CN204128502U - 一种用于轴类零件尺寸测量的传动测量装置 - Google Patents
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Abstract
用于轴类零件尺寸测量的传动测量装置，本实用新型属于轴类零件检测设备，解决现有基于机器视觉的尺寸测量设备使用不方便、精度不高的问题。本实用新型包括钣金外壳及其内的水平基座、支架、视觉系统、步进电机、滚珠丝杠、定位夹具和拖链，支架固定于水平基座上，视觉系统固定于支架上，滚珠丝杠位于支架的两条立柱之间，滑台与滚珠丝杠的滑块固连，定位夹具的组成部分分别固定于滑台和滚珠丝杠端部。定位夹具完成对轴的定位和夹紧，轴类零件在视觉系统下方做直线运动，只用一个工业相机即可测量较长的轴类零件，具有高效、稳定、高精度的特点，能极大降低人工劳动强度、提高生产效率、避免测量中的人为失误。
Description
技术领域
本实用新型属于轴类零件检测设备，具体涉及一种用于轴类零件尺寸测量的传动测量装置，特别用于洗衣机轴类零件长度和直径的测量。
背景技术
传统洗衣机轴类零件包括图1(a)所示的洗涤轴和图1(b)所示的传动轴，通常是通过游标卡尺或螺旋测微仪来测量它们的尺寸，或者用专用检具去判断它们的尺寸是否合格，不能给出测量值。这两种测量方式都是人工手动测量，当测量数量多时，由于人工工作强度大，容易视觉疲劳，导致出错，同时效率不高。
申请号为201110419626.2的发明专利，是一种基于机器视觉的尺寸测量设备，针对大尺寸零件进行尺寸测量，使用不方便(零件装夹困难，检测结果反馈不直观)，精度不高(无遮档环境光功能，运动无反馈功能)，稳定性差(设备没封装，结构不紧凑)，无法使用在高速度、高精度、稳定性高的场合，不适用于轴类零件长度和直径测量。
发明内容
本实用新型提供一种用于轴类零件尺寸测量的传动测量装置，解决现有基于机器视觉的尺寸测量设备使用不方便、精度不高的问题，以适用于洗衣机或其它设备轴类零件高精度、高效率的稳定测量。
本实用新型所提供的一种用于轴类零件尺寸测量的传动测量装置，包括水平基座、支架、视觉系统、步进电机、滚珠丝杠、滑台、定位夹具、拖链和钣金外壳，所述支架为由一体的立柱和横梁构成的门框式结构，垂直固定于水平基座上，所述视觉系统固定于所述支架的横梁中间位置，其特征在于：
所述滚珠丝杠位于所述支架的两条立柱之间，固连于水平基座上并和所述两条立柱呈正交关系，所述滑台位于滚珠丝杠上并通过连接板与滚珠丝杠的滑块固连；所述步进电机固定于水平基座上，通过联轴器与滚珠丝杠连接，从而驱动滑台沿滚珠丝杠进行直线运动；
所述滚珠丝杠上装有光栅尺，所述滑块上装有读数头，滑台沿滚珠丝杠运动时，读数头读出滑台运动距离；
所述定位夹具包括旋转气缸、横臂、定位座、定位柱，所述旋转气缸和定位座通过螺钉固连在所述滑台上，所述横臂与旋转气缸的气缸轴端部垂直固连，所述定位座位于所述横臂的垂直投影位置，定位座上端面具有V形槽；所述定位柱垂直固定于所述滚珠丝杠端部；
所述拖链一端固定于连接板上，跟随滑台运动，拖链另一端固定于所述支架的立柱上，拖链用于容纳旋转气缸的输气管以及读数头的线缆；
所述水平基座、支架、视觉系统、步进电机、滚珠丝杠、滑台、定位夹具、拖链均由钣金外壳罩住，钣金外壳上开有窗口，定位夹具从该窗口露出；
检测时，轴类零件的轴线与所述滚珠丝杠的长度方向平行，置于定位座的V形槽内，轴类零件端部接触定位柱，旋转气缸的气缸轴带动横臂旋转下压，将轴类零件夹紧，所述定位座随滑台进行直线运动，轴类零件经过所述视觉系统正下方；检测完毕，旋转气缸的气缸轴旋转上升，松开轴类零件。
所述视觉系统可以包括平行光源、镜头、工业相机、相机夹具、手动角位台、升降座；所述镜头安装于工业相机前端；所述工业相机通过相机夹具固定于手动角位台上，手动角位台固定于升降座上，所述升降座与所述支架的横梁垂直滑动连接，并能够通过紧定螺丝固定；
