CN208636228U - 一种融合机器视觉和超声检测圆柱形壳体无损检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及无损检测装置技术领域，特别涉及一种融合机器视觉和超声检测圆柱形壳体无损检测装置，包括测臂（5）、测臂进给装置、圆柱形壳体旋转装置。测臂进给装置用于驱动测臂（5）进行三轴方向的进给运动。圆柱形壳体旋转装置用于驱动待测圆柱形壳体零件旋转。测臂（5）末端伸入圆柱形壳体（9）内，测臂（5）端部设有CCD相机（6）、光源（7）、超声传感器（8）。本实用新型对圆柱壳体内部质量的判定准确，不易产生错判或漏判，可靠性能好，并且降低了检测人员的劳动强度。

Description

一种融合机器视觉和超声检测圆柱形壳体无损检测装置

技术领域

本实用新型涉及无损检测装置技术领域，特别涉及到一种融合机器视觉和超声检测圆柱形壳体的无损检测装置。

背景技术

圆柱壳体结构在工业中应用十分广泛，适用于航天领域，交通运输领域、物料储存领域，以及其他一些场合，由于其特殊的设计要求，在制造完成后要对其进行损伤或者形状的检测。

目前，大型圆柱形壳体结构质量的检测一般采用超声波探伤仪进行检测，然后通过检测人员对于缺陷进行人工判读，此种判定方法对检测人员的经验值要求较高，给圆柱型壳体结构内部质量的判定带来了较大的不便；另外，通过检测人员对于缺陷进行人工判读，采用此种方法不但对圆柱壳体结构内部质量的判定不准确，极易产生错判或漏判，可靠性较差，并且还提高了检测人员的劳动强度。

然而针对现有技术的不足，有必要研制一种设计合理、结构简单、对圆柱形壳体结构内部质量的判定准确、不易产生错判或漏判、可靠性能好、并且降低了检测人员的劳动强度和检测的不稳定性。

实用新型内容

为解决现有技术存在的问题，本实用新型目的提供了一种融合机器视觉和超声检测圆柱形壳体无损检测装置，本实用新型设计合理、结构简单、对圆柱形壳体结构内部质量的判定准确、不易产生错判或漏判、可靠性能好、并且降低了检测人员的劳动强度。

为解决以上技术问题，本实用新型采用以下技术方案来实现的：一种融合机器视觉和超声检测圆柱形壳体无损检测装置，其特征是，所述检测装置包括测臂、测臂进给装置、圆柱形壳体旋转装置；

所述测臂进给装置包括第一基座、X轴丝杠、Y轴丝杠、Z轴丝杠、第一电机、第二电机、第三电机；第一基座上通过轴承安装X轴丝杠，第一电机驱动连接X轴丝杠，X轴丝杠上螺纹连接第一活动块；第一活动块上通过轴承安装Y轴丝杠，Y轴丝杠上螺纹连接第二活动块，第二电机驱动连接Y轴丝杠；第三活动块上通过轴承安装Z轴丝杠，Z轴丝杠上螺纹连接第三活动块，第三电机驱动连接Z轴丝杠；第一活动块与X轴丝杠、第一活动块与Y轴丝杠、第三活动块与Z轴丝杠分别组成滚珠丝杠结构；

所述圆柱形壳体旋转装置包括第四电机、第一支撑轴、第二支撑轴、支撑轮，第四电机通过同步带驱动连接第一支撑轴、第二支撑轴，支撑轴沿X轴且间隔设置，第一支撑轴、第二支撑轴上分别安装支撑轮，支撑轮上放置圆柱形壳体，圆柱形壳体轴向沿X轴设置；

所述测臂设置在第三活动块上，测臂沿X轴设置，测臂末端伸入圆柱形壳体内，测臂端部设有CCD相机、光源、超声传感器。

优选的，所述第一基座上设有X轴导轨，第一活动块安装在X轴导轨上；第一活动块上设有Y轴导轨，第二活动块安装在Y轴导轨上；第二活动块上设有Z轴导轨，第三活动块安装在Z轴导轨上。

优选的，所述第一支撑轴、第二支撑轴通过支撑杆设置在第二基座上，第二基座位于第一基座右侧。

优选的，所述第一支撑轴上设有角度传感器。

优选的，所述第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、测臂、CCD相机、光源和超声传感器分别通过控制线连接PLC控制器。

优选的，所述第一支撑轴、第二支撑轴上均设有两个支撑轮，第一支撑轴、第二支撑轴上的支撑轮对应设置。

优选的，所述光源为环形光源。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

第一，本实用新型融合机器视觉和超声检测圆柱形壳体的无损检测装置，包括：一个用于放置待检测的圆柱壳体的基座，在所述基座下端设有能够驱动壳体旋转的驱动装置，其驱动方式为：由电机带动同步带驱动支撑轮，然后支撑轮驱动圆柱壳体进行旋转，支撑轮轴上带有角度检测装置用于检测旋转的角度；一个设有测臂的基座，所述基座可以驱动测臂进行三轴方向的进给运动，其驱动方式为电机驱动的滚珠丝杠结构；测臂的端部设有用于检测待检物质量的检测传感器，包括CCD相机，环形光源，和超声传感器一个PLC控制系统，所述PLC控制系统分别与驱动装置、测臂、CCD相机，光源和超声传感器通讯连接。PLC可将检测数据传输至计算机，由计算机进行计算和处理，融合两者的检测数据，生成三维模型。

