CN207232044U - X射线实时成像检测自动高精度定位拾取装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种X射线实时成像检测自动高精度定位拾取装置，包括拾取机械臂、定位装置、旋转平台、输送线。上料时，待检测工件随意放置在输送线上，输送线驱动工件至定位装置的正下方，定位装置的相机拍摄工件及其背景照片，通过定位装置控制盒发布拾取命令，拾取机械臂拾取工件后反向移动到旋转平台，将工件翻转后放置在指定位置。本实用新型对各种不适合人工装卸料且规格品种多样的工件进行定位抓取上料和下料，进而排除上料位置误差以及上下料耗时长的弊端，同时用机械代替人工，避免了X射线对人体造成伤害，提高生产效率，同时大幅节省了设备经济成本，适于广泛推广。

Description

X射线实时成像检测自动高精度定位拾取装置

技术领域

本实用新型涉及一种X射线检测应用中的上下料装置，具体说是一种X射线实时成像检测自动高精度定位拾取装置。

背景技术

目前大部分X射线实时成像检测系统均由传统的旋转平台来承载工件，而装卸工件的工作几乎全部由人工来完成。随着工业4.0的进程不断推进，X射线无损探伤行业对于检测效率的要求也越来越高，针对典型工件而设计的全自动X射线实时成像检测系统越来越多。然而这种全自动检测系统只是提高了单个工件的检测效率，如果要提高批量工件的检测效率，显然以人工的方式装卸工件不但效率低而且存在摆放位置的误差。在全自动检测过程中，工件在旋转平台上的摆放位置要与建立数据模板时摆放的位置相同，才能达到最佳的检测效果，所以人工装卸工件也远远达不到精准定位的需求。传统的以人工方式装卸工件时，由于靠近X射线源，对人员的X射线安全防护等级较高，且容易因操作故障或其它意外发生X射线损害人体的危险事故，存在安全隐患等诸多问题。

