CN204740003U - 一种大构件在线精密检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大构件在线精密检测系统，包括：传送构件，其包括检测台与传送带，所述传送带设置在所述检测台上用以传输待测工件；视觉检测机构，其包括系统安装架，导轨、摄像模块安装架、滑块以及摄像模块，所述导轨横向设置在所述系统安装架上，所述滑块设置在所述导轨上并且可沿所述导轨滑移，所述摄像模块安装架固定在所述滑块上并且可调整其与垂直方向的夹角，所述摄像模块安装在所述摄像模块安装架上用以拍摄所述待测工件。本实用新型能够在线精密检测待测工件的实际尺寸，具备测量大构件尺寸并具有微米级精度的效果，提高了产品的质量，降低了检测的成本，既方便又快速。

Description

一种大构件在线精密检测系统

技术领域

本实用新型涉及精密零部件的在线检测领域，尤其是涉及一种大构件在线精密检测系统。

背景技术

现有的汽车、航空制造企业，发动机等内部精密零部件的检测都是通过抽样式的离线检测，常用的方式有千分表(接触式)、气动测量仪(非接触式)等，其优点有：测量精确(达到1um)、稳定；缺点有：需要加紧或装夹，只能离线检测，且耗时。

现有的视觉技术，能直接实现大尺寸零部件几何尺寸的在线检测(mm级别)、通过显微放大的方式细小零部件的在线精密检测(um级别)，但是大尺寸零部件几何尺寸的在线精密(um级别)检测目前还停留在离线检测等方式。

汽车、航空等发动机中精密零部件，直接影响着整机的可靠性、安全性；离线式的抽检对整机的安全性、可靠性存在着较大的风险，故而需要一种大构件在线精密检测系统。

鉴于上述缺陷，本实用新型创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种大构件在线精密检测系统，用以克服上述技术缺陷。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案在于，提供一种大构件在线精密检测系统，其特征在于，包括：

传送构件，其包括检测台与传送带，所述传送带设置在所述检测台上 用以传输待测工件；

视觉检测机构，其包括系统安装架，导轨、摄像模块安装架、滑块以及摄像模块，所述导轨横向设置在所述系统安装架上，所述滑块设置在所述导轨上并且可沿所述导轨滑移，所述摄像模块安装架固定在所述滑块上并且可调整其与垂直方向的夹角，所述摄像模块安装在所述摄像模块安装架上用以拍摄所述待测工件。

较佳的，还包括标定构件，其包括标准工件以及标定板，所述标准工件能够水平置于所述传送给带上，使所述标准工件两端断面最高点M、N能够落在所述摄像模块视场中；

所述标定板在标定过程中，被设置在所述标准工件两端断面最高点M、N所在的水平面上，用于摄像模块的标定。

较佳的，所述滑块设置在所述导轨的左右两侧，所述摄像模块包括第一相机与第二相机，所述第一相机与所述第二相机分别设置在两所述滑块上。

较佳的，所述第一相机的光轴以及所述第二相机的光轴与垂直方向的夹角均为45°。

较佳的，所述系统安装架包括横梁以及固定在所述横梁左右两侧的两条支撑梁，两所述支撑梁分别设置在所述检测台的左右两侧，所述横梁位于所述检测台的上方。

较佳的，所述传送带在沿传送方向倾斜，并且在所述传送带一侧设置位置限定结构，能够使待传送物件一边紧靠于所述位置限定结构；

所述摄像模块包括第一相机，所述第一相机设置在滑块上。

与现有技术比较本实用新型的有益效果在于：能够在线精密检测待测工件的实际尺寸，具备测量大构件微米级尺寸的精度的效果，提高了产品的质量，降低了检验的成本，既方便又快速；本实用新型结构简单、成本低廉、便于实施，能够用通过局部设备检测大构件尺寸，占地面积小；通过设置第一相机与第二相机能够比较方便的算法的算出待测工件的实际尺寸。

