CN206192911U - 一种用于表面缺陷检测的机械手装置 - Google Patents
一种用于表面缺陷检测的机械手装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN206192911U CN206192911U CN201621294028.1U CN201621294028U CN206192911U CN 206192911 U CN206192911 U CN 206192911U CN 201621294028 U CN201621294028 U CN 201621294028U CN 206192911 U CN206192911 U CN 206192911U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- motion
- branch
- digital camera
- workbench
- surface defects
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 230000007547 defect Effects 0.000 title claims abstract description 22
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 51
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Manipulator (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
本实用新型提供了一种用于表面缺陷检测的机械手装置，所述装置的工作平台通过轴承、阶梯轴等安装于基座上，实现绕其圆心的连续转动；每个运动分支的移动副、转动副轴线分别垂直于工作平台安装面及端面，在各运动副处均安装有驱动电机及传感器；用于采集图像的数字相机安装于分支末端处，相邻运动分支的移动副夹角为45°；安装于基座上的激光扫描仪实时采集被测物三维轮廓数据，结合数字相机物距、焦距等硬件参数生成运动轨迹，在驱动下数字相机调整空间位置与姿态。本实用新型适用于桥梁、隧道等复杂形状物的表面缺陷检测，环境适应性强、运动灵活、适用范围广，改变了传统依靠人工识别效率低、智能检测手段适应性差现状，具有重要的应用价值。
Description
技术领域
本实用新型属于工业自动化领域，涉及视觉检测机器人技术，特别是涉及一种能够对复杂形状物表面缺陷进行智能化检测的机械手。
背景技术
近年来，基于机器视觉的无损检测技术被广泛应用于表面缺陷检测中，可以大大提高生产效率和生产的自动化程度，尤其是在一些不适合于人工作业的危险工作环境或人工视觉难以满足要求的场合，往往需要采用机器视觉来代替人工视觉检测。在视觉检测领域，首先要保证图像质量好、特征明显，获得高质量的可处理图像是进行智能处理与识别的关键，因此必须要设计一个合适的图像采集装置。目前往往是将数字相机安装在一个固定的位置采集移动中的物体，或是将数字相机安装于一个移动式的载体上，通过载体快速移动实现对被测物图像的采集和存储。
将该技术应用于桥梁、隧道等大型交通基础设施的表面缺陷检测时，由于被测物体积庞大，一般需要多台相机同时拍摄才能获得完整的图像。更重要的是，这种被测物形状较为复杂，以高速公路隧道为例，其断面形状为一个圆弧形曲面，而且不同隧道的断面形状及尺寸完全不同，这也限制了机器视觉在该领域中的推广和应用。机器人是近年来兴起的一门学科，具有多轴联动、运动精度高、承载能力强、结构紧凑等优点，广泛应用于位姿调整、运动模拟、系统仿真等领域，通过各运动分支协调摆动带动运动平台实现空间多自由度运动及定位功能。因此，将机器人技术引入基于视觉的无损检测领域中，可以从根本上解决因拍摄参数不达标造成的图像采集质量低、适应性差等问题。
实用新型内容
为解决上述问题提出一种智能机械手装置，利用机器人运动灵活、多轴联动、工作空间大等优点，该装置可根据被检物形状实时调整相机的空间位置和姿态，使其处于最佳拍摄位置处，实现对大型、复杂形状物表面缺陷的智能化检测。
一种用于表面缺陷检测的机械手装置，包括基座、工作平台、三个结构相同的运动分支和数字相机等。外部形状为圆形的工作平台通过轴承、阶梯轴等安装于基座上，可实现绕其圆心的连续转动；每个运动分支由一个移动副(P)、两个转动副(R)及连杆构成，其中移动副、转动副轴线分别垂直于工作平台安装面及端面，在各运动副处均安装有驱动电机及传感器；用于采集图像的数字相机安装于分支末端处，相邻运动分支的移动副夹角为45°。安装于基座上的激光扫描仪实时采集被测物三维轮廓数据，结合数字相机物距、焦距等硬件参数生成机器人运动轨迹，在各驱动作用下数字相机调整其空间位置与姿态，以获得最佳的图像质量。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种用于表面缺陷检测的机械手装置，其特征在于，由基座、工作平台、三个结构相同的运动分支、数字相机和激光扫描仪构成，其中：
