CN118130481A - 一种基于三维信息的划痕检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机器视觉领域，公开了一种基于三维信息的划痕检测装置，具体包括设备外壳、主体构架、驱动装置、运动检测装置以及轴类零件定位装置。本发明可让驱动装置驱动运动检测装置中的2D轮廓激光传感器沿传递连接轴的轴向进行往复运动，进而实现2D轮廓激光传感器在X轴、Y轴、Z轴三个方向对于轴类零件表面划痕的测量，突破了二维信息测量，实现了划痕三维信息检测。同时，本发明通过利用2D轮廓激光传感器进行检测，可对轴类零件上的微小划痕进行有效信息获取，解决了目前轴类零件上微小划痕检测精度偏低的问题。
Description
技术领域
本发明属于机器视觉领域，更具体地说，涉及一种基于三维信息的划痕检测装置。
背景技术
在工业生产中总是经常遇到裂痕、划痕等产品的表面缺陷问题，机器视觉行业对于表面检测相比前几年已经有很大的突破，对于产品表面的划伤、污迹等检测已经不再是难点。然而，面对轴类零件的微小划痕检测中，由于金属表面的高反光特性，使得相机技术检测难以适应复杂的现场环境。
而在现有技术中，国内外研究人员先后提出高精度的划痕检测设备及方法，但这类的方法由于微小划痕的特征，使得高精度的测量停留在2D检测领域，难以突破。
因此，如何对轴类零件上的划痕实现三维信息检测，是本领域技术人员的一个研究课题。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种基于三维信息的划痕检测装置，可解决当前对于轴类零件检测时，无法对微小划痕进行有效信息获取问题；并通过对2D轮廓传感器增加运动，突破二维信息测量，实现划痕三维信息检测。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于三维信息的划痕检测装置，包括：
设备外壳；
主体构架，安装于所述设备外壳内，为装置中的各构件提供安装位置与支撑；
驱动装置，安装于所述主体构架内，并能够驱动所述主体构架内腔下部的偏心轮转动；
运动检测装置，安装于所述主体构架内，包括与所述偏心轮的外周面紧抵的动力传动板，所述动力传动板远离所述偏心轮的一面上垂直固连有一根传递连接轴，所述传递连接轴的外端穿过一安装在所述主体构架底部的位移限制支座并与轮廓传感器安装底板相连接，位于所述位移限制支座与所述动力传动板之间的所述传递连接轴上套装有弹簧；所述轮廓传感器安装底板的底面与安装在所述主体构架底部的导轨滑块机构相连，所述轮廓传感器安装底板的顶面上安装2D轮廓激光传感器，所述2D轮廓激光传感器的发射源对准所述轮廓传感器安装底板和所述主体构架底部上对应开设的激光透出口；
轴类零件定位装置，安装于所述主体构架的下方。
优选地，所述主体构架包括纵向铝型材、横向铝型材以及安装基准板；所述安装基准板位于所述主体构架的底部且水平设置；所述纵向铝型材共六根且分布固定在所述安装基准板的上表面；所述横向铝型材共两根且固定安装在所述纵向铝型材的上方；所述设备外壳包括安装在所述主体构架中对应铝型材上的外壳前面板、外壳后面板、外壳上面板以及两个外壳侧面板。
优选地，两个所述外壳侧面板上各连接固定有一拉手。
优选地，所述驱动装置包括主驱动装置和从驱动装置；所述主驱动装置安装于所述主体构架的上部，包括驱动主轴横向设置的驱动伺服电机，所述驱动主轴的外轴端上安装有主动圆锥齿轮；所述从驱动装置包括竖向设置在所述主体构架内的可转动的动力传递轴，所述动力传递轴的顶端安装有从动圆锥齿轮；所述从动圆锥齿轮与所述主动圆锥齿轮呈90°安装且适配啮合，所述动力传递轴的下端与所述偏心轮相固连。
