CN210513010U - 一种铸钢件缺陷坡口的体积检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铸钢件缺陷坡口的体积检测装置，包括三维激光扫描仪、机器人手臂和计算机，三维激光扫描仪设置在机器人手臂上，三维激光扫描仪对铸钢件缺陷坡口部位进行第一次扫描，得到坡口的底面和侧面的三维图，然后再通过柔性材料填充坡口，使用样板形成坡口缺陷处的上顶面，再通过三维激光扫描仪对坡口的上顶面进行第二次扫描，将二次扫描的数据反馈到计算机内，得到坡口上顶面的图形数模，计算机将两次扫描的结果进行合成，形成完整的三维图形数模，并计算出坡口的总体积，最后通过密度计算公式得出总共所需焊材的重量，精确的计算出了所需焊材的重量，避免了过多购买焊材，导致焊材的浪费，增加了焊材的成本。

Description

一种铸钢件缺陷坡口的体积检测装置

技术领域

本实用新型涉及铸钢件缺陷检测领域，具体为一种铸钢件缺陷坡口的体积检测装置。

背景技术

铸钢是一种很重要的金属结构材料，它具有优良的力学性能和物理化学性能和良好的焊接性。由于熔铸工艺的发展和许多适用于铸造的新钢种的出现，使铸钢件在工业上得到广泛的应用。但是由于复杂生产过程和苛刻的使用条件下长期运行以及产品设计结构的需要，使铸钢会出现裂纹、缩孔、缺肉或损坏，在许多情况下需要对铸造缺陷进行焊补修复。修复首先需要清除缺陷并制定相应地焊补坡口，而对于这些不规则的坡口形状和尺寸进行精确检测的方法，基本都是通过目测进行大致的估算，而大致的估算都会往超量去估算，这样会导致焊补工作量预计不准确，焊接材料使用量估算不准确，多购买焊材，避免焊材不足，从而导致铸钢件加工周期的增长，从而浪费了时间成本，但多购买焊材后，将会导致没有用完的焊材堆积，造成焊材的浪费，增加了成本，因此研究一种对坡口缺陷进行精确检测的装置具有广泛的市场前景。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种铸钢件缺陷坡口的体积检测装置，包括三维激光扫描仪、机器人手臂、工作台和计算机，三维激光扫描仪设置在机器人手臂上，机器人手臂设置在工作台的一侧，工作台位于三维激光扫描仪的下方，三维激光扫描仪对铸钢件缺陷部位进行第一次扫描，将数据反馈到计算机内，得到坡口的底面和侧面的三维图，然后再通过柔性材料和样板形成坡口缺陷处的上顶面，再使用三维激光扫描仪对该缺陷坡口的上顶面进行第二次扫描，将第二次数据反馈到计算机内，得到坡口上顶面的图形，计算机将两次扫描的结果进行合成，形成完整的三维图形，计算出体积，最后通过密度计算公式得出总共所需焊材的质量，精确的计算出了所需焊材的质量，避免了过多购买焊材，导致焊材的浪费，增加了成本，然后根据各个坡口需要焊材的质量进行填充，保证了填充后铸钢件的精度，使铸钢件更加满足使用要求，同时工作台还设有传送台，用于传送铸钢件，使铸钢件的检测更加快捷，同时也节约了劳动力成本。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种铸钢件缺陷坡口的体积检测装置，包括用于检测铸钢件的机器人手臂；

所述机器人手臂包括固定底座、旋转套筒、电机、大臂液压缸、大臂、小臂液压缸、小臂、连接板、大臂固定座和端部固定座，所述固定底座上可转动的设置有所述旋转套筒，所述旋转套筒内设置有所述电机，所述电机的输出轴与所述固定底座固定连接，所述旋转套筒的上端面固定有所述连接板，所述连接板上通过螺栓固定有所述大臂固定座，所述大臂的一端通过销轴与所述大臂固定座连接，另一端通过销轴与所述小臂连接，所述大臂液压缸的一端固定在所述大臂固定座上，另一端通过销轴与所述大臂连接，所述小臂液压缸的两端均通过销轴分别与所述大臂和小臂连接，所述小臂远离所述大臂的一端通过螺栓组件固定有所述端部固定座。