附图说明

图1为本实用新型的大构件在线精密检测系统的结构示意图；

图2a为本实用新型的最高点M在标定板上的坐标示意图；

图2b为本实用新型的最高点N在标定板上的坐标示意图；

图3a为本实用新型的大构件在线精密检测原理示意图；

图3b为本实用新型的大构件在线精密检测原理示意图。

图中：1-检测台；2-传送带；3-系统安装架；4-导轨；5-摄像模块安装架；6-滑块；7-第一相机；8-第二相机；9-横梁；10-支撑梁；11-待测工件。 

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

实施例一：

如图1所示，一种大构件在线精密检测系统，包括传送构件以及视觉检测机构，传送构件用于将待测工件11传送至视觉检测机构，进行尺寸检测，其中传送构件包括检测台1与传送带2，传送带2具有自定位功能，其定位精度误差小于1mm，所述传送带2设置在所述检测台1上用以传输待测工件11；视觉检测机构包括系统安装架3，导轨4、摄像模块安装架5、滑块6以及摄像模块，系统安装架3类似于龙门架结构，其罩在检测台1上，所述导轨4横向设置在所述系统安装架3上，所述滑块6设置在所述导轨4上并且可沿所述导轨4滑移，所述摄像模块安装架5固定在所述滑块6上并且可调整其与垂直方向的夹角，所述摄像模块安装在所述摄像模块安装架5上用以拍摄所述待测工件11；在工作前，将标准工件置于传送带上并调整其位于水平面上，且两端点M、N的连线与导轨平行，调整滑块6，使得M、N尽可能分别位于两相机的视场中心；在工作时，传送带2将待测工件11传送至系统安装架3处，接着对待测工件11进行拍照， 然后把拍照得出来的结果进行一定的处理，从而得出待测工件11的实际尺寸，能够在线精密检测待测工件11的实际尺寸，具备测量微米级尺寸的精度的效果，提高了产品的质量，降低了检验的成本，既方便又快速。

在上述实施方式的基础上，还包括标定构件，其包括标准工件以及标定板，标准工件就是实际尺寸与理论尺寸的误差小于微米的工件，用于作为尺寸标准，从而得到相关的标准数据，所述标准工件水平置于所述传送带2上，所述摄像模块拍摄下所述标准工件两端断面最高点M以及最高点N，再将所述标定板置于所述最高点M与所述最高点N所在的水平面上，从而对所述摄像模块进行标定，分别并得出所述摄像模块的标定系数δ₁、δ₂；该设计能够为本系统提供标准参照，从而提高检测的精密度。

在上述实施方式的基础上，滑块6的数量为两个(不限于两个)并且分别设置在所述导轨4的左右两侧，所述摄像模块包括第一相机7与第二相机8，所述第一相机7与所述第二相机8分别设置在两所述滑块6上，第一相机7与第二相机8分别对应待测工件11两端断面的最高点M以及最高点N，从而能够比较方便的算法的算出待测工件11的实际尺寸。 

在上述实施方式的基础上，所述第一相机7的光轴以及所述第二相机8的光轴与垂直方向的夹角均为45°，所述第一、第二相机8的光轴就是第一、第二相机8的镜头正前方方向，当第一、第二相机8的光轴与垂直方向的角度为45°时，能够达到最好的拍摄效果，减小图像中感兴趣特征的畸变。

在上述实施方式的基础上，系统安装架3包括横梁9以及固定在所述横梁9左右两侧的两条支撑梁10，两所述支撑梁10分别设置在所述检测台的左右两侧，所述横梁9位于所述检测台的上方，这样的系统安装架3，导轨4设置在横梁9上，能够使滑块6在传送带2正上方自由移动，从而实现多尺寸的精密在线检测。

如图1、图2a、图2b、图3a、图3b所示，其次公开了一种大构件在线精密检测方法，其检测步骤如下：

(1)、先将垂直方向与水平方向分别设定为Z方向与X方向，再将 第一相机、第二相机安装在两所述滑块6上，使得第一相机7的光轴w以及所述第二相机8的光轴t与所述Z方向调节成θ角，所述第一相机7与所述第二相机8所在的平面均与所述Z方向以及所述X方向构成的平面平行，即使第一相机7与第二相机8在ZX平面内，垂直于ZX平面的方向为Y方向，第一相机7的uw平面与ZX平面平行；第二相机8的rt平面与ZX平面平行；