发明内容

本实用新型针对以上问题的提出，研制一种X射线实时成像检测自动高精度定位拾取装置。

本实用新型的技术手段如下：所述的X射线实时成像检测自动高精度定位拾取装置包括：拾取机械臂1、定位装置2、旋转平台3、输送线4；拾取机械臂1固定在旋转平台3和输送线4之间的地面上，旋转平台3 固定在X射线成像检查铅房5的内部，接送料时旋转平台3移到靠近铅门的极限位置，输送线4固定在拾取机械臂1的外侧的地面上，定位装置2固定在输送线外侧地面上，使定位相机可以俯视输送线4。拾取机械臂1、定位装置2与旋转平台3的中心在同一轴线上。其中拾取机械臂1 包括：纵向移动底框架一101、纵向导轨一102、纵向移动电机齿条机构一103、横向移动底框架104、横向导轨105、横向移动电机齿条机构106、横向底板107、回转支承机构108、升降圆底板109、升降立架110、升降导轨111、升降移动电机丝杠机构112、升降托板113、气动翻转机构114、气动夹持装置115；最底层的纵向移动底框架一101通过螺栓固定于地面，纵向导轨一102安装在纵向移动底框架一101上，纵向导轨一102上连接安装横向移动底框架104，横向移动底框架104和纵向移动底框架一101之间安装纵向移动电机齿条机构一103，为了保证拾取机械臂1的定位精度，所有电机驱动均采用伺服电机与高精密齿条或者丝杠直连的方式，纵向移动电机齿条机构一103驱动横向移动底框架104沿着纵向导轨一102进行Y1方向移动，在横向移动底框架104上安装连接横向导轨105，导轨上方连接安装横向底板107，横向底板107和横向移动底框架104之间安装设有横向移动电机齿条机构106，驱动横向底板107沿着横向导轨105做X1方向移动，在横向底板107上安装回转支承机构108，回转支承机构108上方连接安装升降圆底板109，回转支承机构108采用伺服电机驱动，驱使升降圆底板109沿W1方向做360°圆周运动，升降立架110与升降圆底板109垂直方向安装连接，升降立架110侧面安装升降导轨111，升降托板113侧装于升降导轨111上，升降立架110顶板和升降圆底板109之间安装连接升降移动电机丝杠机构112，驱动升降托板113沿Z1方向升降移动，气动翻转机构114连接安装在升降托板113上，气动翻转机构114上安装连接气动夹持装置115，气动翻转机构114的气缸带动气动夹持装置115沿W2方向90°转动，气动夹持装置115在自身的夹持气缸驱使下抓取或者松开工件；其中定位装置2包括：固定立架201、导轨202、电机丝杠机构203、相机支架204、相机205、位置传感器206、控制盒207，固定立架201的底板通过螺栓固定于地面，在固定立架201的侧面靠近输送线4方向安装连接导轨202，导轨202上安装固定相机支架204，相机支架204与固定立架201之间安装电机丝杠机构203，电动驱动相机支架204沿导轨202做Z2方向升降移动，用于调节相机205与工件之间的拍摄距离，相机205选用已有技术的500万像素的工业线阵相机，安装在相机支架204上，相机205的镜头向下方照射，位置传感器206选用VOS120型传感器，安装在相机205正下方的输送线4上，控制盒207安装固定在固定立架201侧面的下方，控制盒207用于接收位置传感器206的信号反馈，以及处理相机205所拍摄的工件图片信息，从而对拾取机械臂1发出抓取指令，并能对随意摆放的工件精确定位抓取位置，使机械臂1抓取同一型号的工件时，无论该工件的摆放方向或位置如何，每次都能够精准无误的抓取到同一位置；其中旋转平台3包括：纵向移动底框架二301、纵向导轨二302、纵向移动电机齿条机构二303、移动平台304、旋转电机305、圆盘306，纵向移动底框架二301固定于铅房内的底面上，并设有纵向导轨二302，移动平台304安装连接在纵向导轨二302上，纵向移动底框架二301与移动平台304之间安装纵向移动电机齿条机构二303，电机驱动移动平台304沿纵向导轨二302做Y2方向纵向移动，圆盘306安装连接在移动平台304上，旋转电机305安装在移动平台304的侧面，驱动圆盘沿W2方向做360°转动；其中输送线4包括：输送带401、轴承座402、支撑底架403、输送电机404，支撑底架403通过地脚螺栓固定安装在地面上，在支撑底架403上安装轴承座402，输送带401的轴安装于轴承座402上，输送电机404安装固定在支撑底架403的侧面，其输出轴与输送带401的轴配合连接装配，从而驱动输送带401沿X2方向横向移动。

由于采用了上述自动高精度定位拾取装置，本实用新型对各种不适合人工装卸料且规格品种多样的工件进行定位抓取上料和下料，进而排除上料位置误差以及上下料耗时长的弊端，不仅达到全自动检测的最佳检测效果，更大大提高了生产效率，同时大幅节省了设备经济成本，本装置用机械代替了人工操作，客服了X射线应用中对人体造成射线伤害隐患缺陷，使用更加安全，适于广泛推广。

附图说明

图1是本实用新型的正视图；

图2是图1中拾取机械臂的结构图；

图3是图2的右视图；

图4是图1中定位装置的结构图；

图5是图1中旋转平台的结构图；

图6是图5的主视图；

图7是图1中输送线的结构图；

图8是X射线成像检查铅房5主视图；

图9是自动高精度定位拾取方法流程图；

图中：1、拾取机械臂，2、定位装置，3、旋转平台，4、输送线，5、X射线成像检查铅房，6、工件，101、纵向移动底框架一，102、纵向导轨一，103、纵向移动电机齿条机构一，104、横向移动底框架，105横向导轨，106、横向移动电机齿条机构，107、横向底板，108、回转支承机构，109、升降圆底板，110、升降立架，111、升降导轨，112、升降移动电机丝杠机构，113、升降托板，114、气动翻转机构，115、气动夹持装置，201、固定立架201，202导轨，203、电机丝杠机构，204、相机支架，205、相机，206、位置传感器，207、控制盒，301、纵向移动底框架二，302、纵向导轨二，303、纵向移动电机齿条机构二，304、移动平台，305、旋转电机，306、圆盘，401、输送带，402、轴承座，403、支撑底架，404、输送电机,501、铅房，502、C型臂检测机构，503、X射线管，504、成像器。

