CN210773943U - 一种基于机器视觉的凸轮轴相位角测量装置 - Google Patents
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Abstract
本新型涉及一种基于机器视觉的凸轮轴相位角测量装置，包括承载机身、作业台、顶针座、直线驱动导轨、检测台及控制电路，作业台与承载机身上端面连接，直线驱动导轨与作业台上端面连接，顶针座对称分布在作业台两端，检测台至位于两个顶针座之间并与作业台上端面滑动连接，检测台包括三维位移台、承载柱、承载座、电涡流传感器、3D摄像头，控制电路与承载机身外表面连接，并分别与直线驱动导轨和检测台电气连接。本新型一方面可而灵活满足对不同结构类型凸轮轴检测作业的需要；另一方面在检测作业中，可有效实现对凸轮轴进行非接触性检测，并效克服凸轮轴在检测中因重力作用而发生的下垂而导致的凸轮轴同轴度受到影响情况发生。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种凸轮轴检测装置，确切的是一种基于机器视觉的凸轮轴相位角测量装置。
背景技术
凸轮轴是汽车发动机的重要部件，其中凸轮轴的相位角误差是决定凸轮轴加工精度及产品质量的重要参数，为了满足对凸轮轴相位角检测进行检测需要，当前检测手段一种为采用有工作人员借助千分表等设备进行手动检测；另一种是借助光学分度头、阿贝头、电涡流传感器等自动测量装置这两种方式进行检测，其中工作人员手工检测作业工作效率低下且检测精度差，同时在检测作业时，极易因检测设备与凸轮轴表面接触而造成凸轮轴表面划伤，影响检测精度和凸轮轴产品质量；而利用自动测量装置进行检测作业时，当前的自动化检测设备结构复杂、操作麻烦，且在检测作业中，对使用环境要求高，因此操作及维护成本高，此外当前的自动测量装置进行检测作业时依然往往需要与凸轮轴表面进行接触，极易因检测设备与凸轮轴表面接触而造成凸轮轴表面划伤，影响检测精度和凸轮轴产品质量。
此外，当期无论使用的千分表等手工检测设备还是采用自动测量装置在进行对凸轮轴相位角检测作业时，均是对凸轮轴两端通过顶针、卡盘进行夹持定位，虽然可以满足使用的需要，但由于凸轮轴长度较大，因此一方面极易造成凸轮轴中间部位因用力作用发生下垂，影响凸轮轴的同轴度；另一方面在检测时，检测设备对凸轮轴检测点无法灵活调整，因此检测手段相对单一且不能根据需要灵活满足不同结构类型凸轮轴检测作业的需要。
针对这一问题，迫切需要开发一种凸轮轴检测设备，以满足实际使用的需要。
实用新型内容
本实用新型目的就在于克服上述不足，提供一种检测设备。该实用新型结构集成化、模块化程度高，使用灵活方便，一方面可根据使用需要，灵活调整各检测台的结构、数量和工作位置，从而灵活满足对不同结构类型凸轮轴检测作业的需要，极大的提高本新型的通用性和使用灵活性性；另一方面在检测作业中，可有效实现对凸轮轴进行非接触性检测，防止检测设备造成凸轮轴表面划伤，同时有效克服凸轮轴在检测中因重力作用而发生的下垂而导致的凸轮轴同轴度受到影响情况发生，从而极大的提高对凸轮轴检测作业的精度。
为实现上述目的，本实用新型是通过以下技术方案来实现：
一种基于机器视觉的凸轮轴相位角测量装置，包括承载机身、作业台、顶针座、直线驱动导轨、检测台及控制电路，其中作业台与承载机身上端面连接，并与水平面平行分布，直线驱动导轨至少一条与作业台上端面连接并与作业台上端面平行分布，顶针座共两个，对称分布在作业台两端并通过直线驱动导轨与作业台上端面滑动连接，检测台至少两个，位于两个顶针座之间位置并通过直线驱动导轨与作业台上端面滑动连接，控制电路与承载机身外表面连接，并分别与直线驱动导轨和检测台的电涡流传感器、3D摄像头电气连接。