手动角位台和升降座分别用于对工业相机的角度和高度进行微调，平行光源作为背光源放置在所述镜头正下方，工业相机获取图像，并将图像传送至工控机进行处理。
所述的用于轴类零件尺寸测量的传动测量装置，其特征在于：
所述钣金外壳上还安装有触摸屏和启动按钮、急停按钮、复位按钮，钣金外壳顶部安装红黄绿三色的报警灯；
所述钣金外壳置于控制柜上，控制柜内装有控制部分，钣金外壳和控制柜之间加有减震橡胶垫，可以把环境中的震动减弱，从而减少周围震动对传动测量装置的干扰；控制柜下方采用橡胶调整脚，有减震和调平作用；控制柜前下方开有通风口，后上方安装有风扇，工作时起到降低控制柜内温度的作用；
控制部分包括工控机、继电器、步进电机驱动器、光源控制器、减压阀、气压表、继电器、两位五通电磁换向阀，通过调节减压阀可以调节旋转气缸的夹紧力的大小，通过气压表观测减压阀调节的压力，直至气压合适。
本实用新型中，定位立柱用于对轴类零件的安装位置定位，当轴类零件放在定位座上定位后，旋转气缸带动横臂夹持住轴类零件，步进电机驱动滚珠丝杠，带动滑台做直线运动，将轴类零件运动到视觉系统下方，工业相机依次获取各个轴段的图像，随滑台运动的读数头通过光栅尺读出运动距离，加上轴类零件在图像上的位置，即可算出轴类零件的长度。
视觉系统中，平行光源在获取图像时起背光作用；手动角位台和升降座分别可以进行升降和旋转两个自由度的微调，升降微调主要用来调整镜头到轴类零件的距离等于物距，旋转微调主要用来调整相机的视口与轴类零件一致，避免出现获取的图像倾斜；通过手动角位台和升降座将工业相机微调至合适位置，然后获取图像。
使用本实用新型，只需人工把轴类零件放入定位夹具，定位夹具完成对轴的定位和夹紧，轴类零件在视觉系统下方做直线运动，使轴类零件各段依次经过工业相机，只用一个工业相机即可测量长度较长的轴类零件，能够在车间生产现场使用，具有高效、稳定、高精度的特点，能极大降低人工劳动强度、提高生产效率、避免测量中的人为失误。
本实用新型能在车间生产现场使用，自动完成夹紧和测量，避免了人工操作带来的工作强度大，视觉疲劳引起测量误差等各种问题，并传至图像采集卡，然后轴回到初始位置，使用本实用新型，可实现轴类零件尺寸的自动测量并实时显示。
附图说明
图1(a)为洗涤轴示意图；
图1(b)为传动轴示意图；
图2为本实用新型的内部结构示意图；
图3为本实用新型的总体外观示意图；
图4为本实用新型的传动机构结构示意图；
图5为本实用新型的定位夹具结构示意图；
图6为本实用新型的视觉系统结构示意图；
图7为使用本实用新型测量轴长的示意图；
图8为本实用新型的控制程序流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进一步详细描述。
如图2、图3所示，本实用新型的实施例，包括水平基座110、支架120、视觉系统200、步进电机310、滚珠丝杠320、滑台330、定位夹具400、拖链500和钣金外壳620，所述支架120为由一体的立柱121和横梁122构成的门框式结构，垂直固定于水平基座110上，所述视觉系统200固定于所述支架的横梁122中间位置；
如图2、图4所示，所述滚珠丝杠320位于所述支架120的两条立柱121之间，固连于水平基座110上并和所述两条立柱呈正交关系，所述滑台330位于滚珠丝杠320上并通过连接板331与滚珠丝杠的滑块321固连；所述步进电机310固定于水平基座110上，通过联轴器与滚珠丝杠320连接，从而驱动滑台330沿滚珠丝杠进行直线运动；
所述滚珠丝杠320上装有光栅尺340，所述滑块321上装有读数头350，滑台沿滚珠丝杠运动时，读数头350读出滑台运动距离；
如图5所示，所述定位夹具400包括旋转气缸410、横臂420、定位座430、定位柱440，所述旋转气缸410和定位座430通过螺钉固连在所述滑台330上， 所述横臂420与旋转气缸410的气缸轴端部垂直固连，所述定位座430位于所述横臂420的垂直投影位置，定位座430上端面具有V形槽；所述定位柱440垂直固定于所述滚珠丝杠320端部；