具体实施方式

如图1-图8所示的是X射线实时成像检测自动高精度定位拾取装置包括：拾取机械臂1、定位装置2、旋转平台3、输送线4；拾取机械臂1固定在旋转平台3和输送线4之间的地面上，旋转平台3 固定在X射线成像检查铅房5的内部，接送料时旋转平台3移到靠近铅门的极限位置，输送线4固定在拾取机械臂1的外侧的地面上，定位装置2固定在输送线外侧地面上，使定位相机可以俯视输送线4。拾取机械臂1、定位装置2与旋转平台3的中心在同一轴线上。其中拾取机械臂1 包括：纵向移动底框架一101、纵向导轨一102、纵向移动电机齿条机构一103、横向移动底框架104、横向导轨105、横向移动电机齿条机构106、横向底板107、回转支承机构108、升降圆底板109、升降立架110、升降导轨111、升降移动电机丝杠机构112、升降托板113、气动翻转机构114、气动夹持装置115；最底层的纵向移动底框架一101通过螺栓固定于地面，纵向导轨一102安装在纵向移动底框架一101上，纵向导轨一102上连接安装横向移动底框架104，横向移动底框架104和纵向移动底框架一101之间安装纵向移动电机齿条机构一103，为了保证拾取机械臂1的定位精度，所有电机驱动均采用伺服电机与高精密齿条或者丝杠直连的方式，纵向移动电机齿条机构一103驱动横向移动底框架104沿着纵向导轨一102进行Y1方向移动，在横向移动底框架104上安装连接横向导轨105，导轨上方连接安装横向底板107，横向底板107和横向移动底框架104之间安装设有横向移动电机齿条机构106，驱动横向底板107沿着横向导轨105做X1方向移动，在横向底板107上安装回转支承机构108，回转支承机构108上方连接安装升降圆底板109，回转支承机构108采用伺服电机驱动，驱使升降圆底板109沿W1方向做360°圆周运动，升降立架110与升降圆底板109垂直方向安装连接，升降立架110侧面安装升降导轨111，升降托板113侧装于升降导轨111上，升降立架110顶板和升降圆底板109之间安装连接升降移动电机丝杠机构112，驱动升降托板113沿Z1方向升降移动，气动翻转机构114连接安装在升降托板113上，气动翻转机构114上安装连接气动夹持装置115，气动翻转机构114的气缸带动气动夹持装置115沿W2方向90°转动，气动夹持装置115在自身的夹持气缸驱使下抓取或者松开工件；其中定位装置2包括：固定立架201、导轨202、电机丝杠机构203、相机支架204、相机205、位置传感器206、控制盒207，固定立架201的底板通过螺栓固定于地面，在固定立架201的侧面靠近输送线4方向安装连接导轨202，导轨202上安装固定相机支架204，相机支架204与固定立架201之间安装电机丝杠机构203，电动驱动相机支架204沿导轨202做Z2方向升降移动，用于调节相机205与工件之间的拍摄距离，相机205选用已有技术的500万像素的工业线阵相机，安装在相机支架204上，相机205的镜头向下方照射，位置传感器206选用VOS120型传感器，安装在相机205正下方的输送线4上，控制盒207安装固定在固定立架201侧面的下方，控制盒207用于接收位置传感器206的信号反馈，以及处理相机205所拍摄的工件图片信息，从而对拾取机械臂1发出抓取指令，并能对随意摆放的工件精确定位抓取位置，使机械臂1抓取同一型号的工件时，无论该工件的摆放方向或位置如何，每次都能够精准无误的抓取到同一位置；其中旋转平台3包括：纵向移动底框架二301、纵向导轨二302、纵向移动电机齿条机构二303、移动平台304、旋转电机305、圆盘306，纵向移动底框架二301固定于铅房内的底面上，并设有纵向导轨二302，移动平台304安装连接在纵向导轨二302上，纵向移动底框架二301与移动平台304之间安装纵向移动电机齿条机构二303，电机驱动移动平台304沿纵向导轨二302做Y2方向纵向移动，圆盘306安装连接在移动平台304上，旋转电机305安装在移动平台304的侧面，驱动圆盘沿W2方向做360°转动；其中输送线4包括：输送带401、轴承座402、支撑底架403、输送电机404，支撑底架403通过地脚螺栓固定安装在地面上，在支撑底架403上安装轴承座402，输送带401的轴安装于轴承座402上，输送电机404安装固定在支撑底架403的侧面，其输出轴与输送带401的轴配合连接装配，从而驱动输送带401沿X2方向横向移动。