进一步的，所述检测台包括三维位移台、承载柱、承载座、电涡流传感器、3D摄像头，三维位移台下端面通过滑块与直线驱动导轨滑动连接，承载柱上端面和下端面分别与承载座下端面及三维位移台上端面铰接，承载柱轴线与作业台上端面呈0°—90°夹角，承载座为槽状结构，并与顶针座同轴分布，电涡流传感器至少三个，环绕承载座轴线均布在承载座内表面，各电涡流传感器轴线相交，焦点位于承载座轴线上，且各电涡流传感器轴线与承载座轴线垂直分布，3D摄像头与承载座上端面连接，其光轴与各电涡流传感器相交且焦点位于承载座轴线上，并与承载座轴线垂直分布。
进一步的，所述的承载座为横断面呈“凵”字形、“U”字形、倒置等腰梯形及半圆圆弧结构中的任意一种，所述承载座侧表面设一个激光准直仪，且激光准直仪光轴与承载座轴线平行分布，所述激光准直仪与控制电路电气连接。
进一步的，所述的3D摄像头光轴高出承载座轴线0至承载座内径的0.5—1.5倍。
进一步的，所述的检测台上设1—2个定位机架，且定位架位于检测台的承载座外并与承载座同轴分布，所述定位机架包括轴座、轴瓦、压力传感器，所述轴座下端面通过承载柱与三维位移台连接，并与承载座同轴分布，所述轴瓦嵌于轴座内并与轴座同轴分布，所述压力传感器至少两个，环绕轴座轴线均布在轴座内表面并与轴瓦外表面相互连接，所述压力传感器间相互并联，并分别与控制电路电气连接。
进一步的，所述的作业台上端面设至少一条与直线驱动导轨平行分布的辅助滑轨，所述辅助滑轨分别与顶针座和检测台滑动连接，所述辅助滑轨与直线驱动导轨之间间距不小于5厘米，且辅助滑轨与直线驱动导轨间通过若干强化筋板相互连接。
进一步的，所述的顶针座、检测台上均设至少一个位移传感器，所述位移传感器均与直线驱动导轨滑动连接，并与控制电路电气连接。
进一步的，所述的控制电路为基于DSP芯片、FPGA模块中任意一种或两种共用为基础的电路系统，并另设至少一个串口数据通讯端口和至少一个无线数据通讯端口。
本实用新型结构集成化、模块化程度高，使用灵活方便，一方面可根据使用需要，灵活调整各检测台的结构、数量和工作位置，从而灵活满足对不同结构类型凸轮轴检测作业的需要，极大的提高本新型的通用性和使用灵活性性；另一方面在检测作业中，可有效实现对凸轮轴进行非接触性检测，防止检测设备造成凸轮轴表面划伤，同时有效克服凸轮轴在检测中因重力作用而发生的下垂而导致的凸轮轴同轴度受到影响情况发生，从而极大的提高对凸轮轴检测作业的精度。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种基于机器视觉的凸轮轴相位角测量装置，包括承载机身1、作业台2、顶针座3、直线驱动导轨4、检测台5及控制电路6，其中作业台2与承载机身1上端面连接，并与水平面平行分布，直线驱动导轨4至少一条与作业台2上端面连接并与作业台2上端面平行分布，顶针座3共两个，对称分布在作业台2两端并通过直线驱动导轨4与作业台2上端面滑动连接，检测台5至少两个，位于两个顶针座3之间位置并通过直线驱动导轨4与作业台2上端面滑动连接。
重点说明的，所述检测台5包括三维位移台51、承载柱52、承载座53、电涡流传感器54、3D摄像头55，三维位移台51下端面通过滑块56与直线驱动导轨4滑动连接，承载柱52上端面和下端面分别与承载座53下端面及三维位移台51上端面铰接，承载柱52轴线与作业台2上端面呈0°—90°夹角，承载座53为槽状结构，并与顶针座3同轴分布，电涡流传感器54至少三个，环绕承载座53轴线均布在承载座53内表面，各电涡流传感器54轴线相交，焦点位于承载座53轴线上，且各电涡流传感器54轴线与承载座53轴线垂直分布，3D摄像头55与承载座53上端面连接，其光轴与各电涡流传感器54相交且焦点位于承载座53轴线上，并与承载座53轴线垂直分布。
本实施例中，所述控制电路6与承载机身1外表面连接，并分别与直线驱动导轨4和检测台5的电涡流传感器54、3D摄像头55电气连接。