(2)、将所述标准工件置于所述传送带2上，并采用水平仪等工具调整所述标准工件在所述传送带2上的位置，使得标准工件的轴线在ZX面内与X轴平行，在YZ平面内与Y轴平行；再沿着所述导轨4方向调整所述第一相机7与所述第二相机8的位置，使得所述标准工件的两端断面的所述最高点M、N尽可能的位于所述第一相机7与所述第二相机8的视场中心，得出此时所述最高点M、N在所述第一相机7与所述第二相机8中的图像对应的点M'₀、N'₀的坐标

(3)、将标定板置于所述最高点M、N两点所在的水平面内，对所述第一相机7以及所述第二相机8进行标定，分别得出所述第一相机7以及所述第二相机8的标定系数δ₁、δ₂；

(4)、将所述待测工件11放到所述传送带2上，通过所述传送带2将所述待测工件11传送到所述视觉检测机构位置，然后暂停运动，所述第一相机7以及所述第二相机8分别获取工件两边最高点M、N在所述第一相机7以及所述第二相机8中的图像对应的点M'、N'坐标(u_M',v_M')、(u_N',v_N')；

(5)、依据所述第一相机7以及所述第二相机8的标定及安装关系，进行换算，得到待测工件11的实际尺寸MN：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{MN}}^2={(M_0{N}_0+\mathrm{\Δ}x)}^2+{\left(\mathrm{\Δ}y\right)}^2+{\left(\mathrm{\Δ}z\right)}^2\\ \mathrm{\Δ}x=-(u_{M^{\′}}-u_{M_0^{\′}}){\mathrm{sin\θ\δ}}_1-(u_{N^{\′}}-u_{N_0^{\′}}){\mathrm{sin\θ\δ}}_2\\ \mathrm{\Δ}y=-(v_{M^{\′}}-v_{M_0^{\′}}){\mathrm{sin\θ\δ}}_1+(v_{N^{\′}}-v_{N_0^{\′}}){\mathrm{sin\θ\δ}}_2\\ \mathrm{\Δ}z=-(u_{M^{\′}}-u_{M_0^{\′}}){\mathrm{cos\θ\δ}}_1+(u_{N^{\′}}-u_{N_0^{\′}}){\mathrm{sin\θ\δ}}_2\end{array}\right.$

即： $\begin{array}{c}MN=\{{\[M_0{N}_0-(u_{M^{\′}}-u_{M_0^{\′}}){\mathrm{sin\θ\δ}}_1-(u_{N^{\′}}-u_{N_0^{\′}}){\mathrm{sin\θ\δ}}_2\]}^2+\[-(v_{M^{\′}}-v_{M_0^{\′}}){\mathrm{sin\θ\δ}}_1\\ +(v_{N^{\′}}-v_{N_0^{\′}}){\mathrm{sin\θ\δ}}_2{\]}^2+{\[-(u_{M^{\′}}-u_{M_0^{\′}}){\mathrm{cos\θ\δ}}_1+(u_{N^{\′}}-u{N_0^{\′}}_{}){\mathrm{sin\θ\δ}}_2\]}^2{\}}^{\frac{1}{2}}\end{array};$

其中，Μ₀Ν₀为所述标准工件的尺寸，Δx、Δy、Δz分别为工件长度在X、 Y、Z方向偏移量。

该设计能够利用大构件在线精密检测系统来测量待测工件11的实际尺寸，其计算精度能够达到微米级，从而保证产品质量，提高生产效率。

在上述实施方式的基础上，所述θ角为45°，当θ角为45°时，能大大提高上述公式的计算速度，且还能够使第一、第二相机8的拍摄角度与拍摄视野达到最佳化；并且

此时待测工件11的实际尺寸MN：

即：其中，M₀N₀为所述标准工件的尺寸，为三轴向的尺寸变化量。

实施例二： 

实施例二与实施例一相似，不同之处在于以下几点：

实施例二所述的大构件在线精密检测系统包括传送构件与视觉检测机构，所述传送构件包括传送带，所述传送带倾斜呈一定角度并且在传送带的一侧设置有位置限定结构，例如挡板，工件在传送带上运送过程中，因为重力的作用会将一固定边倚靠在所述位置限定结构上。

