CN208140799U - 一种全自动机器视觉铜排体积电阻率检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种全自动机器视觉铜排体积电阻率检测装置，包括支承运动装置、夹持组件和自动控制系统。所述支承运动装置包括基座、横向传动机构和相机支架；所述夹持组件包括固定夹持组件和三套活动夹持组件；所述自动控制系统包括工业相机、上位机单元、电阻测量单元、信号检测单元和逻辑控制单元，用于完成从夹持位置调节到试样夹紧的自动控制以及铜排试样的截面积、截面周长、电阻和体积电阻率的一体化自动测算。本实用新型自动化程度高并提供了通过机器视觉测定铜排试样截面积的功能，能够适用于各种截面形状的铜排试样，提高检测效率和检测结果准确度，实现对铜排体积电阻率的一体化自动检测。

Description

一种全自动机器视觉铜排体积电阻率检测装置

技术领域

本实用新型属于电阻率检测设备技术领域，具体涉及一种对铜排体积电阻率进行自动化检测的装置。

背景技术

体积电阻率通常由试样的标距长度、截面积以及标距长度两端间的电阻计算获得。在测量试样标距长度两端间的电阻时，普遍采用四点法，即利用两个电压极和两个电流极在合理位置夹紧试样形成四个接触点后再通过电流-压降法进行测量。一般的电阻率检测设备，存在自动化程度低的问题，通过手动实现各电极夹持位置的调节和试样的夹紧，操作过程费时低效。另外，一般的电阻率检测设备在检测体积电阻率时存在着无法一体化测算的缺陷，需采用计算法或称重法人工另行测定出试样的截面积，人工测算致使检测结果的准确度降低，然而，在测定铜排试样截面积时，由于一些铜排的截面形状较为复杂或不规则，操作者难以使用计算法直接计算得出，而需通过称重法分别测量出铜排试样的总长、密度和质量后再经计算获得，导致检测步骤愈加繁琐。公告号为CN107328333A的中国发明专利公开了“一种换向器拉排机的铜排在线检测装置”，仅涉及了铜排尺寸的自动化检测和监控，无电阻率测试。公告号为CN103424623A的中国发明专利公开了“电阻率量测装置”，实现了薄膜电阻的电阻率自动测量，但不适用于对铜排进行体积电阻率检测。公告号为CN204405738U的中国实用新型专利公开了“金属导线电阻率检测装置”，实现了多种直径金属导线的电阻率检测，但不适用于金属板材的体积电阻率检测。公告号为CN206132855U的中国实用新型专利公开了“一种金属材料电阻率检测装置”，实现了金属板材的电阻率检测，但由于未提供截面积测定功能，在检测复杂截面或异形截面金属板材的体积电阻率时存在着困难，另外，孔-销装配使得夹持组件位置无法连续平滑移动，并且改变夹持组件位置和夹持试样均由手动完成，操作不便。

发明内容

为了克服一般的电阻率检测设备在检测铜排体积电阻率过程中未提供铜排试样截面积测定功能而导致无法一体化测算以及人工操作和测量导致检测过程繁琐、检测效率低、检测结果准确度低等缺陷，本实用新型提供一种采用机器视觉技术测定铜排试样截面积并且设有自动控制系统的铜排体积电阻率检测装置，适用于不同长度、各种截面形状的铜排试样，自动地调节夹持位置、夹持试样、测量和计算，实现对铜排体积电阻率的一体化自动检测。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种全自动机器视觉铜排体积电阻率检测装置，包括支承运动装置、夹持组件和自动控制系统；所述支承运动装置包括基座以及安装在基座上的横向传动机构和相机支架；所述夹持组件包括固定夹持组件和三套活动夹持组件，固定夹持组件不可移动，三套活动夹持组件将被横向传动机构分别带动着横向移动至各自的夹持位置，所述三套活动夹持组件为第一活动夹持组件、第二活动夹持组件和第三活动夹持组件；所述自动控制系统包括工业相机、上位机单元、电阻测量单元、信号检测单元和逻辑控制单元，所述上位机单元包括视觉测定算法模块、夹持位置计算模块、体积电阻率计算模块和人机交互模块。

所述基座上设置有纵向的左、右挡板，左、右挡板上均安装有可滑动的预装夹块，左、右挡板之间安装有横向导轨，横向导轨上设有横向滑块，夹持组件固定在横向滑块上，右挡板右侧安装有纵向导轨，纵向导轨上设有纵向滑块，纵向滑块上安装有相机支架，工业相机固定在相机支架上，可随相机支架沿纵向导轨移动；所述预装夹块用于对铜排试样进行预装夹紧，其上设有锁紧旋钮，检测前将铜排试样置于左、右挡板上，滑动预装夹块顶紧铜排试样后，通过锁紧旋钮固定住预装夹块，然后移动相机支架使工业相机大致正对铜排试样的横截面，铜排试样的预装夹紧操作完成。