其中X射线成像检查铅房5是已成型设备，采用丹东华日理学电气股份有限公司生产的XYD-450型检查铅房如图8所示，铅房501内部安装C型臂检测机构502，其两侧分别承载固定X射线管503和成像器504，X射线管503和成像器504同时开启，完成对工件的实时成像透照检测。

所述的自动高精度定位的拾取方法：拾取方法的定位抓取程序根据不同的工件而不同，以工件6为例，如图9所示流程如下：第一步，装置初始化阶段：控制盒207发出驱动命令，各个机械驱动装置的运动轴回原位，相应坐标归零，其中旋转平台3移到靠近铅门的极限位置停止，拾取机械臂1自动调整横向和纵向位移，使中心与旋转平台3中心对齐，同时气动夹持装置115通过升降托板113和回转支承机构108升至顶端并垂直于输送线4正上方，定位装置2的相机205在电机丝杠机构203的驱使下随相机支架204升至顶端；第二步，进料阶段：按照工件6的外形，调节相机205的高度，使其可拍摄工件6全貌，将工件6随意摆放在输送线4上，控制盒207发出驱动命令驱使输送线4运行，工件6随输送线4移动触发位置传感器206信号，反馈给控制盒207位置信息；第三步，照相定位阶段：相机205拍摄工件6的及其背景的图片并实时反馈给控制盒207，运算软件实时提取图片的灰度信息，通过帧差法得出抓取位置定位点的灰度值，进而运算出该定位点的物理坐标值；第四步，工件拾取阶段：控制盒207发出抓取命令，拾取机械臂1向输送线4方向纵向移动,回转支承机构108调整气动夹持装置115的角度，使其坐标与工件抓取位置定位点坐标在平面空间重合，升降托板113带动气动夹持装置115下降并实时反馈升降位置给控制盒207，到位后夹持气缸启动抓手抓取工件6，此时气动夹持装置115的的坐标正好与上一步计算的坐标完全重合；回转支承机构108转动180°带动夹持装置115转向旋转平台3，拾取机械臂1整体向旋转平台3方向纵向移动,到位停止在圆盘306上方定位；第五步，上料阶段：控制盒207收到反馈信息，发布命令启动翻转气缸，气动翻转机构106翻转90°，将工件6立起，升降托板113下降定位，反馈信息给控制盒207，到位停止，气动夹持装置115松开；第五步，待命阶段：拾取机械臂1执行待命程序，纵向退回铅房501外的待命位停止，等待控制盒207再次发出拾取命令；第六步，X射线实时成像检测阶段：旋转平台3带动工件6移动到铅房501内的检测区域停止,关闭铅门，C型臂检测机构501带动X射线管503和成像器504调整升降高度和偏转角度，X射线管503和成像器504同时开启完成对工件6的实时成像透照检测；第七步，下料阶段：铅门打开，旋转平台3带动工件6驶离检测区，在上下料区到位停止后，拾取机械臂1立刻纵向移动到圆盘306上方抓取工件6，升降移动电机丝杠机构112驱使升降托板113带动气动夹持装置115向上移动定位，气动翻转机构115 反向翻转90°，拾取机械臂1向输送线4的下料方向横向移动定位，同时回转支承机构108再次旋转180°，升降托板113下降，定位于输送带401上方，夹持机构松开，将工件6放在输送带上，下料完毕。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种X射线实时成像检测自动高精度定位拾取装置，其特征在于：包括拾取机械臂（1）、定位装置（2）、旋转平台（3）、输送线（4）；拾取机械臂（1）固定在旋转平台（3）和输送线（4）之间的地面上，旋转平台（3）固定在X射线成像检查铅房（5）的内部，接送料时旋转平台（3）移到靠近铅门的极限位置，输送线（4）固定在拾取机械臂（1）的外侧的地面上，定位装置（2）固定在输送线外侧地面上，使定位相机可以俯视输送线（4），拾取机械臂（1）、定位装置（2）与旋转平台（3）的中心在同一轴线上；其中拾取机械臂（1）包括：纵向移动底框架一（101）、纵向导轨一（102）、纵向移动电机齿条机构一（103）、横向移动底框架（104）、横向导轨（105）、横向移动电机齿条机构（106）、横向底板（107）、回转支承机构（108）、升降圆底板（109）、升降立架（110）、升降导轨（111）、升降移动电