如图2所示，所述拖链500一端固定于连接板331上，跟随滑台运动，拖链500另一端固定于所述支架120的立柱121上，拖链500用于容纳旋转气缸410的输气管以及读数头350的线缆；
所述水平基座110、支架120、视觉系统200、步进电机310、滚珠丝杠320、滑台330、定位夹具400、拖链500均由钣金外壳620罩住，钣金外壳620上开有窗口，定位夹具400从该窗口露出；
如图3所示，所述钣金外壳620上还安装有触摸屏621和启动按钮622、急停按钮623、复位按钮624，钣金外壳顶部安装红黄绿三色的报警灯625；
所述钣金外壳620置于控制柜610上，控制柜610内装有控制部分，钣金外壳620和控制柜610之间加有减震橡胶垫，可以把环境中的震动减弱，从而减少周围震动对测量机的干扰；控制柜610下方采用橡胶调整脚611，有减震和调平作用；控制柜前下方开有通风口612，后上方安装有风扇，工作时起到降低控制柜内温度的作用；
控制部分包括工控机、继电器、步进电机驱动器、光源控制器；减压阀、气压表、继电器、两位五通电磁换向阀，通过调节减压阀可以调节旋转气缸410的夹紧力的大小，通过气压表观测减压阀调节的压力，直至气压合适。通过继电器控制一个两位五通电磁换向阀实现旋转气缸410的夹紧与松开。
触摸屏621提供人机交互界面，开机后进入软件交互界面，设置完毕后，按动复位按钮624，定位夹具复位到原点位置，报警灯625的绿灯闪亮，机器准备就绪。轴类零件放置在定位夹具中定位夹紧，按动启动按钮622，定位夹具带动轴类零件往内运动，开始测量。触摸屏621实时显示测量结果，尺寸在公差范围内用黑色字体显示，不在公差范围内用红色字体显示。测量结束后，定位夹具返回至原点位置。测量过程中如果程序出错，红色报警灯闪亮，并伴有蜂鸣器报警。如果出错，按下急停按钮，机器立即停止运动。
检测时，轴类零件的轴线与所述滚珠丝杠的长度方向平行，置于定位座430 的V形槽内，轴类零件端部接触定位柱440，旋转气缸410的气缸轴带动横臂420旋转下压，将轴类零件夹紧，所述定位座430随滑台330进行直线运动，轴类零件经过所述视觉系统正下方；检测完毕，旋转气缸的气缸轴旋转上升，松开轴类零件。
如图6所示，所述视觉系统200包括平行光源210、镜头220、工业相机230、相机夹具250、手动角位台241、升降座242；所述镜头220安装于工业相机230前端；所述工业相机230通过相机夹具250固定于手动角位台241上，手动角位台241固定于升降座242上，所述升降座242与所述支架260的横梁垂直滑动连接，并能够通过紧定螺丝固定；
手动角位台241和升降座242分别用于对工业相机230的角度和高度进行微调，平行光源210作为背光源放置在所述镜头220正下方，工业相机由工控机通过程序控制获取图像，并将图像传送至工控机进行处理。
如图7所示，工业相机能拍下径向的全部轴，故轴径可以通过工控机对工业相机所传送的图像进行图像处理直接获得。由于工业相机不能拍下沿轴向的完整轴段，故需要沿轴向移动轴，相机先拍摄下轴段起始位置图像，得到轴段左端线在相机坐标下的坐标值X1，然后滚珠丝杠带动轴段平移，使得轴段末端处于相机下方，得到轴段右端线在相机坐标下的坐标值X2，同时记录下轴段移动的距离在光栅尺读数L1。工控机通过如下公式计算出轴段长度L：
L＝L1+X1-X2；
图8所示为使用本实用新型的控制程序流程图。
Claims (3)
1.一种用于轴类零件尺寸测量的传动测量装置，包括水平基座(110)、支架(120)、视觉系统(200)、步进电机(310)、滚珠丝杠(320)、滑台(330)、定位夹具(400)、拖链(500)和钣金外壳(620)，所述支架(120)为由一体的立柱(121)和横梁(122)构成的门框式结构，垂直固定于水平基座(110)上，所述视觉系统(200)固定于所述支架的横梁(122)中间位置，其特征在于：