其中，所述的承载座53为横断面呈“凵”字形、“U”字形、倒置等腰梯形及半圆圆弧结构中的任意一种，所述承载座53侧表面设一个激光准直仪56，且激光准直仪56光轴与承载座53轴线平行分布，所述激光准直仪56与控制电路6电气连接。
进一步优化的，所述的3D摄像头55光轴高出承载座53轴线0至承载座53内径的0.5—1.5倍。
需要说明的，所述的检测台5上设1—2个定位机架7，且定位架7位于检测台5的承载座53外并与承载座53同轴分布，所述定位机架7包括轴座71、轴瓦72、压力传感器73，所述轴座71下端面通过承载柱52与三维位移台51连接，并与承载座53同轴分布，所述轴瓦72嵌于轴座71内并与轴座71同轴分布，所述压力传感器73至少两个，环绕轴座71轴线均布在轴座71内表面并与轴瓦72外表面相互连接，所述压力传感器73间相互并联，并分别与控制电路6电气连接。
此外，所述的作业台2上端面设至少一条与直线驱动导轨4平行分布的辅助滑轨，所述辅助滑轨分别与顶针座3和检测台5滑动连接，所述辅助滑轨与直线驱动导轨4之间间距不小于5厘米，且辅助滑轨与直线驱动导轨4间通过若干强化筋板相互连接。
本实施例中，所述的顶针座3、检测台5上均设至少一个位移传感器10，所述位移传感器10均与直线驱动导轨4滑动连接，并与控制电路6电气连接。
本实施例中，所述的控制电路6为基于DSP芯片、FPGA模块中任意一种或两种共用为基础的电路系统，并另设至少一个串口数据通讯端口和至少一个无线数据通讯端口。
本新型在具体实施中，首先对构成本新型的承载机身、作业台、顶针座、直线驱动导轨、检测台及控制电路进行组装，然后将其中一个顶针座与外部的驱动电机系统连接并同轴分布，再将控制电路与外部电源系统进行电气连接，然后将组装后本新型通过承载机身安装到指定工作位置并使作业台与水平面平行分布，最后一方面根据待检测凸轮轴的长度通过直线驱动导轨调整两个顶针座之间间距，并对待检测凸轮轴两端进行夹持定位，另一方面根据待检测作业的需要，调整检测台的数量，并调整各检测台分别位于两个顶针座之间的检测位置处，同时调整各检测台的承载座与顶针座及顶针座夹持定位的待检测凸轮轴间同轴，并包覆在待检测凸轮轴外侧，从而完成本新型加装定位。
完成对待检测凸轮轴夹持定位后，首先驱动顶针座所连接的驱动电机系统运行，由驱动电机系统驱动顶针座带动待检测凸轮轴进行旋转运动，然后由控制电路分别驱动各检测台的各电涡流传感器、3D摄像头进行运行，一方面通过电涡流传感器对旋转过程中凸轮轴表面电流值变化进行连续检测，再由控制电路对各电涡流传感器检测值进行统计计算，获得凸轮轴相位角误差值；另一方面通过3D摄像头对旋转中的凸轮轴结构进行三维扫描建模，并根据各3D摄像头检测的凸轮轴结构参数变化由控制电路计算得到凸轮轴相位角误差值，最后由控制电路对电涡流传感器检测到的凸轮轴相位角误差值和3D摄像头检测的凸轮轴相位角误差值进行汇总计算，即可得到凸轮轴相位角误差值，从而完成凸轮轴相位角检测作业。
在检测中，一方面电涡流传感器、3D摄像头与凸轮轴外表面间均保持一定的间距，从而有效杜绝了检测设备对凸轮轴表面造成划伤情况发生；另一方面通过各检测台设置的定位机架实现对待检测凸轮轴进行辅助承载定位，防止凸轮轴因下垂而影响同轴度，提高检测精度。
本实用新型结构集成化、模块化程度高，使用灵活方便，一方面可根据使用需要，灵活调整各检测台的结构、数量和工作位置，从而灵活满足对不同结构类型凸轮轴检测作业的需要，极大的提高本新型的通用性和使用灵活性性；另一方面在检测作业中，可有效实现对凸轮轴进行非接触性检测，防止检测设备造成凸轮轴表面划伤，同时有效克服凸轮轴在检测中因重力作用而发生的下垂而导致的凸轮轴同轴度受到影响情况发生，从而极大的提高对凸轮轴检测作业的精度。