进一步地，还包括工作台，所述机器人手臂设置在所述工作台的一侧，所述工作台用于放置被测铸钢件。

进一步地，所述工作台包括标识台、传送台和检测台，所述传送台的两端分别设置有所述标识台和检测台，所述标识台用于对铸钢件缺陷坡口处进行编号，所述传送台包括支撑台和传送装置，所述传送装置设置在所述支撑台上，所述传送装置包括主动轮、从动轮和皮带，所述主动轮和所述从动轮设置在所述支撑台的两端，所述主动轮连接有减速器，所述减速器连接有电机a，所述主动轮和所述从动轮通过所述皮带传动连接，所述支撑台上端面的两侧均设置有挡板。

进一步地，还包括三维激光扫描仪，所述三维激光扫描仪固定在所述端部固定座上，所述检测台位于所述三维激光扫描仪的下方。

进一步地，还包括计算机、控制器和距离传感器，所述控制器与所述计算机电性连接，所述端部固定座上设置有所述距离传感器，所述距离传感器、三维激光扫描仪、大臂液压缸和所述小臂液压缸均匀所述控制器电连接。

进一步地，还包括支架和光学检测机，所述检测台远离所述机器人手臂的一侧设置有所述支架，所述支架上设置有所述光学检测机。

进一步地，所述光学检测机与所述计算机通信连接，所述计算机储存有标准铸钢件外观数据，所述光学检测机用于对铸钢件进行外观检测。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型一种铸钢件缺陷坡口的体积检测装置，包括三维激光扫描仪、机器人手臂、工作台和计算机，三维激光扫描仪设置在机器人手臂上，机器人手臂设置在工作台的一侧，工作台位于三维激光扫描仪的下方，三维激光扫描仪对铸钢件进行第一次扫描，将数据反馈到计算机内，得到坡口的底面和侧面的三维图，然后再通过柔性材料和样板形成坡口缺陷处的上顶面，再通过三维激光扫描仪对坡口的上顶面进行第二次扫描，将第二次数据反馈到计算机内，得到坡口上顶面的图形，计算机将两次扫描的结果进行合成，形成完整的三维图形，计算出体积，最后通过密度计算公式得出总共所需焊材的质量，精确的计算出了所需焊材的质量，避免了过多购买焊材，导致焊材的浪费，增加了成本。同时在填充焊材时可根据各个坡口需要焊材的质量进行填充，保证了填充后铸钢件的精度，使铸钢件更加满足使用要求，同时工作台还设有传送台，用于传送铸钢件，使铸钢件的检测更加快捷，同时也节约了劳动力成本；

工作台包括标识台、传送台和检测台，传送台将在标识台上编号的铸钢件运输到检测台上检测，避免了人工搬运，提高了检测效率，节约了人工成本，同时避免了人为搬运对铸钢件造成损坏；

还包括支架和光学检测机，支架上设置有光学检测机，光学检测机用于检测柔性材料填充铸钢件的外观参数，在计算机上设置误差范围，然后将检测后的数据与标准铸钢件表面数据对比，从何确保填充的准确性，使最后计算出的坡口体积更加精确，进一步节约了焊材的成本，同时保证了后续焊材填充坡口使时的精确性，使铸钢件满足加工要求和使用要求。

附图说明

图1为本实用新型一种铸钢件缺陷坡口的体积检测装置整体结构示意图；

图2为本实用新型一种铸钢件缺陷坡口的体积检测装置机器人手臂结构示意图 ；

图3为本实用新型一种铸钢件缺陷坡口的体积检测装置传送台结构示意图；

图4为本实用新型一种铸钢件缺陷坡口的体积检测装置样板结构示意图；

图中，1-三维激光扫描仪，2-机器人手臂，3-工作台，4-计算机，5-距离传感器，6-柔性材料，7-样板，8-支架，9-光学检测机，21-固定底座，22-旋转套筒，24-大臂液压缸，25-大臂，26-小臂液压缸，27-小臂，28-连接板，29-大臂固定座，30-端部固定座，31-标识台，32-传送台，33-检测台，34-支撑台，35-传送装置，36-主动轮，37-从动轮，38-减速器，39-电机a，40-皮带，41-挡板。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

