CN210304623U - 基于激光扫描的零件外观自动检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开基于激光扫描的零件外观自动检测装置，包括机架，机架上设有基于激光扫描的光电检测系统、定位机构和抓料机构，以及控制及存储处理系统；定位机构包括用于放置待测工件的基座，基座的一侧设有固定抵紧及旋转机构，基座的相对另一侧设有滑动抵紧机构，固定抵紧及旋转机构和滑动抵紧机构将待测工件活动夹紧，当待测工件被夹紧后随着固定抵紧及旋转机构旋转而旋转；抓料机构将待测工件放入定位机构中，并将已测工件从定位机构中抓出。本实用新型利用激光扫描，建立三维图像获得各部尺寸比较准确的数据，由图像视角分析系统将数据直观显示出来，从而提高生产效益，减少人为差错率提升产品质量，降低劳动强度和生产成本。

Description

基于激光扫描的零件外观自动检测装置

技术领域

本实用新型属于激光扫描零件外观自动检测设计技术领域，具体涉及基于激光扫描的零件外观自动检测装置。

背景技术

精密零件外观检测一直采用的是人工眼观方法，功效低，人工劳动强度大，成本高，容易产生视角疲劳而导致检测差错。如何提高零件外观检测效率，实现自动化检测是机械行业重要的研究课题。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型目的在于提供基于激光扫描的零件外观自动检测装置。本实用新型采用自动化送料、拣料、分拣装置，利用激光扫描，建立三维图像获得各部尺寸比较准确的数据，由图像视角分析系统将数据直观显示出来，从而提高生产效益，减少人为差错率提升产品质量，降低劳动强度和生产成本。

本实用新型所采用的技术方案为：

基于激光扫描的零件外观自动检测装置，包括机架，机架上设有基于激光扫描的光电检测系统、定位机构和抓料机构，以及控制光电检测系统、定位机构和抓料机构工作的控制及存储处理系统；

所述光电检测系统设于机架上端用于对夹紧在定位机构上的待测工件进行激光扫描；

所述定位机构包括用于放置待测工件的基座，基座的一侧设有固定抵紧及旋转机构，基座的相对另一侧设有滑动抵紧机构，固定抵紧及旋转机构和滑动抵紧机构将待测工件活动夹紧，当待测工件被夹紧后随着固定抵紧及旋转机构旋转而旋转；

所述抓料机构将待测工件放入定位机构中，并将已测工件从定位机构中抓出。

在上述技术方案基础上，所述光电检测系统包括线激光扫描仪和CCD相机。

在上述技术方案基础上，所述基座沿固定抵紧及旋转机构与滑动抵紧机构连线方向设置，固定抵紧及旋转机构与滑动抵紧机构连线方向为纵向；

所述固定抵紧及旋转机构包括电机和套接在电机的输出轴表面的右抵紧件；

所述滑动抵紧机构包括气缸和固定在气缸的伸缩端的左抵紧件；

所述电机和气缸均由控制及存储处理系统控制工作；

所述右抵紧件和左抵紧件以待测工件为中心设于待测工件的相对两端并将待测工件活动夹紧，当待测工件被夹紧后随着电机的输出轴旋转并通过右抵紧件带动而旋转。

在上述技术方案基础上，所述右抵紧件包括套接在电机的输出轴表面的轴套和一端插接在轴套的一端的子抵紧件，子抵紧件包括依次连接且一次成型的第一连接轴、第二连接轴和右锥尖，第一连接轴的一端插接在轴套的一端；

所述左抵紧件包括依次连接且一次成型的左连接轴和左锥尖，左连接轴的一端插接固定在气缸的伸缩端；

所述右锥尖和左锥尖的锥尖部均靠近待测工件用于活动夹紧待测工件，相应地，待测工件的两端均设有与锥尖部匹配的锥尖孔。

在上述技术方案基础上，所述基座包括沿纵向设置的底板，底板的上表面设有用于放置待测工件的凸台且凸台上设有沿纵向延伸的放置槽，底板的纵向两端设有定位自动对中块，两个定位自动对中块均设有对中通孔，对中通孔和放置槽位于同一平面，且两个对中通孔的中心轴同轴，电机和气缸均设于定位自动对中块外侧，两个对中通孔分别用于右抵紧件和左抵紧件穿过将待测工件活动夹紧。

在上述技术方案基础上，所述定位机构还包括相对机架滑动的移动滑台，移动滑台由控制及存储处理系统控制纵向滑动，基座、固定抵紧及旋转机构和滑动抵紧机构均连接在移动滑台上。