在实施例二所述的传送带设置情况下，实施例一中的两个相机可以节省成为一部相机，这样可以节省对于视觉检测机构安装架及相关配件的要求。

实施例二的工作方法与实施例一相似，不同的是，由于一端固定，所以在步骤(2)(3)中，只需要处理相机M的观测图像即可，步骤(4)中，得到对应点M'坐标(u_M',v_M'),得到步骤(5)工件实际尺寸；

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{MN}}^2={(M_0{N}_0+\mathrm{\Δ}x)}^2+{\left(\mathrm{\Δ}y\right)}^2+{\left(\mathrm{\Δ}x\right)}^2\\ \mathrm{\Δ}x=-(u_{M^{\′}}-u_{M_0^{\′}}){\mathrm{sin\θ\δ}}_1\\ \mathrm{\Δ}y=-(v_{M^{\′}}-v_{M_0^{\′}}){\mathrm{sin\θ\δ}}_1\\ \mathrm{\Δ}z=-(u_{M^{\′}}-u_{M_0^{\′}}){\mathrm{cos\θ\δ}}_1\end{array}\right.$

即 $MN={\{{\[M_0{N}_0-(u_{M^{\′}}-u_{M_0^{\′}}){\mathrm{sin\θ\δ}}_1\]}^2+{\[-(v_{M^{\′}}-v_{M_0^{\′}}){\mathrm{sin\θ\δ}}_1\]}^2+{\[-(u_{M^{\′}}-u_{M_0^{\′}}){\mathrm{cos\θ\δ}}_1\]}^2\}}^{\frac{1}{2}}.$

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，对本实用新型而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本实用新型权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种大构件在线精密检测系统，其特征在于，包括：

传送构件，其包括检测台与传送带，所述传送带设置在所述检测台上用以传输待测工件；

视觉检测机构，其包括系统安装架，导轨、摄像模块安装架、滑块以及摄像模块，所述导轨横向设置在所述系统安装架上，所述滑块设置在所述导轨上并且可沿所述导轨滑移，所述摄像模块安装架固定在所述滑块上并且可调整其与垂直方向的夹角，所述摄像模块安装在所述摄像模块安装架上用以拍摄所述待测工件。

2.如权利要求1中所述的大构件在线精密检测系统，其特征在于：还包括标定构件，其包括标准工件以及标定板，所述标准工件能够水平置于所述传送给带上，使所述标准工件两端断面最高点M、N能够落在所述摄像模块视场中；

所述标定板在标定过程中，被设置在所述标准工件两端断面最高点M、N所在的水平面上，用于摄像模块的标定。

3.如权利要求2中所述的大构件在线精密检测系统，其特征在于：所述滑块设置在所述导轨的左右两侧，所述摄像模块包括第一相机与第二相机，所述第一相机与所述第二相机分别设置在两所述滑块上。

4.如权利要求3中所述的大构件在线精密检测系统，其特征在于：所述第一相机的光轴以及所述第二相机的光轴与垂直方向的夹角均为45°。

5.如权利要求1或4中所述的大构件在线精密检测系统，其特征在于：所述系统安装架包括横梁以及固定在所述横梁左右两侧的两条支撑梁，两所述支撑梁分别设置在所述检测台的左右两侧，所述横梁位于所述检测台的上方。

6.如权利要求1中所述的大构件在线精密检测系统，其特征 在于：所述传送带在沿传送方向倾斜，并且在所述传送带一侧设置位置限定结构，能够使待传送物件一边紧靠于所述位置限定结构；

所述摄像模块包括第一相机，所述第一相机设置在滑块上。