如图1至图4所示，一种铸钢件缺陷坡口的体积检测装置，包括用于检测铸钢件的机器人手臂2，机器人手臂2包括固定底座21、旋转套筒22、电机、大臂液压缸24、大臂25、小臂液压缸26、小臂27、连接板28、大臂固定座29和端部固定座30，固定底座21上可转动的设置有旋转套筒22，旋转套筒22内设置有电机，电机的输出轴与固定底座21固定连接，旋转套筒22的上端面固定有连接板28，连接板28上通过螺栓固定有大臂固定座29，大臂25的一端通过销轴与大臂固定座29连接，另一端通过销轴与小臂27连接，大臂液压缸24的一端固定在大臂固定座29上，另一端通过销轴与大臂25连接，小臂液压缸26的两端均通过销轴分别与大臂25和小臂27连接，小臂27远离大臂25的一端通过螺栓组件固定有端部固定座30；

机器人手臂2的具体实施过程为：启动电机，使旋转套筒22旋转，实现机器人手臂2的偏转，单独使小臂液压缸26工作，则小臂27绕着与大臂25连接的销轴转动，单独使大臂液压缸24工作，则大臂25绕着与大臂固定座29连接的销轴转动，小臂液压缸26和大臂液压缸24同时工作，则大臂25和小臂27同时转动，大臂液压缸24、小臂液压缸26和电机共同作用，实现了机器人手臂2的各个动作。

还包括工作台3，机器人手臂2设置在工作台3的一侧，工作台3用于放置被测铸钢件，工作台3包括标识台31、传送台32和检测台33，传送台32的两端分别设置有标识台31和检测台33，标识台31用于对铸钢件缺陷坡口处进行编号，传送台32包括支撑台34和传送装置35，传送装置35设置在支撑台34上，传送装置包括主动轮36、从动轮37和皮带40，主动轮36和从动轮37设置在支撑台34的两端，主动轮36连接有减速器38，减速器38连接有电机a39，主动轮36和从动轮37通过皮带40传动连接，支撑台34上端面的两侧均设置有挡板41；

本实用新型减速器38采用带轮进行减速，电机a39的输出轴与大带轮连接，小带轮设置在主动轮36，大带轮和小带轮通过皮带连接，大带轮和小带轮均设置有多个轮毂，采用此减速器优点在于：简单易拆卸和速度可调节。

还包括计算机4、控制器和距离传感器5，所述控制器与所述计算机4电性连接，所述端部固定座30上设置有所述距离传感器5，所述距离传感器5、三维激光扫描仪1、大臂液压缸24和所述小臂液压缸26均匀所述控制器电连接；

还包括柔性材料6和样板7，铸钢件缺陷坡口内填满有柔性材料6，样板7放置在铸钢件缺陷坡口处，样板7用于使柔性材料6形成缺陷坡口上顶面的形状，柔性材料6可采用橡胶和树脂等塑性较强，且可重复使用的材料；

本申请一种铸钢件缺陷坡口的体积检测装置具体检测过程为：计算机4上调节机器人手臂2的动作，从而使三维激光扫描仪1能够清楚的扫描到铸钢件，三维激光扫描仪1对铸钢件各个坡口处进行第一次扫描，将数据反馈到计算机内，得到各个坡口的底面和侧面的三维图，将测得的数据储存在计算机4内，然后再通过柔性材料6和样板7形成坡口缺陷处的上顶面，再通过三维激光扫描仪1对坡口的上顶面进行第二次扫描，将第二次数据反馈到计算机4内，得到坡口上顶面的图形，再将第二次测得的数据储存在计算机4内，计算机4将两次扫描的结果进行合成，形成完整的三维图形，计算出体积，最后通过密度计算公式得出总共所需焊材的质量，精确的计算出了所需焊材的质量，避免了过多购买焊材，导致焊材的浪费，增加了成本，然后根据各个坡口需要焊材的质量进行填充，保证了填充后铸钢件的精度，使铸钢件更加满足使用要求，同时工作台3还设有传送台32，用于传送铸钢件，使铸钢件的检测更加快捷，同时也节约了劳动力成本；