所述基于激光扫描的零件外观自动检测装置还包括设于机架上的自动上料振动盘，自动上料振动盘位于定位机构附近；

所述自动上料振动盘包括与机架连接的振动器底座，与振动器底座的上端连接的振动盘，振动盘的内侧壁设有螺旋台阶，螺旋台阶的起始端与振动盘的底部连通，螺旋台阶的末端连通有滑动槽，振动器底座由控制及存储处理系统控制工作。

在上述技术方案基础上，所述滑动槽的输入端高度高于滑动槽的输出端，滑动槽的输出端还设有用于防止待测工件滑出的挡板。

在上述技术方案基础上，所述机架的中部设有操作台，自动上料振动盘与机架的下端连接并从操作台穿过并凸出操作台，定位机构设于操作台上，抓料机构位于自动上料振动盘和定位机构的上方，操作台的下方设有机箱，控制及存储处理系统设于机箱内。

在上述技术方案基础上，所述抓料机构包括与机架的上端连接且相对机架横向滑动的并沿纵向延伸的纵向自动伸缩杆，相应地，机架的上端设有用于连接纵向自动伸缩杆的第一横向滑轨，纵向自动伸缩杆的伸缩端通过连接件连接纵向移动块，纵向移动块相对机架纵向滑动，相应地，机架的上端设有用于连接纵向移动块的纵向滑轨；

所述纵向移动块包括与纵向滑轨连接的纵向连接导槽，与纵向连接导槽连接且沿横向延伸的第一横向连接块，与第一横向连接块连接且相对第一横向连接块滑动的横向连接导槽，相应地，第一横向连接块设有用于连接横向连接导槽的第二横向滑轨；

所述纵向移动块还包括同时与横向连接导槽和连接件连接的第二横向连接块，第二横向连接块的下端连接有竖向自动伸缩杆，竖向自动伸缩杆连接有电磁铁，纵向自动伸缩杆、竖向自动伸缩杆和电磁铁均由控制及存储处理系统控制工作。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型采用自动化送料、拣料、分拣装置，利用激光扫描，建立三维图像获得各部尺寸比较准确的数据，由图像视角分析系统将数据直观显示出来，从而提高生产效益，减少人为差错率提升产品质量，降低劳动强度和生产成本。

主要成本比较：1、原人工零件外观检测2分钟/件；本实用新型激光扫描检测20秒/件；2、原人工检测差错率在1％；本实用新型激光扫描检测为零。

附图说明

图1是本实用新型-实施例光电检测系统的测量原理。

图2是本实用新型-实施例线激光条纹在XY轴上的图像示意图。

图3是本实用新型-实施例的自动检测流程示意图。

图4是本实用新型-实施例基于激光扫描的零件外观自动检测装置的结构示意图。

图5是本实用新型-实施例定位机构的装配图。

图6是本实用新型-实施例定位机构的爆炸结构示意图。

图7是本实用新型-实施例自动上料振动盘的结构示意图。

图8是本实用新型-实施例抓料机构一个视角的结构示意图。

图9是本实用新型-实施例抓料机构另一个视角的结构示意图。

图中：101-基座；1011-底板；1012-凸台；1013-定位自动对中块；102-固定抵紧及旋转机构；1021-伺服电机；1022-右抵紧件；1022a-轴套；1022b-第一连接轴；1022c-第二连接轴；1022d-右锥尖；103-滑动抵紧机构；1031-气缸；1032-左抵紧件；1032a-左连接轴；1032b-左锥尖；104-移动滑台；201-线激光扫描仪；202-CCD相机；301-振动器底座；302-振动盘；3021-螺旋台阶；3022-滑动槽；400-机架；401-操作台；402-机箱；501-纵向自动伸缩杆；502-连接件；503-纵向连接导槽；504-第一横向连接块；505-横向连接导槽；506-第二横向连接块；507-竖向自动伸缩杆；600-分拣料箱；700-显示屏及操控键盘；900-待测工件。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步阐述。

实施例：

如图1-9所示，本实施例的基于激光扫描的零件外观自动检测装置，包括机架400，机架400上设有基于激光扫描的光电检测系统、自动上料振动盘、定位机构和抓料机构，以及控制光电检测系统、自动上料振动盘、定位机构和抓料机构工作的控制及存储处理系统，控制及存储处理系统设有图像视角分析系统。

