CN208366279U - 一种机械零件图像采集系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机械零件图像采集系统，包括步进电机，所述步进电机与滚珠丝杠同轴连接，所述滚珠丝杠上设有滑块，滚珠丝杠两侧设有导轨，所述滑块两端穿过导轨并沿导轨上下滑动，所述滑块上固定有摄像头固定梁，所述摄像头固定梁下端连接有USB摄像头；和移动台，所述移动台上用于放置机械零件，所述移动台通过移动台支架与底座连接，所述移动台支架内设有光源，所述光源与所述USB摄像头位于同一条直线。本实用新型能够调节拍摄图像的大小和位置，提高零件图像的清晰度，以便在后续图像处理过程中提高输出的零件尺寸参数的精确度，减少测量误差。

Description

一种机械零件图像采集系统

技术领域

本实用新型涉及一种在工业中使用的机械零件图像采集系统，特别是指一种需要对机械零件测量并标注尺寸参数的系统。

背景技术

随着科学技术的发展，生产过程自动化的飞速发展和精密加工的广泛应用，机械零件几何形状和尺寸的自动测量一直是工业生产的重要环节，其检测结果直接影响着生产效率和产品质量。机械加工零件的尺寸测量问题也越来越引起人们的重视。

目前，主流的机械零件尺寸测量方法还是人工用测量仪器一边测量一边记录数据，劳动强度大，检测效率低，测量结果可信度不高，不利于零件质量准确的评判，而且当数据量大时，无法对数据及时处理及误差分析，所以急需用自动化检测代替传统的人工检测。

随着工业生产水平的提高和当今社会对产品需求以及产品质量要求的提高，自动化生产已经成为一个必然的趋势。机械零件的自动测量和安装是随着现代化工业生产中自动化和智能化技术的不断要求而发展起来的，它在节省时间和劳动力以及提高效率和准确性方面都有着十分重要的意义。另外在自动化流水生产线，尤其是装配线上，零件的自动测量与分拣是一个关键的环节，实现这一环节的方法之一是用计算机图像处理的方法。这需要分几步进行，首先把流水线上的零件用摄像机摄入计算机形成数字图像，再对摄入的图像进行基本处理，分割，标记，然后进行影像特征分析，最后给出控制指令。所以在工业中需要一套能够提高图像清晰度的机械零件图像采集系统。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提出了一种机械零件图像采集系统，本实用新型能够调节拍摄图像的大小和位置，提高零件图像的清晰度，以便在后续图像处理过程中提高输出的零件尺寸参数的精确度，减少测量误差。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种机械零件图像采集系统，包括步进电机，所述步进电机与滚珠丝杠同轴连接，所述滚珠丝杠上设有滑块，滚珠丝杠两侧设有导轨，所述滑块两端穿过导轨并沿导轨上下滑动，所述滑块上固定有摄像头固定梁，所述摄像头固定梁下端连接有USB摄像头；和

移动台，所述移动台上用于放置机械零件，所述移动台通过移动台支架与底座连接，所述移动台支架内设有光源，所述光源与所述USB摄像头位于同一条直线。

进一步的，所述步进电机，其具有128细分驱动，掉电后能够自锁。

进一步的，所述滚珠丝杠，其具有适量的滚珠，用于将步进电机的旋转运动转变为滑块在Z方向的直线运动。

进一步的，所述USB摄像头型号为USB500W02M，可以实现自动对焦。

进一步的，所述USB摄像头与电脑连接，并通过电脑进行机械零件图像拍摄。

进一步的，所述移动台包括第一齿轮齿条、第二齿轮齿条和旋钮，通过旋转旋钮控制第一齿轮齿条使移动台沿水平X轴移动，通过旋转旋钮控制第二齿轮齿条使移动台沿水平Y轴移动。

进一步的，所述第一齿轮齿条与第二齿轮齿条的齿轮通过滚动轴承连接。

进一步的，所述移动台上设有载玻片，所述载玻片与光源位于同一直线。

进一步的，所述移动台支架包括支架顶板、支架后板、支架底板和两支架侧板，所述支架顶板和支架底板上设有凹槽，所述支架后板和两支架侧板对应的插入凹槽内并粘接固定。

进一步的，所述支架顶板上设有通光孔，所述通光孔与光源位于同一直线。

进一步的，所述光源固定于移动台支架底板上，所述光源为LED光。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.适用于基于数字图像处理的机械零件尺寸的自动测量，较之传统机械检测特别是对于微小机械尺寸、大型机械尺寸、复杂机械的结构尺寸和异形机械曲面尺寸检测中具有明显的优点。

2、可通过电脑对采集到的图像进行即时处理，即时输出和标注尺寸，可以在某些机械零件的检测方面代替人工检测，保证了检测精度和正确性。

3、当需要检测的数据量较大时,可结合电脑对数据进行及时处理和误差分析。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本实用新型自动测量系统的整体结构示意图；