在对单个或者小批量铸钢件进行检测时，先对铸钢件上的各个坡口进行编号，然后将三维激光扫描仪1从机器人手臂2上拆卸，手持三维激光扫描仪1对各个坡口依次进行第一次扫描，第一次扫描的结果在计算机4中显示并按编号保存，然后对各个坡口填充柔性材料6，将样板7盖在铸钢件上，使样板形成坡口缺陷处的上顶面，再手持三维激光扫描仪1进行第二次检测，得到坡口上顶面的图形数模，计算机4将两次扫描的结果进行合成，形成完整的三维图形数模，并计算出坡口的总体积，根据密度计算公式，得出所需焊材的总重量。

还包括支架8和光学检测机9，检测台远离机器人手臂2的一侧设置有支架8，支架8上设置有光学检测机9，光学检测机9与计算机4通信连接，计算机4储存有标准铸钢件外观数据，光学检测机9用于对铸钢件进行外观检测。光学检测机9对填充有柔性材料6的铸钢件进行外观检测，在计算机4内设置误差范围，然后将检测的数据与计算机4内储存的外观数据进行对比，如果检测的数据在误差范围内，则三维激光扫描仪1对铸钢件进行第二次扫描，第二次扫描形成坡口缺陷处的上顶面，并将各个坡口处上顶面的数据进行储存，如果不在误差范围内，三维激光扫描仪1不会进行第二次扫描，这时需要重新填充柔性材料6，保证柔性材料6形成坡口的上顶面的准确性。

本实用新型一种铸钢件缺陷坡口的体积检测装置的具体实施过程为：传送台32将编号的铸钢件传送到检测台33，计算机4控制机器人手臂2的动作，从而使三维激光扫描仪1得到更加清楚的坡口三维图，机器人手臂2的具体控制过程为：旋转套筒22与电机的输出轴连接，电机与计算机4电性连接，通过控制电机的开启和转速的调节，实现机器人手臂2的转动，从而实现对铸钢件各个坡口进行检测，通过计算机4控制大臂液压缸24和小臂液压缸26上电磁阀的连通，从而控制大臂25和小臂27的转动，再与旋转套筒22配合，实现了三维激光扫描仪1对铸钢件各个位置的坡口缺陷进行扫描，还设有距离传感器5，在计算机4上手动输入距离值，计算机4将指令传递给距离传感器5，距离传感器5检测三维激光扫描仪1离铸钢件的距离，从而自动调节机器人手臂2运动到相应的位置，三维激光扫描仪1逐一对编号的坡口缺陷处进行扫描，得到坡口缺陷处的初步三维图，并将数据存储，其次通过柔性材料6和样板7形成坡口的上顶面，然后经过光学检测机9对铸钢件进行检测，与计算机4内数据对比在误差范围内，则三维激光扫描仪1第二次对铸钢件进行扫描，从而得到坡口处上顶面的图形，最后计算机4将两次扫描的结果进行合成，得出各个坡口缺陷的体积和总体积，再根据密度公式，得到需要焊材的总质量。

本实用新型提供了一种铸钢件缺陷坡口的体积检测装置的检测方法，包括以下步骤：

步骤1：将有坡口缺陷的铸钢件放置在标识台31上，对铸钢件上的坡口缺陷进行逐一编号；

步骤2：将编号的铸钢件放置在传送台32上，传送台32将铸钢件运至检测台33进行检测；

步骤3：通过计算机4控制小臂27和大臂25的运动，从而调节三维激光扫描仪1离铸钢件的距离，或者手动输入距离值，计算机4将指令传递给距离传感器5，距离传感器5检测三维激光扫描仪1离铸钢件的距离，从而自动调节机器人手臂2运动到相应的位置；

步骤4：三维激光扫描仪1逐一对编号的坡口缺陷处进行扫描，得到坡口缺陷处的初步三维图，并将数据存储；

步骤5：对逐个坡口内填充柔性材料6，然后盖上样板7，使柔性材料6形成坡口的上顶面形状；

步骤6：移开样板7，光学检测机9对填充有柔性材料6的铸钢件进行外观检测，在计算机4内设置误差范围，然后将检测的数据与计算机4内储存的外观数据进行对比；

步骤7：如果检测的数据在误差范围内，则三维激光扫描仪1对铸钢件进行第二次扫描，第二次扫描形成坡口缺陷处的上顶面，并将各个坡口处上顶面的数据进行储存，如果不在误差范围内，三维激光扫描仪1不会进行第二次扫描，需对步骤5进行检测，或者重复步骤5，保证柔性材料6形成坡口的上顶面的准确性；