首先介绍光电检测系统：

光电检测系统设于机架400上端用于对夹紧在定位机构上的待测工件900进行激光扫描，光电检测系统包括线激光扫描仪201和CCD相机202，激光扫描仪201用于投射线结构光到待测工件表面，经物体表面反射后，CCD相机202的镜头透镜汇聚到成像平面内形成一个投射到待测工件表面的一条变形的线激光条纹。

光电检测系统的测量原理为：

线激光扫描仪201利用半导体激光器投射一束点状激光经过一个柱面镜变成线结构光到待测工件表面，经物体表面反射后，通过CCD相机202的镜头透镜汇聚到成像平面内形成一个投射到待测工件表面的一条变形的线激光条纹，该线激光条纹在成像平面内的二维坐标值可以得到，线结构光可以看做是大量点结构光的汇聚，因此，利用线结构光得到的信息远远超过点结构光，因此，利用该测量方法能够快速地测量物体的三维信息，如图1和图2所示，图1为光电检测系统的测量原理，图2为线激光条纹在XY轴上的图像示意图。

自动上料振动盘包括与机架400连接的振动器底座301，与振动器底座301的上端连接的振动盘302，振动盘302的内侧壁设有螺旋台阶3021，螺旋台阶3021的起始端与振动盘302的底部连通，螺旋台阶3021的末端连通有滑动槽3022，振动器底座301由控制及存储处理系统控制工作。

振动盘302内还设有用于限制待测工件在螺旋台阶3021移动的拨片。

本实施例中，滑动槽3022的输入端连接于振动盘302的外侧壁，相应地，在振动盘的侧壁上设有用于连通螺旋台阶3021的末端与滑动槽3022的输入端的通孔。

本实施例中，滑动槽3022的输入端高度高于滑动槽3022的输出端，滑动槽3022的输出端还设有用于防止待测工件900滑出的挡板。

定位机构设于自动上料振动盘附近，定位机构包括用于放置待测工件900的基座101，基座101的一侧设有固定抵紧及旋转机构102，基座101的相对另一侧设有滑动抵紧机构103，固定抵紧及旋转机构102和滑动抵紧机构103将待测工件900活动夹紧，当待测工件900被夹紧后随着固定抵紧及旋转机构102旋转而旋转。

固定抵紧及旋转机构102包括电机1021和套接在电机1021的输出轴表面的右抵紧件1022，滑动抵紧机构103包括气缸1031和固定在气缸1031的伸缩端的左抵紧件1032，电机1021和气缸1031均由控制及存储处理系统控制工作。右抵紧件1022和左抵紧件1032以待测工件900为中心设于待测工件900的相对两端并将待测工件900活动夹紧，当待测工件900被夹紧后随着电机1021的输出轴旋转并通过右抵紧件1022带动而旋转，电机1021为伺服电机。

在本实施例中，右抵紧件1022包括套接在电机1021的输出轴表面的轴套1022a和一端插接在轴套1022a的一端的子抵紧件，子抵紧件包括依次连接且一次成型的第一连接轴1022b、第二连接轴1022c和右锥尖1022d，第一连接轴1022b的一端插接在轴套1022a的一端，且第一连接轴1022b的大小小于第二连接轴1022c。

在本实施例中，左抵紧件1032包括依次连接且一次成型的左连接轴1032a和左锥尖1032b，左连接轴1032a的一端插接固定在气缸1031的伸缩端。

右锥尖1022d和左锥尖1032b的锥尖部均靠近待测工件900用于活动夹紧待测工件900，相应地，待测工件900的两端均设有与锥尖部匹配的锥尖孔，设置锥尖部和与锥尖部匹配的锥尖孔的目的在于充分夹紧待测工件900，防止待测工件900在旋转中脱落，并将待测工件900自动抬高到预设高度。

为了进一步使夹紧待测工件900的过程更顺畅，右抵紧件1022和左抵紧件1032能实现自动对中。基座101包括设于固定抵紧及旋转机构与滑动抵紧机构连线上的底板1011，固定抵紧及旋转机构与滑动抵紧机构连线方向为纵向，底板1011的上表面设有用于放置待测工件900的凸台1012且凸台1012上设有沿纵向延伸的放置槽，放置槽的横截面为V型，底板1011的纵向两端设有定位自动对中块1013，两个定位自动对中块1013均设有对中通孔，对中通孔和放置槽位于同一平面，且两个对中通孔的中心轴同轴，电机1021和气缸1031均设于定位自动对中块1013外侧，两个对中通孔分别用于右抵紧件1022和左抵紧件1032穿过将待测工件900活动夹紧。定位自动对中块1013和凸台1012的配合使右抵紧件1022和左抵紧件1032更加准确地定位到待测工件900的锥尖孔。