第二，本实用新型在基座下端设有能够驱动圆柱壳体旋转的驱动装置，所述的测臂的端部设有用于检测待检物质量的检测传感器，包括摄像机，环形光源，和超声传感器，对待检测的大型复合材料进行检测时，PLC控制系统控制驱动装置工作，从而使圆柱壳体在驱动装置的作用下匀速旋转，PLC控制系统控制同时控制测臂进行运动，测臂带动探测装置按照设定的方式进行检测。将检测的数据和图像输送至计算机，通过计算机中的数据和图像处理软件处理并融合二者数据生成三维图像，发现缺陷的具体位置。

附图说明

图1 为本实用新型融合机器视觉和超声检测圆柱形壳体的无损检测装置的结构示意图；

图2 为本实用新型的第一基座右侧视图；

图3为本实用新型的第二基座左侧视图；

图中：1、第一基座，21、第一电机，22、第二电机，23、第三电机，31、X轴丝杠，32、Y轴丝杠，33、Z轴丝杠，41、X轴导轨，42、Y轴导轨，43、Z轴导轨，5、测臂，51、第一活动块，52、第二活动块，53、第三活动块，6、CCD相机，7、光源，8、超声传感器，9、圆柱形壳体，10、第二基座，11、支撑轮，12、第四电机，13、同步带，14、角度传感器，15、第一支撑轴，16、第二支撑轴，17、支撑杆。

具体实施方式

参照图1所示，图中给出的一种融合机器视觉和超声检测圆柱形壳体的无损检测装置，包括测臂5、测臂进给装置、圆柱形壳体旋转装置。

测臂进给装置包括第一基座1、X轴丝杠31、Y轴丝杠32、Z轴丝杠33、第一电机21、第二电机22、第三电机23；第一基座1上通过轴承安装X轴丝杠31，第一电机21驱动连接X轴丝杠31，X轴丝杠31上螺纹连接第一活动块51；第一活动块51上通过轴承安装Y轴丝杠32，Y轴丝杠32上螺纹连接第二活动块52，第二电机22驱动连接Y轴丝杠32；第三活动块53上通过轴承安装Z轴丝杠33，Z轴丝杠33上螺纹连接第三活动块53，第三电机23驱动连接Z轴丝杠33；第一活动块51与X轴丝杠31、第一活动块51与Y轴丝杠32、第三活动块53与Z轴丝杠33分别组成滚珠丝杠结构；

所述圆柱形壳体旋转装置包括第四电机12、第一支撑轴15、第二支撑轴16、支撑轮11，第四电机12通过同步带13驱动连接第一支撑轴15、第二支撑轴16，支撑轴15沿X轴且间隔设置，第一支撑轴15、第二支撑轴16上分别安装支撑轮11，支撑轮11上放置圆柱形壳体9，圆柱形壳体9轴向沿X轴设置；

所述测臂5设置在第三活动块53上，测臂5沿X轴设置，测臂5末端伸入圆柱形壳体9内，测臂5端部设有CCD相机6、光源7、超声传感器8。

第一基座1上设有X轴导轨41，第一活动块51安装在X轴导轨41上；第一活动块51上设有Y轴导轨42，第二活动块52安装在Y轴导轨42上；第二活动块52上设有Z轴导轨43，第三活动块53安装在Z轴导轨42上。

第一支撑轴15、第二支撑轴16通过支撑杆17设置在第二基座10上，第二基座10位于第一基座1右侧。

第一支撑轴15上设有角度传感器14。

第一电机21、第二电机22、第三电机23、第四电机12、测臂5、CCD相机6、光源7和超声传感器8分别通过控制线连接PLC控制器。

第一支撑轴15、第二支撑轴16上均设有两个支撑轮11，第一支撑轴15、第二支撑轴16上的支撑轮11对应设置。

光源7为环形光源。

本实用新型包括一个用于放置待检测的圆柱壳体的基座，在基座下端设有能够驱动待测物旋转的驱动装置；一个设有可驱动测臂进行进给运动的基座，在测臂的端部设有用于检测待检物缺陷的检测传感器，包括摄像机，光源，和超声传感器；一个PLC控制系统，所述PLC控制系统分别与驱动装置、测臂、CCD相机，光源和超声传感器通讯连接。