具有圆形结构的工作平台中心位置处布置有圆孔和键槽，通过轴承、阶梯轴和键安装于基座上，基座由一个水平布置的矩形平台和两个竖直布置的轴承座焊接而成；基座矩形平台上安装有激光扫描仪，用于实时采集被测物三维轮廓数据，四周布置有地脚安装孔，用于连接载体；基座轴承座一端安装驱动装置、另一端安装有计数装置，用于驱动工作平台转动，并记录其转角；
运动分支是一个具有空间三自由度运动(PRR)分支，由连杆、一个移动副和两个转动副构成，其中移动副轴线垂直于工作平台安装面，两个转动副轴线互相平行且均垂直于安装平台端面；三个结构相同的运动分支安装于工作平台表面，相邻分支中移动副轴线夹角为45°；数字相机安装于分支末端，在分支运动副处均安装有驱动装置和传感器，在各驱动装置作用下数字相机在工作平台平面内的移动和转动，实现精确定位和调姿。
作为优选，所述基座轴承座处的驱动装置是电机，计数装置是编码器。
作为优选，运动分支中移动副的实现方式为伺服电动缸。
作为优选，运动分支中移动副的实现方式为丝杠、滑块、导轨的组合方式。
作为优选，运动分支中转动副由阶梯轴、轴承、端盖构成。
作为优选，移动副处安装用于精确测量直线运动的光栅尺，转动副处安装有用于精确测量转动运动的绝对值编码器。
作为优选，数字相机安装于分支末端，光轴沿运动分支转动副处的连杆方向。
作为优选，当采用工业线阵数字相机时，控制器伺服周期小于20ms。
作为优选，当采用工业面阵数字相机时，控制器伺服周期小于100ms。
本实用新型创新提出了一种视觉检测机器人装置，适用于桥梁、隧道等复杂形状物的表面缺陷检测，具有环境适应性强、运动灵活、适用范围广等优点，改变了传统依靠人工识别效率低、智能检测手段适应性差等现状，具有重要的应用价值。
附图说明
图1为本实用新型提供的用于表面缺陷检测的机械手装置的结构示意图，附图标记如下：
基座-1、工作平台-2、运动分支-3、数字相机-4、轴承-5、阶梯轴-6、键-7、矩形平台-(1-1)、轴承座-(1-2)、移动副-(3-1)、转动副一-(3-2)、转动副二-(3-3)。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本实用新型所述的用于表面缺陷检测的机械手装置做进一步说明，但是本实用新型的保护范围并不限于此。
本实用新型提供了一种智能机械手装置，由基座、工作平台、三个结构相同的运动分支、数字相机和激光扫描仪构成，各部分组成及连接形式如下：
具有圆形结构的工作平台中心位置处布置有圆孔及键槽，通过轴承、阶梯轴、键等安装于基座上，基座由一个水平布置的矩形平台和两个竖直布置的轴承座焊接而成。基座矩形平台上安装有激光扫描仪，用于实时采集被测物三维轮廓数据，四周布置有地脚安装孔，用于连接车辆等载体；基座轴承座一端安装有电机等驱动装置、另一端安装有编码器等计数装置，用于驱动工作平台转动，并记录其转角。
运动分支是一个具有空间三自由度运动的PRR分支，由连杆、一个移动副和两个转动副构成，其中移动副轴线垂直于工作平台安装面，两个转动副轴线互相平行且均垂直于安装平台端面。三个结构相同的运动分支安装于工作平台表面，相邻分支中移动副轴线夹角为45°。数字相机安装于分支末端，在分支运动副处均安装有驱动装置和传感器，在各驱动装置作用下数字相机在工作平台平面内的任意移动和转动，实现精确定位及调姿。
运动分支中移动副的实现方式有两种，第一种为伺服电动缸，第二种为丝杠、滑块、导轨的组合方式；转动副由阶梯轴、轴承、端盖等实现。
分支移动副处安装可精确测量直线运动的光栅尺、转动副处安装有可精确测量转动运动的绝对值编码器。
数字相机固定安装于所述运动分支末端，其光轴沿运动分支转动副处的连杆方向。
当采用工业线阵数字相机时，控制器伺服周期应小于20ms；当采用工业面阵数字相机时，控制器伺服周期应小于100ms。
图1示出了本实用新型优选实施例中一种用于表面缺陷检测的机械手装置示意图。基座(1)由矩形平台(1-1)和两组轴承座(1-2)焊接而成，矩形平台(1-1)采用合金钢材料，尺寸为500×1000mm、厚度为50mm，四周布置有的地脚安装孔；轴承座(1-2)厚度为85mm，其中心与矩形平台之间的距离为525mm，两组轴承座(1-2)之间的距离为200mm。
工作平台(2)采用航空铝合金材料，外部形状为圆形，直径为厚度为80mm，中心位置处开有直径为的圆孔，键槽尺寸为22mm×5.4mm。工作平台(2)通过轴承(5)、阶梯轴(6)、键(7)与基座(1)连接，所选轴承(5)内径为型号为UELP312带座外球面球轴承，键(7)尺寸为22×14mm，阶梯轴(6)直径为阶梯轴长度为320mm键槽截面尺寸为22mm×9mm，键槽长度为120mm。