优选地，在所述主体构架中间位置的两个所述纵向铝型材上部安装有电机安装板，所述驱动伺服电机安装于所述电机安装板上；所述驱动伺服电机的输出端与所述驱动主轴之间通过联轴器相连；在所述主体构架外侧位置的两个所述纵向铝型材上竖向安装有两组从驱动装置安装结构，每组所述从驱动装置安装结构均对应包括长杆轴安装立板、长杆轴安装横板、长杆轴安装筋板，所述长杆轴安装立板与对应的所述纵向铝型材相连，所述长杆轴安装横板垂直连接于所述长杆轴安装立板的内侧面上，所述长杆轴安装筋板安装于所述长杆轴安装立板与所述长杆轴安装横板的连接处，所述动力传递轴穿过上下两块所述长杆轴安装横板上的通孔，且所述通孔内还对应安装有长杆轴运动轴承；所述动力传递轴的底端与所述安装基准板转动连接。
优选地，所述动力传递轴的下端还套装固定有轴固定环，所述轴固定环共有两个，分别抵紧安装在所述偏心轮的上方及下方。
优选地，所述位移限制支座及所述导轨滑块机构均安装于所述安装基准板的上表面；所述位移限制支座上供所述传递连接轴穿过的孔中安装有滑动轴承；所述安装基准板上对应所述2D轮廓激光传感器发射源的位置处开设有所述激光透出口；所述2D轮廓激光传感器安装于轮廓传感器保护壳的内部，所述轮廓传感器保护壳安装于所述轮廓传感器安装底板上。
优选地，所述轴类零件定位装置安装于所述安装基准板的下底面上，包括靠近所述偏心轮一侧的两组宽型定位结构以及靠近所述2D轮廓激光传感器一侧的一组窄型定位结构；两组所述宽型定位结构对称安装且结构相同，均对应包括安装在所述安装基准板下端的定位安装顶板，所述定位安装顶板的下端通过两块定位块L型安装座连接宽型定位块；所述窄型定位结构包括直接安装在所述安装基准板下端的窄型定位块，所述宽型定位块与所述窄型定位块的下方均对应开设有与轴类零件相适配的定位槽。
相较于现有技术，本发明一种基于三维信息的划痕检测装置具有以下有益效果：
(1)、本发明装置可通过其下方的轴类零件定位装置直接置于轴类零件上，然后通过装置内部的2D轮廓激光传感器发射一条线性激光光源，根据漫反射聚焦成像原理，通过三角测量法对轴类零件的表面划痕进行测量，在测量过程中，驱动装置还会同时驱动2D轮廓激光传感器沿传递连接轴的轴向进行往复运动，进而实现2D轮廓激光传感器在X轴、Y轴、Z轴三个方向对于轴类零件表面划痕的测量，突破了二维信息测量，实现了划痕三维信息检测。
(2)、本发明通过利用不受物体表面材料、颜色以及发射光源的影响且具有强大的抗干扰能力的2D轮廓激光传感器进行检测，可对轴类零件上的微小划痕进行有效信息获取，解决了目前轴类零件上微小划痕检测精度偏低的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的基于三维信息的划痕检测装置设备内部图。
图2为本发明实施例提供的设备外壳示意图。
图3为本发明实施例提供的主体构架示意图。
图4为本发明实施例提供的主驱动装置示意图。
图5为本发明实施例提供的从驱动装置示意图。
图6为本发明实施例提供的运动检测装置示意图。
图7为本发明实施例提供的轴类零件定位装示意图。
图8为本发明实施例提供的轮廓传感器安装底板示意图。
图中：
10-设备外壳，
11-外壳前面板，12-外壳上面板，13-外壳侧面板，14-拉手；
20-主体构架，
21-纵向铝型材，22-横向铝型材，23-安装基准板；
30-主驱动装置，
31-驱动伺服电机，32-驱动主轴，33-主动圆锥齿轮，34-电机安装板，35-联轴器；
40-从驱动装置，
41-动力传递轴，42-从动圆锥齿轮，43-偏心轮，44-长杆轴安装立板，45-长杆轴安装横板，46-长杆轴安装筋板，47-长杆轴运动轴承，48-轴固定环；
50-运动检测装置，
51-动力传动板，52-传递连接轴，53-位移限制支座，54-轮廓传感器安装底板，55-弹簧，56-导轨滑块机构，57-2D轮廓激光传感器，58-滑动轴承，59-轮廓传感器保护壳；