机丝杠机构（112）、升降托板（113）、气动翻转机构（114）、气动夹持装置（115），最底层的纵向移动底框架一（101）通过螺栓固定于地面，纵向导轨一（102）安装在纵向移动底框架一（101）上，纵向导轨一（102）上连接安装横向移动底框架（104），横向移动底框架（104）和纵向移动底框架一（101）之间安装纵向移动电机齿条机构一（103），为了保证拾取机械臂（1）的定位精度，所有电机驱动均采用伺服电机与高精密齿条或者丝杠直连的方式，纵向移动电机齿条机构一（103）驱动横向移动底框架（104）沿着纵向导轨一（102）进行Y1方向移动，在横向移动底框架（104）上安装连接横向导轨（105），导轨上方连接安装横向底板（107），横向底板（107）和横向移动底框架（104）之间安装设有横向移动电机齿条机构（106），驱动横向底板（107）沿着横向导轨（105）做X1方向移动，在横向底板（107）上安装回转支承机构（108），回转支承机构（108）上方连接安装升降圆底板（109），回转支承机构（108）采用伺服电机驱动，驱使升降圆底板（109）沿W1方向做360°圆周运动，升降立架（110）与升降圆底板（109）垂直方向安装连接，升降立架（110）侧面安装升降导轨（111），升降托板（113）侧装于升降导轨（111）上，升降立架（110）顶板和升降圆底板（109）之间安装连接升降移动电机丝杠机构（112），驱动升降托板（113）沿Z1方向升降移动，气动翻转机构（114）连接安装在升降托板（113）上，气动翻转机构（114）上安装连接气动夹持装置（115），气动翻转机构（114）的气缸带动气动夹持装置（115）沿W2方向90°转动，气动夹持装置（115）在自身的夹持气缸驱使下抓取或者松开工件；其中定位装置（2）包括：固定立架（201）、导轨（202）、电机丝杠机构（203）、相机支架（204）、相机（205）、位置传感器（206）、控制盒（207），固定立架（201）的底板通过螺栓固定于地面，在固定立架（201）的侧面靠近输送线（4）方向安装连接导轨（202），导轨（202）上安装固定相机支架（204），相机支架（204）与固定立架（201）之间安装电机丝杠机构（203），电动驱动相机支架（204）沿导轨（202）做Z2方向升降移动，用于调节相机（205）与工件之间的拍摄距离，相机（205）选用已有技术的500万像素的工业线阵相机，安装在相机支架（204）上，相机（205）的镜头向下方照射，位置传感器（206）选用VOS120型传感器，安装在相机（205）正下方的输送线（4）上，控制盒（207）安装固定在固定立架（201）侧面的下方，控制盒（207）用于接收位置传感器（206）的信号反馈，以及处理相机（205）所拍摄的工件图片信息，从而对拾取机械臂（1）发出抓取指令，并能对随意摆放的工件精确定位抓取位置，使机械臂（1）抓取同一型号的工件时，无论该工件的摆放方向或位置如何，每次都能够精准无误的抓取到同一位置；其中旋转平台（3）包括：纵向移动底框架二（301）、纵向导轨二（302）、纵向移动电机齿条机构二（303）、移动平台（304）、旋转电机（305）、圆盘（306），纵向移动底框架二（301）固定于铅房内的底面上，并设有纵向导轨二（302），移动平台（304）安装连接在纵向导轨二（302）上，纵向移动底框架二（301）与移动平台（304）之间安装纵向移动电机齿条机构二（303），电机驱动移动平台（304）沿纵向导轨二（302）做Y2方向纵向移动，圆盘（306）安装连接在移动平台（304）上，旋转电机（305）安装在移动平台（304）的侧面，驱动圆盘沿W2方向做360°转动；其中输送线（4）包括：输送带（401）、轴承座（402）、支撑底架（403）、输送电机（404），支撑底架（403）通过地脚螺栓固定安装在地面上，在支撑底架（403）上安装轴承座（402），输送带（401）的轴安装于轴承座（402）上，输送电机（404）安装固定在支撑底架（403）的侧面，其输出轴与输送带（401）的轴配合连接装配，从而驱动输送带（401）沿X2方向横向移动。