运动分支(3)结构形式为PRR，可实现空间三自由度运动。移动副(3-1)由伺服电动缸实现，行程为±500mm，电动缸固定端安装于工作平台(2)上，其上安装有高精度光栅尺，定位精度为0.1mm；转动副(3-2、3-3)由阶梯轴、轴承、端盖等实现，其上安装有绝对值编码器，定位精度为0.01°。所述运动副处驱动均采用步进电机，相邻分支中电动缸轴线夹角为45°。
激光扫描仪角分辨率0.25°、检测范围0～270°，安装于基座(1)矩形平台(1-1)上表面处，轴线平行于工作平台(2)端面，中心点偏离工作平台(2)端面的距离为210mm。
作为一种实施例，本实用新型采用工业线阵数字相机(4)，其安装于运动分支(3)末端转动副(3-3)处，所选控制器型号为西门子Simotion D445、伺服周期为4ms。
本实用新型创新提出了一种视觉检测机器人装置，适用于桥梁、隧道等复杂形状物的表面缺陷检测，具有环境适应性强、运动灵活、适用范围广等优点，改变了传统依靠人工识别效率低、智能检测手段适应性差等现状，具有重要的应用价值。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种用于表面缺陷检测的机械手装置，其特征在于，由基座、工作平台、三个结构相同的运动分支、数字相机和激光扫描仪构成，其中：
具有圆形结构的工作平台中心位置处布置有圆孔和键槽，通过轴承、阶梯轴和键安装于基座上，基座由一个水平布置的矩形平台和两个竖直布置的轴承座焊接而成；基座矩形平台上安装有激光扫描仪，用于实时采集被测物三维轮廓数据，四周布置有地脚安装孔，用于连接载体；基座轴承座一端安装驱动装置、另一端安装有计数装置，用于驱动工作平台转动，并记录其转角；
运动分支是一个具有空间三自由度的运动分支，由连杆、一个移动副和两个转动副构成，其中移动副轴线垂直于工作平台安装面，两个转动副轴线互相平行且均垂直于安装平台端面；三个结构相同的运动分支安装于工作平台表面，相邻分支中移动副轴线夹角为45°；数字相机安装于分支末端，在分支运动副处均安装有驱动装置和传感器，在各驱动装置作用下数字相机在工作平台平面内的移动和转动，实现精确定位和调姿。
2.根据权利要求1所述的用于表面缺陷检测的机械手装置，其特征在于，所述基座轴承座处的驱动装置是电机，计数装置是编码器。
3.根据权利要求1所述的用于表面缺陷检测的机械手装置，其特征在于，运动分支中移动副的实现方式为伺服电动缸。
4.根据权利要求1所述的用于表面缺陷检测的机械手装置，其特征在于，运动分支中移动副的实现方式为丝杠、滑块、导轨的组合方式。
5.根据权利要求1所述的用于表面缺陷检测的机械手装置，其特征在于，运动分支中转动副由阶梯轴、轴承、端盖构成。
6.根据权利要求1所述的用于表面缺陷检测的机械手装置，其特征在于，移动副处安装用于精确测量直线运动的光栅尺，转动副处安装有用于精确测量转动运动的绝对值编码器。
7.根据权利要求1所述的用于表面缺陷检测的机械手装置，其特征在于，数字相机安装于分支末端，光轴沿运动分支转动副处的连杆方向。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201621294028.1U CN206192911U (zh) | 2016-11-30 | 2016-11-30 | 一种用于表面缺陷检测的机械手装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201621294028.1U CN206192911U (zh) | 2016-11-30 | 2016-11-30 | 一种用于表面缺陷检测的机械手装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN206192911U true CN206192911U (zh) | 2017-05-24 |
Family
ID=58725416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201621294028.1U Expired - Fee Related CN206192911U (zh) | 2016-11-30 | 2016-11-30 | 一种用于表面缺陷检测的机械手装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN206192911U (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106546190A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-03-29 | 山西省交通科学研究院 | 一种用于表面缺陷检测的机械手装置及方法 |
| CN108938007A (zh) * | 2018-06-25 | 2018-12-07 | 深圳瀚维智能医疗科技有限公司 | 乳房环形扫查装置 |
| CN113267503A (zh) * | 2021-05-12 | 2021-08-17 | 同济大学 | 一种吸附式钢结构线性扫描装置 |