所述横向传动机构为安装在基座上的三个电机同步带传动机构，其上均设置有带夹板，三个电机同步带传动机构通过各自的带夹板分别带动三套活动夹持组件横向移动至各自的夹持位置。

所述夹持组件外部设有壳体，壳体内安装有进给传动机构，壳体上方一端固接有绝缘挡块，绝缘挡块在面向电极一侧设置有薄膜压力传感器；所述进给传动机构为电机丝杠传动机构，其上设置有绝缘电极座，电极以高出绝缘电极座上边沿的形式固定于绝缘电极座的凹槽内，电机丝杠传动机构通过绝缘电极座带动电极纵向进给以夹持铜排试样；所述电极包括两个电压极和两个电流极，电流极为顶部设有连接柱的长方体铜块，电压极为锐利的刀刃状铜片，两个电压极相互平行且均垂直于铜排试样轴线，第一电流极安装在固定夹持组件的绝缘电极座上，第二电流极安装在第三活动夹持组件的绝缘电极座上，第一电压极安装在第一活动夹持组件的绝缘电极座上，第二电压极安装在第二活动夹持组件的绝缘电极座上。

所述电阻测量单元包括微电阻计和电流换向模块，微电阻计的两个电压测试端分别与第一电压极、第二电压极相连，微电阻计的两个电流测试端分别连接电流换向模块的两个换向输入端，电流换向模块的两个换向输出端分别与第一电流极、第二电流极相连。

所述信号检测单元包括三个拉绳位移传感器和四个薄膜压力传感器，三个拉绳位移传感器采用级联方式按顺序安装在三套活动夹持组件的壳体底部，第一拉绳位移传感器检测出的第一活动夹持组件相对于固定夹持组件的位移作为第一活动夹持组件的当前位置，第二拉绳位移传感器检测出的第二活动夹持组件相对于第一活动夹持组件的位移作为第二活动夹持组件的当前位置，第三拉绳位移传感器检测出的第三活动夹持组件相对于第二活动夹持组件的位移作为第三活动夹持组件的当前位置，四个薄膜压力传感器用于检测电极夹持铜排试样的夹紧力。

所述逻辑控制单元以微控制器为核心，控制活动夹持组件的横向移动、电极的纵向进给和测试电流的换向，读取电极的夹紧力和活动夹持组件的当前位置、准夹位置，并对活动夹持组件是否到位和铜排试样是否被夹紧进行判断。

所述自动控制系统在铜排试样被预装夹紧之后通过工业相机采集铜排试样截面图像，视觉测定算法模块读取铜排试样截面图像进行分析获得铜排试样的截面积和截面周长；所述夹持位置计算模块用于计算出活动夹持组件的准夹位置；所述逻辑控制单元驱动活动夹持组件横向移动，当活动夹持组件的当前位置等于准夹位置时表明活动夹持组件已到位，此时控制活动夹持组件停止横移，然后逻辑控单元驱动电极纵进，当铜排试样被电极夹紧时，此时控制电极停止纵进，而后逻辑控制单元驱动微电阻计测出铜排试样标距长度两端间的正向电阻，再控制电流换向模块改变测试电流方向，然后驱动微电阻计测出铜排试样标距长度两端间的反向电阻；所述体积电阻率计算模块用于计算出铜排试样的体积电阻率。

所述人机交互模块用于参数设置和显示结果，操作者可根据铜排试样总长在人机交互模块中设置标距长度和周长倍率，标距长度应不小于300mm，周长倍率应不小于1.5，人机交互模块可显示出铜排试样的截面积、截面周长以及体积电阻率。

所述夹持位置计算模块读取铜排试样的截面周长、周长倍率和标距长度，将铜排试样的截面周长与周长倍率的乘积值作为第一活动夹持组件和第三活动夹持组件的准夹位置，并且将标距长度作为第二活动夹持组件的准夹位置。

所述体积电阻率计算模块对读取到的铜排试样标距长度两端间的正向电阻和反向电阻取平均值，该平均值作为铜排试样标距长度两端间的电阻，再结合人机交互单元中设置的标距长度及视觉测定算法模块测出的铜排试样截面积，计算出铜排试样的体积电阻率。

本实用新型的有益效果是，本实用新型铜排体积电阻率检测装置通过自动控制系统实现从夹持位置调节到试样夹紧的自动操作以及铜排试样的截面积、截面周长、电阻和体积电阻率的一体化自动测算，能有效地简化检测过程、降低人力参与度、提高检测效率和检测结果准确度。采用机器视觉技术测定铜排试样的截面积，弥补了现有电阻率检测设备缺乏截面积测定功能的缺陷，尤其是具有适用于各种截面形状的铜排试样的优点，从而消除了在检测复杂截面或异形截面的铜排试样体积电阻率时所存在的困难。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是本实用新型中支承运动装置的俯视图。