60-轴类零件定位装置，
61-定位安装顶板，62-定位块L型安装座，63-宽型定位块，64-窄型定位块。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例：
如图1、图2所示，本发明一种基于三维信息的划痕检测装置，包括设备外壳10、主体构架20、驱动装置、运动检测装置50、轴类零件定位装置60。
本发明中的设备外壳10整体起到保护作用，主体构架20安装于设备外壳10内，为装置中的各构件提供安装位置与支撑。
如图2、图3所示，主体构架20包括纵向铝型材21、横向铝型材22以及安装基准板23；安装基准板23位于主体构架20的底部且水平设置；纵向铝型材21共六根且分布固定在安装基准板23的上表面，具体为每两根一排，共三排，纵向铝型材21负责为驱动装置以及设备外壳10提供安装位置与支撑；横向铝型材22共两根且固定安装在纵向铝型材21的上方，负责为设备外壳10中的外壳上面板12提供安装位置与支撑。
设备外壳10包括通过螺栓连接安装在主体构架20中对应铝型材上的外壳前面板11、外壳后面板、外壳上面板12以及两个外壳侧面板13。设备外壳10负责保护主体构架20、驱动装置、运动检测装置50、轴类零件定位装置60，防止其受到损害。
进一步的，两个外壳侧面板13上各连接固定有一拉手14，优选为树脂14，树脂拉手安装在外壳侧面板13上，方便整个装置设备的拿取与放置。
本发明中的驱动装置安装于主体构架20内，并能够驱动主体构架内腔下部的偏心轮43转动。
如图4、图5所示，驱动装置包括主驱动装置30和从驱动装置40；主驱动装置30安装于主体构架20的上部，包括驱动主轴32横向设置的驱动伺服电机31，驱动主轴32的外轴端上安装有主动圆锥齿轮33；从驱动装置40包括竖向设置在主体构架20内的可转动的动力传递轴41，动力传递轴41的顶端安装有从动圆锥齿轮42；从动圆锥齿轮42与主动圆锥齿轮33呈90°安装且适配啮合，从动圆锥齿轮42负责将主驱动装置30中驱动伺服电机31的旋转动力进行方向的转变；动力传递轴41的下端与偏心轮43相固连，偏心轮43安装在动力转递轴末尾位置，负责为运动检测装置50提供动力。
更为具体的，在主体构架20中间位置的两个纵向铝型材21上部安装有电机安装板34，负责输出旋转动力的驱动伺服电机31安装于电机安装板34上，即电机安装板34为伺服电机提供安装位置与支撑；驱动伺服电机31的输出端与驱动主轴32之间通过联轴器35相连，联轴器35负责进行轴径变化的连接；驱动主轴外轴端上的主动圆锥齿轮33负责将驱动伺服电机31产生的旋转动力进行传递。
在主体构架20外侧位置的两个纵向铝型材21上竖向安装有两组从驱动装置安装结构，每组从驱动装置安装结构均对应包括长杆轴安装立板44、长杆轴安装横板45、长杆轴安装筋板46，长杆轴安装立板44与对应的纵向铝型材21通过螺栓相连，长杆轴安装横板45通过螺栓垂直连接于长杆轴安装立板44的内侧面上，长杆轴安装筋板46通过螺栓安装于长杆轴安装立板44与长杆轴安装横板45的连接处；动力传递轴41穿过上下两块长杆轴安装横板45上的通孔，且通孔内还对应安装有长杆轴运动轴承47，长杆轴运动轴承47负责为动力转递轴提供导向及提上强度。
本发明中的长杆轴安装立板44、长杆轴安装横板45、长杆轴安装筋板46通过连接形成框架结构，负责为动力传递轴41以及长杆轴运动轴承47提供安装位置与支撑；动力传递轴41的底端与安装基准板23转动连接。
进一步的，动力传递轴41的下端还套装固定有轴固定环48，轴固定环48共有两个，分别抵紧安装在偏心轮43的上方及下方。