步骤8，计算机4结合两次扫描的结果，将两次扫描的图像进行合成，形成每个坡口缺陷处的具体三维图形数模，并计算出每个坡口缺陷的体积，将所有体积相加，通过密度公式，从而得到总共需要多少质量的焊材。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种铸钢件缺陷坡口的体积检测装置，其特征在于，包括用于检测铸钢件的机器人手臂（2）；

所述机器人手臂（2）包括固定底座（21）、旋转套筒（22）、电机、大臂液压缸（24）、大臂（25）、小臂液压缸（26）、小臂（27）、连接板（28）、大臂固定座（29）和端部固定座（30），所述固定底座（21）上可转动的设置有所述旋转套筒（22），所述旋转套筒（22）内设置有所述电机，所述电机的输出轴与所述固定底座（21）固定连接，所述旋转套筒（22）的上端面固定有所述连接板（28），所述连接板（28）上通过螺栓固定有所述大臂固定座（29），所述大臂（25）的一端通过销轴与所述大臂固定座（29）连接，另一端通过销轴与所述小臂（27）连接，所述大臂液压缸（24）的一端固定在所述大臂固定座（29）上，另一端通过销轴与所述大臂（25）连接，所述小臂液压缸（26）的两端均通过销轴分别与所述大臂（25）和小臂（27）连接，所述小臂（27）远离所述大臂（25）的一端通过螺栓组件固定有所述端部固定座（30）。

2.根据权利要求1所述的一种铸钢件缺陷坡口的体积检测装置，其特征在于，还包括工作台（3），所述机器人手臂（2）设置在所述工作台（3）的一侧，所述工作台（3）用于放置被测铸钢件。

3.根据权利要求2所述的一种铸钢件缺陷坡口的体积检测装置，其特征在于，所述工作台（3）包括标识台（31）、传送台（32）和检测台（33），所述传送台（32）的两端分别设置有所述标识台（31）和检测台（33），所述标识台（31）用于对铸钢件缺陷坡口处进行编号，所述传送台（32）包括支撑台（34）和传送装置（35），所述传送装置（35）设置在所述支撑台（34）上，所述传送装置包括主动轮（36）、从动轮（37）和皮带（40），所述主动轮（36）和所述从动轮（37）设置在所述支撑台（34）的两端，所述主动轮（36）连接有减速器（38），所述减速器（38）连接有电机a（39），所述主动轮（36）和所述从动轮（37）通过所述皮带（40）传动连接，所述支撑台（34）上端面的两侧均设置有挡板（41）。

4.根据权利要求3所述的一种铸钢件缺陷坡口的体积检测装置，其特征在于，还包括三维激光扫描仪（1），所述三维激光扫描仪（1）固定在所述端部固定座（30）上，所述检测台（33）位于所述三维激光扫描仪（1）的下方。

5.根据权利要求4所述的一种铸钢件缺陷坡口的体积检测装置，其特征在于，还包括计算机（4）、控制器和距离传感器（5），所述控制器与所述计算机（4）电性连接，所述端部固定座（30）上设置有所述距离传感器（5），所述距离传感器（5）、三维激光扫描仪（1）、大臂液压缸（24）和所述小臂液压缸（26）均匀所述控制器电连接。

6.根据权利要求5所述的一种铸钢件缺陷坡口的体积检测装置，其特征在于，还包括支架（8）和光学检测机（9），所述检测台（33）远离所述机器人手臂（2）的一侧设置有所述支架（8），所述支架（8）上设置有所述光学检测机（9）。

7.根据权利要求6所述的一种铸钢件缺陷坡口的体积检测装置，其特征在于，所述光学检测机（9）与所述计算机（4）通信连接，所述计算机（4）储存有标准铸钢件外观数据，所述光学检测机（9）用于对铸钢件进行外观检测。

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