据上传，所述自动硬度检测单元（6）具备可视化，检测范围可编辑，且设备自动校准的功能。
6.根据权利要求1所述的一种在线硬度自动检测系统，其特征在于：所述硬度检测探头（9）还包括探头主体（901），所述探头主体（901）的下端螺纹连接有检测端（902），所述探头主体（901）内开凿有储液腔（903），所述储液腔（903）的上端螺纹连接有上盖（904），所述上盖（904）的上端固定连接有连接轴（906），且连接轴（906）的上端与输送轴（803）固定连接，所述探头主体（901）的下端开凿有连接轴（906），所述连接轴（906）与储液腔（903）之间开凿有连接通道（907），且连接通道（907）连通储液腔（903）与连接轴（906），所述连接通道（907）内固定连接有与自身相匹配的单向阀（908），所述连接轴（906）远离连接通道（907）的一端螺纹连接有与自身相匹配的下盖（909），所述连接轴（906）内滑动连接有与自身相匹配的推板（911），所述推板（911）的下端固定连接有动力杆（910），所述动力杆（910）的下端贯穿下盖（909）并延伸至探头主体（901）的外侧，所述动力杆（910）的下端与检测端（902）的下端平齐，所述探头主体（901）内开凿有出液道（913），所述出液道（913）连通连接轴（906）与外界，且出液道（913）的最高处高于单向阀（908）的位置，且储液腔（903）和连接轴（906）内填充有标记液。
7.根据权利要求6所述的一种在线硬度自动检测系统，其特征在于：所述连接轴（906）内壁与推板（911）上壁之间固定连接有压缩弹簧（912）。
8.根据权利要求6所述的一种在线硬度自动检测系统，其特征在于：所述上盖（904）上开凿有加料口，所述加料口内安装有密封塞（905），所述探头主体（901）选用透明材料制成。
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