轴固定环48的作用是当偏心轮43与动力传递轴41之间的固连发生松动或者断裂时，上下两个轴固定环48可以保证将偏心轮43继续锁固在当前位置，即负责支撑偏心轮43以及限制偏心轮43的位移，使偏心轮43的外周面能够一直保持与下文中的动力传动板51紧抵，进而确保动力传动板51的往复运动。
如图6所示，本发明中的运动检测装置50安装于主体构架20内，包括与偏心轮43的外周面紧抵的动力传动板51，动力传动板51远离偏心轮43的一面上垂直固连有一根传递连接轴52，传递连接轴52的外端穿过一安装在主体构架底部的位移限制支座53并与轮廓传感器安装底板54相连接，位于位移限制支座53与动力传动板51之间的传递连接轴52上套装有弹簧55；轮廓传感器安装底板54的底面与安装在主体构架底部的导轨滑块机构56相连，轮廓传感器安装底板54的顶面上安装2D轮廓激光传感器57，2D轮廓激光传感器57的发射源对准轮廓传感器安装底板54和主体构架底部上对应开设的激光透出口(参见图7、图8)。
更为具体的，位移限制支座53及导轨滑块机构56均安装于安装基准板23的上表面；位移限制支座53上供传递连接轴52穿过的孔中安装有滑动轴承58；安装基准板23上对应2D轮廓激光传感器发射源的位置处开设有激光透出口；2D轮廓激光传感器57安装于轮廓传感器保护壳59的内部，轮廓传感器保护壳59安装于轮廓传感器安装底板54上。
上述中的传递连接轴52负责带动轮廓传感器安装底板54、2D轮廓激光传感器57、轮廓传感器保护壳59运动；弹簧55负责恢复动力传动板51至初始位置；位移限制支座53负责为传递连接轴52提供安装位置，其上的滑动轴承58负责限制传递连接轴52的运动方向；轮廓传感器安装底板54负责为2D轮廓激光传感器57、轮廓传感器保护壳59提供安装位置与支撑；2D轮廓激光传感器57安装在轮廓传感器保护壳59内部，负责进行划痕三维信息的采集；导轨滑块机构56安装在主体构架20的安装基准板23上，负责限制2D轮廓激光传感器57的运动方向。
本发明中的轴类零件定位装置60安装于主体构架20的下方。
如图7所示，轴类零件定位装置60安装于安装基准板23的下底面上，包括靠近偏心轮43一侧的两组宽型定位结构以及靠近2D轮廓激光传感器57一侧的一组窄型定位结构；两组宽型定位结构对称安装且结构相同，均对应包括安装在安装基准板23下端的定位安装顶板61，定位安装顶板61的下端通过两块定位块L型安装座62连接宽型定位块63；窄型定位结构包括直接安装在安装基准板23下端的窄型定位块64，宽型定位块63与窄型定位块64的下方均对应开设有与轴类零件相适配的定位槽。
上述中的定位安装顶板61负责为宽型定位块63、定位块L型安装座62提供安装位置及支撑，宽型定位块63主要负责对轴类零件进行定位，窄型定位块64主要负责为轴类零件定位提供辅助支撑。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种基于三维信息的划痕检测装置，其特征在于，包括：
设备外壳；
主体构架，安装于所述设备外壳内，为装置中的各构件提供安装位置与支撑；
驱动装置，安装于所述主体构架内，并能够驱动所述主体构架内腔下部的偏心轮转动；
运动检测装置，安装于所述主体构架内，包括与所述偏心轮的外周面紧抵的动力传动板，所述动力传动板远离所述偏心轮的一面上垂直固连有一根传递连接轴，所述传递连接轴的外端穿过一安装在所述主体构架底部的位移限制支座并与轮廓传感器安装底板相连接，位于所述位移限制支座与所述动力传动板之间的所述传递连接轴上套装有弹簧；所述轮廓传感器安装底板的底面与安装在所述主体构架底部的导轨滑块机构相连，所述轮廓传感器安装底板的顶面上安装2D轮廓激光传感器，所述2D轮廓激光传感器的发射源对准所述轮廓传感器安装底板和所述主体构架底部上对应开设的激光透出口；
轴类零件定位装置，安装于所述主体构架的下方。