| CN115115501A (zh) * | 2022-08-29 | 2022-09-27 | 四川中绳矩阵技术发展有限公司 | 一种用于三维图像采集的数据采集设备及其采集方法 |
-
2016
- 2016-11-30 CN CN201621294028.1U patent/CN206192911U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106546190A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-03-29 | 山西省交通科学研究院 | 一种用于表面缺陷检测的机械手装置及方法 |
| CN106546190B (zh) * | 2016-11-30 | 2019-04-16 | 山西省交通科学研究院 | 一种用于表面缺陷检测的机械手装置及方法 |
| CN108938007A (zh) * | 2018-06-25 | 2018-12-07 | 深圳瀚维智能医疗科技有限公司 | 乳房环形扫查装置 |
| CN113267503A (zh) * | 2021-05-12 | 2021-08-17 | 同济大学 | 一种吸附式钢结构线性扫描装置 |
| CN115115501A (zh) * | 2022-08-29 | 2022-09-27 | 四川中绳矩阵技术发展有限公司 | 一种用于三维图像采集的数据采集设备及其采集方法 |
| CN115115501B (zh) * | 2022-08-29 | 2022-12-02 | 四川中绳矩阵技术发展有限公司 | 一种用于三维图像采集的数据采集设备及其采集方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109458958B (zh) | 一种四轴视觉测量装置中的转台中心位置的标定方法 | |
| CN111735390B (zh) | 一种用于线激光传感器的标定块及手眼标定方法 | |
| CN109596073A (zh) | 一种基于视觉测量的回转台中心轴线的原点位置标定方法 | |
| CN206192911U (zh) | 一种用于表面缺陷检测的机械手装置 | |
| CN100510614C (zh) | 大型锻件的激光雷达在线三维测量装置与方法 | |
| CN106546190B (zh) | 一种用于表面缺陷检测的机械手装置及方法 | |
| CN109341601A (zh) | 一种视觉测量装置中回转台中心轴线的空间方位标定方法 | |
| CN108759714A (zh) | 一种多线激光轮廓传感器坐标系融合及转轴标定方法 | |
| CN105382631A (zh) | 一种五轴数控机床旋转轴误差的检测设备和方法 | |
| CN108827192A (zh) | 一种采用激光传感器测量同轴度的测量装置和方法 | |
| CN111366908B (zh) | 一种激光雷达转台及其测量装置和测量方法 | |
| CN102221330A (zh) | 间隙磁吸式曲面形貌检测机器人及曲面形貌测量方法 | |
| CN105043259A (zh) | 基于双目视觉的数控机床旋转轴误差检测方法 | |
| CN106441153A (zh) | 一种大口径非球面元件轮廓检测装置及方法 | |
| CN105403156A (zh) | 三维测量设备及用于该三维测量设备的数据融合标定方法 | |
| CN111678472A (zh) | 四轴坐标测量机回转台误差辨识方法 | |
| CN107152915A (zh) | 面向于多种结构特征的多自由度宏微结合集成检测装置 | |
| CN108507466A (zh) | 采用二维线激光扫描仪获取三维精确数据的方法 | |
| CN108871234A (zh) | 非接触式三维自动化扫描测试系统 | |
| CN104729914A (zh) | 用于监测材料微观力学行为的原位观测系统与观测方法 | |
| US20240173781A1 (en) | On-machine three-dimensional profiling machining device and method for complex configuration composite | |
| CN213874165U (zh) | 一种波纹管波形测试装置 | |
| CN103344195A (zh) | 一种传感器旋转的摆臂式轮廓仪测头对心校准装置 | |
| CN208719798U (zh) | 一种可在机自动调节两台工业相机位置的支撑装置 | |
| CN104526346B (zh) | 具有顺应结构的高压转子立式智能化装配装备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170524 Termination date: 20181130 |