图3是本实用新型中支承运动装置的轴测图。

图4是本实用新型中夹持组件的轴测图。

图5是本实用新型中夹持组件的底部示意图。

图6是本实用新型中自动控制系统的结构框图。

图7是本实用新型中自动控制系统的逻辑框图。

图中1.支承运动装置，2.铜排试样，3.第三活动夹持组件，4.第二活动夹持组件，5.第一活动夹持组件，6.固定夹持组件，7.工业相机，8.控制箱，9.上位机单元，11.基座，12.横向传动机构，13.相机支架，1101.左挡板，1102.右挡板，1103.预装夹块，1104.锁紧旋钮，1105.横向导轨，1106.横向滑块，1107.纵向导轨，1108.纵向滑块，1201.电机同步带传动机构，1202.带夹板，31.第二电流极，32.绝缘电极座，33.壳体，34.绝缘挡块，35.电机丝杠传动机构，41.第二电压极，51.第一电压极，61.第一电流极，81.薄膜压力传感器，82.第一拉绳位移传感器，83.第二拉绳位移传感器，84.第三拉绳位移传感器，85.电流换向模块，851.换向输入端，852.换向输出端，86.微电阻计，861.电流测试端，862.电压测试端。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

实施例：如图1至图7所示，一种全自动机器视觉铜排体积电阻率检测装置，包括支承运动装置1、夹持组件和自动控制系统。

所述支承运动装置1包括基座11以及安装在基座11上的横向传动机构12和相机支架13，基座11上沿纵向设置有左挡板1101和右挡板1102，左、右挡板上均安装有可滑动的预装夹块1103，该预装夹块1103用于对铜排试样2进行预装夹紧，其上设有锁紧旋钮1104，左、右挡板之间安装有横向导轨1105，横向导轨1105上设有横向滑块1106，夹持组件固定在横向滑块1106上，右挡板1102右侧安装有纵向导轨1107，纵向导轨1107上设有纵向滑块1108，纵向滑块1108上安装有相机支架13，工业相机7固定在相机支架13上，可随相机支架13沿纵向导轨1107移动，检测前将铜排试样2置于左、右挡板上，滑动预装夹块1103顶紧铜排试样2后，再通过锁紧旋钮1104固定住预装夹块1103，然后移动相机支架13使工业相机7大致正对铜排试样2的横截面，铜排试样2的预装夹紧操作完成；所述横向传动机构12为安装在基座11上的三个电机同步带传动机构1201，其上均设置有带夹板1202，当自动控制系统控制三个电机同步带传动机构1201启动时，通过各带夹板1202，三套活动夹持组件将被分别带动着横向移动至各自的夹持位置。

所述夹持组件包括固定夹持组件6和三套活动夹持组件，固定夹持组件6不可移动，三套活动夹持组件可沿横向导轨1105横向移动，所述三套活动夹持组件为第一活动夹持组件5、第二活动夹持组件4和第三活动夹持组件3；所述夹持组件外部设有壳体33，壳体33内安装有进给传动机构，进给传动机构为电机丝杠传动机构35，其上设置有绝缘电极座32，电极以高出绝缘电极座32上边沿的形式被固定于绝缘电极座32的凹槽内，壳体33上方一端固接有绝缘挡块34，绝缘挡块34在面向电极一侧设置有薄膜压力传感器81，当自动控制系统控制电机丝杠传动机构35启动时，绝缘电极座32将带动着电极纵向进给以夹持铜排试样2，当薄膜压力传感器81检测到铜排试样2已被电极夹紧时，夹持完成；所述电极包括两个电压极和两个电流极，电流极为顶部设有连接柱的长方体铜块，电压极为锐利刀刃状铜片，两个电压极相互平行且均垂直于铜排试样轴线，第一电流极61安装在固定夹持组件6的绝缘电极座32上，第二电流极31安装在第三活动夹持组件3的绝缘电极座32上，第一电压极51安装在第一活动夹持组件5的绝缘电极座32上，第二电压极41安装在第二活动夹持组件4的绝缘电极座32上。