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种基于机器视觉的凸轮轴相位角测量装置，其特征在于：所述的基于机器视觉的凸轮轴相位角测量装置包括承载机身、作业台、顶针座、直线驱动导轨、检测台及控制电路，所述作业台与承载机身上端面连接，并与水平面平行分布，所述直线驱动导轨至少一条与作业台上端面连接并与作业台上端面平行分布，所述顶针座共两个，对称分布在作业台两端并通过直线驱动导轨与作业台上端面滑动连接，所述检测台至少两个，位于两个顶针座之间位置并通过直线驱动导轨与作业台上端面滑动连接，所述控制电路与承载机身外表面连接，并分别与直线驱动导轨和检测台的电涡流传感器、3D摄像头电气连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的凸轮轴相位角测量装置，其特征在于：所述检测台包括三维位移台、承载柱、承载座、电涡流传感器、3D摄像头，所述三维位移台下端面通过滑块与直线驱动导轨滑动连接，所述承载柱上端面和下端面分别与承载座下端面及三维位移台上端面铰接，承载柱轴线与作业台上端面呈0°—90°夹角，所述承载座为槽状结构，并与顶针座同轴分布，所述电涡流传感器至少三个，环绕承载座轴线均布在承载座内表面，各电涡流传感器轴线相交，焦点位于承载座轴线上，且各电涡流传感器轴线与承载座轴线垂直分布，所述3D摄像头与承载座上端面连接，其光轴与各电涡流传感器相交且焦点位于承载座轴线上，并与承载座轴线垂直分布。
3.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的凸轮轴相位角测量装置，其特征在于：所述的承载座为横断面呈“凵”字形、“U”字形、倒置等腰梯形及半圆圆弧结构中的任意一种，所述承载座侧表面设一个激光准直仪，且激光准直仪光轴与承载座轴线平行分布，所述激光准直仪与控制电路电气连接。
4.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的凸轮轴相位角测量装置，其特征在于：所述的3D摄像头光轴高出承载座轴线0至承载座内径的0.5—1.5倍。
5.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的凸轮轴相位角测量装置，其特征在于：所述的检测台上设1—2个定位机架，且定位架位于检测台的承载座外并与承载座同轴分布，所述定位机架包括轴座、轴瓦、压力传感器，所述轴座下端面通过承载柱与三维位移台连接，并与承载座同轴分布，所述轴瓦嵌于轴座内并与轴座同轴分布，所述压力传感器至少两个，环绕轴座轴线均布在轴座内表面并与轴瓦外表面相互连接，所述压力传感器间相互并联，并分别与控制电路电气连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的凸轮轴相位角测量装置，其特征在于：所述的作业台上端面设至少一条与直线驱动导轨平行分布的辅助滑轨，所述辅助滑轨分别与顶针座和检测台滑动连接，所述辅助滑轨与直线驱动导轨之间间距不小于5厘米，且辅助滑轨与直线驱动导轨间通过若干强化筋板相互连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的凸轮轴相位角测量装置，其特征在于：所述的顶针座、检测台上均设至少一个位移传感器，所述位移传感器均与直线驱动导轨滑动连接，并与控制电路电气连接。
8.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的凸轮轴相位角测量装置，其特征在于：所述的控制电路为基于DSP芯片、FPGA模块中任意一种或两种共用为基础的电路系统，并另设至少一个串口数据通讯端口和至少一个无线数据通讯端口。
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