本实用新型采用一个CCD相机7，一个环形光源8，一个超声传感器9安装在测臂5上，测臂5通过连接一个三轴移动平台，通过驱动电机带动丝杠实现测臂的运动。圆柱形壳体9零件放置于待测物基座11上，通过第四电机12实现圆柱形壳体零件9的匀速旋转。检测时调整测臂5和圆柱壳体9零件轴线平行，并在同一垂直平面上。

第一基座1和第二基座10通过地脚螺栓分别安装在地面上。

检测时，PLC控制系统控制驱动装置工作，从而使圆柱形壳体9零件在驱动装置的作用下匀速旋转，PLC控制系统控制同时控制测臂5工作，测臂5带动检测装置包括CCD相机6，环形光源7和超声传感器8按照设定的方案进行检测，首先调整测臂5运动，到达初始位置，即测臂5到达圆柱形壳体9零件最左端，并且与圆柱形壳体9零件轴线平行，处在同一垂直平面上，CCD相机6拍摄壳体内表面的图像，检测其有无表面上的损伤，超声传感器8进行工作，检测其有无内部的缺陷，圆筒旋转一圈后，完成的圆柱壳体一段的测量，测臂5向前进给，进行下一段圆筒的测量，如此进行下去，直到全部检测完成。CCD相机6和超声传感器8同时工作，将检测数据传输到计算机，由计算机进行计算和处理，融合两者的检测数据，生成三维模型，进一步提高了对待检测的壳体零件内部质量的准确性能。

Claims (7)

1.一种融合机器视觉和超声检测圆柱形壳体无损检测装置，其特征是，所述检测装置包括测臂（5）、测臂进给装置、圆柱形壳体旋转装置；

所述测臂进给装置包括第一基座（1）、X轴丝杠（31）、Y轴丝杠（32）、Z轴丝杠（33）、第一电机（21）、第二电机（22）、第三电机（23）；第一基座（1）上通过轴承安装X轴丝杠（31），第一电机（21）驱动连接X轴丝杠（31），X轴丝杠（31）上螺纹连接第一活动块（51）；第一活动块（51）上通过轴承安装Y轴丝杠（32），Y轴丝杠（32）上螺纹连接第二活动块（52），第二电机（22）驱动连接Y轴丝杠（32）；第三活动块（53）上通过轴承安装Z轴丝杠（33），Z轴丝杠（33）上螺纹连接第三活动块（53），第三电机（23）驱动连接Z轴丝杠（33）；第一活动块（51）与X轴丝杠（31）、第一活动块（51）与Y轴丝杠（32）、第三活动块（53）与Z轴丝杠（33）分别组成滚珠丝杠结构；

所述圆柱形壳体旋转装置包括第四电机（12）、第一支撑轴（15）、第二支撑轴（16）、支撑轮（11），第四电机（12）通过同步带（13）驱动连接第一支撑轴（15）、第二支撑轴（16），支撑轴（15）沿X轴且间隔设置，第一支撑轴（15）、第二支撑轴（16）上分别安装支撑轮（11），支撑轮（11）上放置圆柱形壳体（9），圆柱形壳体（9）轴向沿X轴设置；

所述测臂（5）设置在第三活动块（53）上，测臂（5）沿X轴设置，测臂（5）末端伸入圆柱形壳体（9）内，测臂（5）端部设有CCD相机（6）、光源（7）、超声传感器（8）。

2.根据权利要求1所述的融合机器视觉和超声检测圆柱形壳体无损检测装置，其特征在于：所述第一基座（1）上设有X轴导轨（41），第一活动块（51）安装在X轴导轨（41）上；第一活动块（51）上设有Y轴导轨（42），第二活动块（52）安装在Y轴导轨（42）上；第二活动块（52）上设有Z轴导轨（43），第三活动块（53）安装在Z轴导轨（42）上。

3.根据权利要求1或2所述的融合机器视觉和超声检测圆柱形壳体无损检测装置，其特征在于：所述第一支撑轴（15）、第二支撑轴（16）通过支撑杆（17）设置在第二基座（10）上，第二基座（10）位于第一基座（1）右侧。

4.根据权利要求3所述的融合机器视觉和超声检测圆柱形壳体无损检测装置，其特征在于：所述第一支撑轴（15）上设有角度传感器（14）。

5.根据权利要求1或2所述的融合机器视觉和超声检测圆柱形壳体无损检测装置，其特征在于：所述第一电机（21）、第二电机（22）、第三电机（23）、第四电机（12）、测臂（5）、CCD相机（6）、光源（7）和超声传感器（8）分别通过控制线连接PLC控制器。

6.根据权利要求4所述的融合机器视觉和超声检测圆柱形壳体无损检测装置，其特征在于：所述第一支撑轴（15）、第二支撑轴（16）上均设有两个支撑轮（11），第一支撑轴（15）、第二支撑轴（16）上的支撑轮（11）对应设置。

7.根据权利要求1所述的融合机器视觉和超声检测圆柱形壳体无损检测装置，其特征在于：所述光源（7）为环形光源。