所述自动控制系统包括工业相机7、上位机单元9、电阻测量单元、信号检测单元和逻辑控制单元；上位机单元9包括视觉测定算法模块、夹持位置计算模块、体积电阻率计算模块和人机交互模块，人机交互模块用于检测前的参数设置和检测完成后的结果显示，操作者可根据铜排试样总长在人机交互模块中设置不小于300mm的标距长度L和不小于1.5的周长倍率K，人机交互模块可显示出铜排试样的截面积A、截面周长C以及体积电阻率ρ_v；电阻测量单元包括微电阻计86和电流换向模块85，微电阻计86的两个电压测试端862分别与第一电压极51、第二电压极41相连，微电阻计86的两个电流测试端861分别连接电流换向模块85的两个换向输入端851，电流换向模块85的两个换向输出端852分别与第一电流极61、第二电流极31相连，微电阻计86、电流换向模块85和逻辑控制单元安装在控制箱8中；所述信号检测单元包括三个拉绳位移传感器和四个薄膜压力传感器81，三个拉绳位移传感器采用级联方式按顺序安装在三套活动夹持组件的壳体33底部，第一拉绳位移传感器82检测出的第一活动夹持组件5相对于固定夹持组件6的位移作为第一活动夹持组件5的当前位置S1，第二拉绳位移传感器83检测出的第二活动夹持组件4相对于第一活动夹持组件5的位移作为第二活动夹持组件4的当前位置S2，第三拉绳位移传感器84检测出的第三活动夹持组件3相对于第二活动夹持组件4的位移作为第三活动夹持组件3的当前位置S3，四个薄膜压力传感器81用于检测电极夹持铜排试样2的夹紧力。

所述自动控制系统在铜排试样2被预装夹紧之后通过工业相机7采集铜排试样2截面图像，视觉测定算法模块读取铜排试样2截面图像进行分析获得铜排试样2的截面积A和截面周长C，夹持位置计算模块读取截面周长C、周长倍率K和标距长度L，计算出第一活动夹持组件5的准夹位置D1、第二活动夹持组件4的准夹位置D2及第三活动夹持组件3的准夹位置D3，D1=K×C，D2=L，D3=D1=K×C；逻辑控制单元驱动三套活动夹持组件横向移动，当三套活动夹持组件的当前位置S1、S2和S3分别等于准夹位置D1、D2和D3时表明三套活动夹持组件均已到位，此时控制三套活动夹持组件停止横移，然后逻辑控单元驱动电极纵进，当铜排试样2被电极夹紧时，此时控制电极停止纵进，而后逻辑控制单元驱动微电阻计86测出铜排试样2标距长度两端间的正向电阻R1，再控制电流换向模块85改变测试电流方向，然后驱动微电阻计86测出铜排试样2标距长度两端间的反向电阻R2；体积电阻率计算模块取R1与R2的平均值作为铜排试样2标距长度两端间的电阻R，计算出铜排试样2的体积电阻率ρ_v，ρ_v=A×R/L。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种全自动机器视觉铜排体积电阻率检测装置，包括支承运动装置(1)、夹持组件和自动控制系统，其特征在于，所述支承运动装置(1)包括基座(11)以及安装在基座上的横向传动机构(12)和相机支架(13)；所述夹持组件包括固定夹持组件(6)和三套活动夹持组件，固定夹持组件(6)不可移动，三套活动夹持组件将被横向传动机构(12)分别带动着横向移动至各自的夹持位置；所述自动控制系统包括工业相机(7)、上位机单元(9)、电阻测量单元、信号检测单元和逻辑控制单元，所述上位机单元(9)包括视觉测定算法模块、夹持位置计算模块、体积电阻率计算模块和人机交互模块。

2.根据权利要求1所述的一种全自动机器视觉铜排体积电阻率检测装置，其特征在于，所述基座(11)上沿纵向设置有左挡板(1101)和右挡板(1102)，左、右挡板上均安装有可滑动的预装夹块(1103)，预装夹块(1103)上设有锁紧旋钮(1104)，左、右挡板之间安装有横向导轨(1105)，横向导轨(1105)上设有横向滑块(1106)，夹持组件固定在横向滑块(1106)上，右挡板(1102)右侧安装有纵向导轨(1107)，纵向导轨(1107)上设有纵向滑块(1108)，纵向滑块(1108)上安装有相机支架(13)，工业相机(7)固定在相机支架(13)上。

3.根据权利要求1所述的一种全自动机器视觉铜排体积电阻率检测装置，其特征在于，所述夹持组件外部设有壳体(33)，壳体(33)内安装有进给传动机构，进给传动机构上设置有绝缘电极座(32)，绝缘电极座(32)上固定着电极，壳体(33)上方一端固接有绝缘挡块(34)，绝缘挡块(34)在面向电极一侧设置有薄膜压力传感器(81)。

4.根据权利要求1所述的一种全自动机器视觉铜排体积电阻率检测装置，其特征在于，所述信号检测单元包括三个拉绳位移传感器和四个薄膜压力传感器(81)，三个拉绳位移传感器采用级联方式按顺序安装在三套活动夹持组件的壳体(33)底部。