图2为步进电机丝杠模组的结构示意图；

图3(a)～(b)为移动台的结构示意图，其中(a)为剖视图，(b)为主视图；

图4(a)～～(b)为移动台支架、光源和底座的装配示意图，其中(a)为主视图，(b)为俯视图；

图5(a)～～(c)为摄像头固定梁的装配示意图，其中(a)为主视图，(b)为左视图，(c)为俯视图；

图6为滚珠丝杠固定架与底座及移动台支架的连接关系示意图。

其中：1步进电机，2滚珠丝杠，3导轨，4滑块，5摄像头，6移动台，7、移动台支架，8光源，9底座，10摄像头固定梁；

3-1-1基准导轨，3-1-2从动导轨，3-2导轨座，3-3-1左侧滚珠丝杠固定架，3-3-2右侧滚珠丝杠固定架；

6-1移动台顶，6-2移动台上，6-3移动台中，6-4移动台底，6-5旋钮，6-6-1第一齿轮齿条，6-6-2第二齿轮齿条，6-7滚动轴承，6-8-1第一移动台脚，6-8-2第二移动台脚；

7-1支架顶板，7-2-1第一支架侧板，7-2-2第二支架侧板，7-3支架后板，7-4支架底座；

10-1第一固定梁，10-2第二固定梁，10-3第三固定梁。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本实用新型做进一步的说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本实用新型中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本实用新型各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本实用新型中任一部件或元件，不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本实用新型中的具体含义，不能理解为对本实用新型的限制。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在机械零件尺寸测量采用人工用测量仪器一边测量一边记录数据，劳动强度大，检测效率低，测量结果可信度不高的问题，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种机械零件图像采集系统，能够解决零件的自动测量问题，能够调节拍摄图像的大小和位置，提高零件图像的清晰度，以便在后续图像处理过程中提高输出的零件尺寸参数的精确度，减少测量误差。

本实用新型基于数字图像处理的机械零件自动测量系统的整体结构如图1所示，其中包括：步进电机1、滚珠丝杠2、导轨3、滑块4、摄像头5、移动台6、移动台支架7、光源8、底座9和摄像头固定梁10。其中：

步进电机1、滚珠丝杠2、导轨3和滑块4构成步进电机滚珠丝杠模组，结构示意图如图2所示。其中，步进电机1固定于导轨座3-2上部，滚珠丝杠2与步进电机1同轴连接，基准导轨3-1-1固定于丝杠右侧，从动导轨3-1-2固定于丝杠左侧，滑块4与滚珠丝杠2的螺母联接，并穿过两条导轨3-1-1和3-1-2。两个滚珠丝杠固定架3-3-1和3-3-2分别通过螺栓螺母联接于导轨座3-2的左右两侧，上述结构共同构成了步进电机滚珠丝杠模组。步进电机滚珠丝杠模组用于将步进电机的旋转运动转化为滑块在Z方向的直线运动。

USB摄像头5型号为USB500W02M，可以实现自动对焦，最高500万像素，最大分辨率2592*1944，尺寸38*38mm。USB摄像头5固定于摄像头固定梁10上，摄像头固定梁10与步进电机滚珠丝杠模组的滑块4通过螺栓螺母固定连接。

具体实施中，USB摄像头5与电脑连接，并通过电脑进行机械零件图像拍摄。

图3(a)～(b)示出了移动台的结构，包括：移动台顶6-1、移动台上6-2、移动台中6-3、移动台底6-4、旋钮6-5、第一齿轮齿条6-6-1、第二齿轮齿条6-6-2、滚动轴承6-7、第一移动台脚6-8-1和第二移动台脚6-8-2。其中第一齿轮齿条6-6-1实现移动台的X轴移动，第二齿轮齿条6-6-2实现移动台的Y轴移动，旋钮6-5置于第一齿轮齿条6-6-1上面，与第二齿轮齿条6-6-2同轴连接，移动台底6-4通过螺栓固定在移动台支架7上，第二齿轮齿条6-6-2中的齿条固定在移动台底6-4上，齿轮带动移动台脚6-8-1、6-8-2和移动台顶6-1沿Y轴移动，第一齿轮齿条6-6-1中的齿条固定在移动台中6-3上，带动移动台上6-2和移动台顶6-1沿X轴移动，第一齿轮齿条6-6-1和第二齿轮齿条6-6-2中的齿轮通过滚动轴承6-7连接，使两轴运动互不干扰。

移动台6上设有载玻片，载玻片上用于放置机械零件。

图4(a)～(b)示出了移动台支架7、光源8和底座9的装配关系。其中，移动台支架7由支架顶板7-1、第一支架侧板7-2-1、第二支架侧板7-2-2、支架后板7-3和支架底板7-4构成。支架底板7-4上具有凹槽和沉头孔，沉头孔用于安装螺母与底座9连接，支架侧板7-2和支架后板7-3插入凹槽内并粘接固定，支架顶板7-1具有凹槽、通孔和通光孔，凹槽用于与支架侧板7-2和支架后板7-3配合粘接，通孔用于通过螺栓与移动台6连接固定，通光孔与光源、摄像头和载玻片位于同一直线上。光源8固定于移动台支架7内部。移动台支架7通过螺栓螺母固定于底座9上。