2.根据权利要求1所述的一种基于三维信息的划痕检测装置，其特征在于，所述主体构架包括纵向铝型材、横向铝型材以及安装基准板；所述安装基准板位于所述主体构架的底部且水平设置；所述纵向铝型材共六根且分布固定在所述安装基准板的上表面；所述横向铝型材共两根且固定安装在所述纵向铝型材的上方；所述设备外壳包括安装在所述主体构架中对应铝型材上的外壳前面板、外壳后面板、外壳上面板以及两个外壳侧面板。
3.根据权利要求2所述的一种基于三维信息的划痕检测装置，其特征在于，两个所述外壳侧面板上各连接固定有一拉手。
4.根据权利要求2所述的一种基于三维信息的划痕检测装置，其特征在于，所述驱动装置包括主驱动装置和从驱动装置；所述主驱动装置安装于所述主体构架的上部，包括驱动主轴横向设置的驱动伺服电机，所述驱动主轴的外轴端上安装有主动圆锥齿轮；所述从驱动装置包括竖向设置在所述主体构架内的可转动的动力传递轴，所述动力传递轴的顶端安装有从动圆锥齿轮；所述从动圆锥齿轮与所述主动圆锥齿轮呈90°安装且适配啮合，所述动力传递轴的下端与所述偏心轮相固连。
5.根据权利要求4所述的一种基于三维信息的划痕检测装置，其特征在于，在所述主体构架中间位置的两个所述纵向铝型材上部安装有电机安装板，所述驱动伺服电机安装于所述电机安装板上；所述驱动伺服电机的输出端与所述驱动主轴之间通过联轴器相连；在所述主体构架外侧位置的两个所述纵向铝型材上竖向安装有两组从驱动装置安装结构，每组所述从驱动装置安装结构均对应包括长杆轴安装立板、长杆轴安装横板、长杆轴安装筋板，所述长杆轴安装立板与对应的所述纵向铝型材相连，所述长杆轴安装横板垂直连接于所述长杆轴安装立板的内侧面上，所述长杆轴安装筋板安装于所述长杆轴安装立板与所述长杆轴安装横板的连接处，所述动力传递轴穿过上下两块所述长杆轴安装横板上的通孔，且所述通孔内还对应安装有长杆轴运动轴承；所述动力传递轴的底端与所述安装基准板转动连接。
6.根据权利要求4或5所述的一种基于三维信息的划痕检测装置，其特征在于，所述动力传递轴的下端还套装固定有轴固定环，所述轴固定环共有两个，分别抵紧安装在所述偏心轮的上方及下方。
7.根据权利要求2所述的一种基于三维信息的划痕检测装置，其特征在于，所述位移限制支座及所述导轨滑块机构均安装于所述安装基准板的上表面；所述位移限制支座上供所述传递连接轴穿过的孔中安装有滑动轴承；所述安装基准板上对应所述2D轮廓激光传感器发射源的位置处开设有所述激光透出口；所述2D轮廓激光传感器安装于轮廓传感器保护壳的内部，所述轮廓传感器保护壳安装于所述轮廓传感器安装底板上。
8.根据权利要求2所述的一种基于三维信息的划痕检测装置，其特征在于，所述轴类零件定位装置安装于所述安装基准板的下底面上，包括靠近所述偏心轮一侧的两组宽型定位结构以及靠近所述2D轮廓激光传感器一侧的一组窄型定位结构；两组所述宽型定位结构对称安装且结构相同，均对应包括安装在所述安装基准板下端的定位安装顶板，所述定位安装顶板的下端通过两块定位块L型安装座连接宽型定位块；所述窄型定位结构包括直接安装在所述安装基准板下端的窄型定位块，所述宽型定位块与所述窄型定位块的下方均对应开设有与轴类零件相适配的定位槽。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410346813.XA CN118130481A (zh) | 2024-03-26 | 2024-03-26 | 一种基于三维信息的划痕检测装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Family Applications (1)
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