本实施例中，凸台1012为两个沿纵向布置，相应地，放置槽也为两个，便于待测工件900更加稳定。

本实施例中，定位机构还包括相对机架滑动的移动滑台104，移动滑台104纵向滑动并由控制及存储处理系统控制工作，基座101、固定抵紧及旋转机构102和滑动抵紧机构103均连接在移动滑台104上表面，其中，电机1021和气缸1031分别通过L型固定件连接在移动滑台104上表面。

通过移动滑台104可将定位机构进行移动，以便待测工件端面的倒角和字符检测。

待测工件900由抓料机构放入凸台1012的放置槽中，左抵紧件1032由气缸1031推动，在右抵紧件1022和左抵紧件1032自动对中作用下，将待测工件900自动抬高到预设高度，待测工件900在电机1021的带动下旋转，实现精密定位的且不和放置槽产生摩擦，由于移动滑台104的移动距离较待测工件检测距离长，因此，待测工件端面的倒角和字符检测也可发现。

抓料机构包括与机架400的上端连接且相对机架400横向滑动的并沿纵向延伸的纵向自动伸缩杆501，相应地，机架400的上端设有用于连接纵向自动伸缩杆501的第一横向滑轨，纵向自动伸缩杆501的伸缩端通过连接件502连接纵向移动块，纵向移动块相对机架400纵向滑动，相应地，机架400的上端设有用于连接纵向移动块的纵向滑轨，纵向移动块包括与纵向滑轨连接的纵向连接导槽503，与纵向连接导槽503连接且沿横向延伸的第一横向连接块504，与第一横向连接块504连接且相对第一横向连接块504滑动的横向连接导槽505，相应地，第一横向连接块504设有用于连接横向连接导槽505的第二横向滑轨，同时与横向连接导槽505和连接件502连接的第二横向连接块506，第二横向连接块506的下端连接有竖向自动伸缩杆507，竖向自动伸缩杆507连接有电磁铁，纵向自动伸缩杆501、竖向自动伸缩杆507和电磁铁均由控制及存储处理系统控制工作。

机架400的中部设有操作台401，自动上料振动盘与机架400的下端连接并从操作台401穿过并凸出操作台401，定位机构设于操作台401上，抓料机构位于自动上料振动盘和定位机构的上方，操作台401的下方设有机箱402，控制及存储处理系统设于机箱402内。

控制及存储处理系统包括控制器，与控制器连接的存储器和驱动单元，控制器通过驱动单元连接振动器底座301、电机1021、气缸1031、移动滑台104、纵向自动伸缩杆501、竖向自动伸缩杆507和电磁铁。

操作台401上还设有用于存放已测物体的多个分拣料箱600。

机架400的上端还连接有显示屏及操控键盘700，显示屏及操控键盘700与控制及存储处理系统连接。

如图3所示，本实用新型的自动检测流程为：

首先，利用自动上料振动盘、抓料机构和定位机构放入并夹紧待测工件；

然后，利用定位机构和光电检测系统扫描待测工件；

其次，利用控制及存储处理系统储存并处理工件三维数据，并合成工件三维模型；

再次，导入合格工件外观和尺寸数据进行外观检测和尺寸检测，当符合外观和尺寸要求，则是合格产品；否则为不合格产品。

本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于激光扫描的零件外观自动检测装置，其特征在于：包括机架(400)，机架上设有基于激光扫描的光电检测系统、定位机构和抓料机构，以及控制光电检测系统、定位机构和抓料机构工作的控制及存储处理系统；

所述光电检测系统设于机架上端用于对夹紧在定位机构上的待测工件(900)进行激光扫描；

所述定位机构包括用于放置待测工件的基座(101)，基座的一侧设有固定抵紧及旋转机构(102)，基座的相对另一侧设有滑动抵紧机构(103)，固定抵紧及旋转机构和滑动抵紧机构将待测工件活动夹紧，当待测工件被夹紧后随着固定抵紧及旋转机构旋转而旋转；

所述抓料机构将待测工件放入定位机构中，并将已测工件从定位机构中抓出。

2.根据权利要求1所述的基于激光扫描的零件外观自动检测装置，其特征在于：所述光电检测系统包括线激光扫描仪(201)和CCD相机(202)。

3.根据权利要求1所述的基于激光扫描的零件外观自动检测装置，其特征在于：所述基座沿固定抵紧及旋转机构与滑动抵紧机构连线方向设置，固定抵紧及旋转机构与滑动抵紧机构连线方向为纵向；