具体实施中，移动台支架选择亚克力板材料定制。

底座9选取钢材制作，用于固定移动台支架7和滚珠丝杠固定架3-3-1、3-3-2，如图6所示。

图5(a)～(c)示出了摄像头固定梁10的三视图，其中包括第一固定梁10-1，第二固定梁10-2和第三固定梁10-3，三者按图中所示位置关系粘结而成，摄像头5固定于第三固定梁10-3上。

本实用新型的具体实现步骤如下：

步骤一：控制步进电机1，带动滚珠丝杠2旋转，使滑块4带动USB摄像头5升高至导轨3的顶部，将机械零件放置于移动台6的载玻片上，打开光源8；

步骤二：将USB摄像头5与电脑连接，通过电脑实时观察图像，旋转移动台旋钮6-5，使零件沿X和Y轴方向移动，当零件图像位于电脑界面中央时，光源8、移动台6和摄像头5位于同一条直线上；

步骤三：控制步进电机1，带动滚珠丝杠2旋转，使滑块4带动USB摄像头5下滑并实时观察图像大小，直至图像大小适中时，控制步进电机1，使滚珠丝杠2停止运动，滑块4保持当前位置；

步骤四：通过电脑控制摄像头内部变焦马达，使图像清晰度最高并拍摄图像；

步骤五：通过电脑处理图像，标注并输出零件参数。

其中USB摄像头5拍摄的图像通过电脑处理后，通过界面显示零件图像和零件尺寸参数。

本实用新型创新的采用滚珠丝杠获得不同机械零件大小合适的图像位置，通过电脑控制摄像头内的变焦马达，以采集到清晰度最高的图像，便于下一步处理。并可对采集到的图像进行即时处理，即时输出和标注尺寸，测量传统方法不易测量的物理量和许多肉眼无法分辨的物理量。而且可以应用于自动化流水生产线上，尤其是装配线上，实现零件的自动测量与分拣，实现将不同尺寸的机械零件进行分类的目的，在机械零件挑拣分类方面有广泛的应用前景。本实用新型检测效率高，测量结果可信度高，有利于零件质量准确的评判。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种机械零件图像采集系统，其特征在于，包括步进电机，所述步进电机与滚珠丝杠同轴连接，所述滚珠丝杠上设有滑块，滚珠丝杠两侧设有导轨，所述滑块两端穿过导轨并沿导轨上下滑动，所述滑块上固定有摄像头固定梁，所述摄像头固定梁下端连接有USB摄像头；和

移动台，所述移动台上用于放置机械零件，所述移动台通过移动台支架与底座连接，所述移动台支架内设有光源，所述光源与所述USB摄像头位于同一条直线。

2.如权利要求1所述的一种机械零件图像采集系统，其特征在于，所述步进电机，其具有128细分驱动，掉电后能够自锁。

3.如权利要求1所述的一种机械零件图像采集系统，其特征在于，所述滚珠丝杠，其具有适量的滚珠，用于将步进电机的旋转运动转变为滑块在Z方向的直线运动。

4.如权利要求1所述的一种机械零件图像采集系统，其特征在于，所述USB摄像头型号为USB500W02M，可以实现自动对焦。

5.如权利要求1所述的一种机械零件图像采集系统，其特征在于，所述USB摄像头与电脑连接，并通过电脑进行机械零件图像拍摄。

6.如权利要求1所述的一种机械零件图像采集系统，其特征在于，所述移动台包括第一齿轮齿条、第二齿轮齿条和旋钮，通过旋转旋钮控制第一齿轮齿条使移动台沿水平X轴移动，通过旋转旋钮控制第二齿轮齿条使移动台沿水平Y轴移动。

7.如权利要求6所述的一种机械零件图像采集系统，其特征在于，所述第一齿轮齿条与第二齿轮齿条的齿轮通过滚动轴承连接。

8.如权利要求1所述的一种机械零件图像采集系统，其特征在于，所述移动台上设有载玻片，所述载玻片上用于放置机械零件，所述载玻片与光源位于同一直线。

9.如权利要求1所述的一种机械零件图像采集系统，其特征在于，所述移动台支架包括支架顶板、支架后板、支架底板和两支架侧板，所述支架顶板和支架底板上设有凹槽，所述支架后板和两支架侧板对应的插入凹槽内并粘接固定，所述支架顶板上设有通光孔。

10.如权利要求1所述的一种机械零件图像采集系统，其特征在于，所述光源固定于移动台支架底板上，并与通光孔位于同一直线，所述光源为LED光。