所述滚珠丝杠(320)位于所述支架(120)的两条立柱(121)之间，固连于水平基座(110)上并和所述两条立柱呈正交关系，所述滑台(330)位于滚珠丝杠(320)上并通过连接板(331)与滚珠丝杠的滑块(321)固连；所述步进电机(310)固定于水平基座(110)上，通过联轴器与滚珠丝杠(320)连接，从而驱动滑台(330)沿滚珠丝杠进行直线运动；
所述滚珠丝杠(320)上装有光栅尺(340)，所述滑块(321)上装有读数头(350)，滑台沿滚珠丝杠运动时，读数头(350)读出滑台运动距离；
所述定位夹具(400)包括旋转气缸(410)、横臂(420)、定位座(430)、定位柱(440)，所述旋转气缸(410)和定位座(430)通过螺钉固连在所述滑台(330)上，所述横臂(420)与旋转气缸(410)的气缸轴端部垂直固连，所述定位座(430)位于所述横臂(420)的垂直投影位置，定位座(430)上端面具有V形槽；所述定位柱(440)垂直固定于所述滚珠丝杠(320)端部；
所述拖链(500)一端固定于连接板(460)上，跟随滑台运动，拖链(500)另一端固定于所述支架(120)的立柱(121)上，拖链(500)用于容纳旋转气缸(410)的输气管以及读数头(350)的线缆；
所述水平基座(110)、支架(120)、视觉系统(200)、步进电机(310)、滚珠丝杠(320)、滑台(330)、定位夹具(400)、拖链(500)均由钣金外壳620罩住，钣金外壳(620)上开有窗口，定位夹具(400)从该窗口露出；
检测时，轴类零件的轴线与所述滚珠丝杠的长度方向平行，置于定位座 (430)的V形槽内，轴类零件端部接触定位柱(440)，旋转气缸(410)的气缸轴带动横臂(420)旋转下压，将轴类零件夹紧，所述定位座(430)随滑台(330)进行直线运动，轴类零件经过所述视觉系统正下方；检测完毕，旋转气缸的气缸轴旋转上升，松开轴类零件。
2.如权利要求1所述的用于轴类零件尺寸测量的传动测量装置，其特征在于：
所述视觉系统(200)包括平行光源(210)、镜头(220)、工业相机(230)、相机夹具(250)、手动角位台(241)、升降座(242)；所述镜头(220)安装于工业相机(230)前端；所述工业相机(230)通过相机夹具(250)固定于手动角位台(241)上，手动角位台(241)固定于升降座(242)上，所述升降座(242)与所述支架(260)的横梁垂直滑动连接，并能够通过紧定螺丝固定；
手动角位台(241)和升降座(242)分别用于对工业相机(230)的角度和高度进行微调，平行光源(210)作为背光源放置在所述镜头(220)正下方，工业相机获取图像，并将图像传送至工控机进行处理。
3.如权利要求1或2所述的用于轴类零件尺寸测量的传动测量装置，其特征在于：
所述钣金外壳(620)上还安装有触摸屏(621)和启动按钮(622)、急停按钮(623)、复位按钮(624)，钣金外壳顶部安装红黄绿三色的报警灯(625)；
所述钣金外壳(620)置于控制柜(610)上，控制柜(610)内装有控制部分，钣金外壳(620)和控制柜(610)之间加有减震橡胶垫，可以把环境中的震动减弱，从而减少周围震动对传动测量装置的干扰；控制柜(610)下方采用橡胶调整脚(611)，有减震和调平作用；控制柜前下方开有通风口(612)，后上方安装有风扇，工作时起到降低控制柜内温度的作用；
控制部分包括工控机、继电器、步进电机驱动器、光源控制器、减压阀、气压表、继电器、两位五通电磁换向阀，通过调节减压阀可以调节旋转气缸的夹紧力的大小，通过气压表观测减压阀调节的压力，直至气压合适。
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