所述固定抵紧及旋转机构包括电机(1021)和套接在电机的输出轴表面的右抵紧件(1022)；

所述滑动抵紧机构包括气缸(1031)和固定在气缸的伸缩端的左抵紧件(1032)；

所述电机和气缸均由控制及存储处理系统控制工作；

所述右抵紧件和左抵紧件以待测工件为中心设于待测工件的相对两端并将待测工件活动夹紧，当待测工件被夹紧后随着电机的输出轴旋转并通过右抵紧件带动而旋转。

4.根据权利要求3所述的基于激光扫描的零件外观自动检测装置，其特征在于：所述右抵紧件包括套接在电机的输出轴表面的轴套(1022a)和一端插接在轴套的一端的子抵紧件，子抵紧件包括依次连接且一次成型的第一连接轴(1022b)、第二连接轴(1022c)和右锥尖(1022d)，第一连接轴的一端插接在轴套的一端；

所述左抵紧件包括依次连接且一次成型的左连接轴(1032a)和左锥尖(1032b)，左连接轴的一端插接固定在气缸的伸缩端；

所述右锥尖和左锥尖的锥尖部均靠近待测工件用于活动夹紧待测工件，相应地，待测工件的两端均设有与锥尖部匹配的锥尖孔。

5.根据权利要求3所述的基于激光扫描的零件外观自动检测装置，其特征在于：所述基座包括沿纵向设置的底板(1011)，底板的上表面设有用于放置待测工件的凸台(1012)且凸台上设有沿纵向延伸的放置槽，底板的纵向两端设有定位自动对中块(1013)，两个定位自动对中块均设有对中通孔，对中通孔和放置槽位于同一平面，且两个对中通孔的中心轴同轴，电机和气缸均设于定位自动对中块外侧，两个对中通孔分别用于右抵紧件和左抵紧件穿过将待测工件活动夹紧。

6.根据权利要求3所述的基于激光扫描的零件外观自动检测装置，其特征在于：所述定位机构还包括相对机架滑动的移动滑台(104)，移动滑台由控制及存储处理系统控制纵向滑动，基座、固定抵紧及旋转机构和滑动抵紧机构均连接在移动滑台上。

7.根据权利要求1所述的基于激光扫描的零件外观自动检测装置，其特征在于：所述基于激光扫描的零件外观自动检测装置还包括设于机架上的自动上料振动盘，自动上料振动盘位于定位机构附近；

所述自动上料振动盘包括与机架连接的振动器底座(301)，与振动器底座的上端连接的振动盘(302)，振动盘的内侧壁设有螺旋台阶(3021)，螺旋台阶的起始端与振动盘的底部连通，螺旋台阶的末端连通有滑动槽(3022)，振动器底座由控制及存储处理系统控制工作。

8.根据权利要求7所述的基于激光扫描的零件外观自动检测装置，其特征在于：所述滑动槽的输入端高度高于滑动槽的输出端，滑动槽的输出端还设有用于防止待测工件滑出的挡板。

9.根据权利要求7所述的基于激光扫描的零件外观自动检测装置，其特征在于：所述机架的中部设有操作台(401)，自动上料振动盘与机架的下端连接并从操作台穿过并凸出操作台，定位机构设于操作台上，抓料机构位于自动上料振动盘和定位机构的上方，操作台的下方设有机箱(402)，控制及存储处理系统设于机箱内。

10.根据权利要求1所述的基于激光扫描的零件外观自动检测装置，其特征在于：所述抓料机构包括与机架的上端连接且相对机架横向滑动的并沿纵向延伸的纵向自动伸缩杆(501)，相应地，机架的上端设有用于连接纵向自动伸缩杆的第一横向滑轨，纵向自动伸缩杆的伸缩端通过连接件(502)连接纵向移动块，纵向移动块相对机架纵向滑动，相应地，机架的上端设有用于连接纵向移动块的纵向滑轨；

所述纵向移动块包括与纵向滑轨连接的纵向连接导槽(503)，与纵向连接导槽连接且沿横向延伸的第一横向连接块(504)，与第一横向连接块连接且相对第一横向连接块滑动的横向连接导槽(505)，相应地，第一横向连接块设有用于连接横向连接导槽的第二横向滑轨；

所述纵向移动块还包括同时与横向连接导槽和连接件连接的第二横向连接块(506)，第二横向连接块的下端连接有竖向自动伸缩杆(507)，竖向自动伸缩杆连接有电磁铁，纵向自动伸缩杆、竖向自动伸缩杆和电磁铁均由控制及存储处理系统控制工作。

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