CN220322708U - 一种四爪夹持中心定位中小模数内、外齿轮视觉测量仪 - Google Patents

Abstract

发明提供一种四爪夹持中心定位中小模数内、外齿轮视觉测量仪。该视觉测量仪包括X轴方向导轨、Z轴方向导轨、大理石平台、定心测量平台、四爪夹持机构及高精度旋转分度盘。步进电动机控制齿轮传动机构，齿轮传动机构驱动滚珠丝杠转动，滚珠丝杠带动着十字滑块，进行直线往复运动，十字滑块牵引短连接杆运动，短连接杆带动长连接杆，绕其对应的下端通孔出进行轻微旋转运动。本实用新型通过四爪夹持机构及高精度旋转分度盘配合，实现对被测齿轮自动快速准确中心定位，逐齿拍摄，系统照明良好。

Description

一种四爪夹持中心定位中小模数内、外齿轮视觉测量仪

技术领域

本发明涉及齿轮参数测量领域，特别涉及一种四爪夹持中心定位中小模数内、外齿轮视觉测量仪。

背景技术

齿轮是机械行业中常用的传动零件，其精度直接影响机械产品的使用性能和质量。为了保证齿轮的精度，需要对齿轮进行测量和检测。接触式齿轮测量方法，测量时间长，不能得到分析式报告结果等因素，不适合在生产过程中进行在线检测。

非接触式测量方法逐渐引起了人们的关注。非接触式测量具有测量简单、测量速度快和测量精度高等优点。然而，现有的非接触式测量方法仍然存在一些缺陷。对于内、外直齿圆柱齿轮，难以实现自动快速准确地中心定位和逐齿拍摄。对于不同类型和规格的齿轮，难以实现通用的测量方法。

因此，针对机器工作自动化和工业生产智能化技术要求，对在线生产齿轮进行快速测，采用机器视觉同时测量内、外直齿圆柱齿轮极具挑战性和创新性。

发明内容

本发明的目的是提供一种四爪夹持中心定位中小模数内、外齿轮视觉测量仪，以解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种四爪夹持中心定位中小模数内、外齿轮视觉测量仪，包括布置在空间直角坐标系O-XYZ中的平台、定心测量平台、四爪夹持机构、X轴方向导轨、Z轴方向导轨和高精度旋转分度盘。所述空间直角坐标系O-XYZ的X轴平行于测量仪纵向，Y轴平行于测量仪横向，Z轴平行于铅垂方向。所述定心测量平台、高精度旋转分度盘和四爪夹持机构从下到上依次布置在平台的上表面。

所述定心测量平台包括底板和两块托板。所述两块托板间隔布置在平台的上表面。所述两块托板将底板水平支承在平台的上方。所述X轴方向导轨及配套的X轴驱动机构布置在平台的上表面。所述X轴方向导轨穿设在两块托板之间。所述X轴方向导轨上套装有连接块。所述连接块上表面设置有Z轴方向导轨及配套的Z轴驱动机构。所述Z轴方向导轨上套装有视觉检测系统连接块。所述视觉检测系统连接块上设置有视觉测量系统。

所述高精度旋转分度盘布置在定心测量平台的上表面。

所述四爪夹持机构包括透光板、支撑板、支撑座、驱动装置、芯轴、盘架和四组连杆夹爪机构。所述透光板、支撑板、支撑座和盘架从上到下依次布置在盘架上方。所述盘架通过支撑柱支承于高精度旋转分度盘上。所述支撑板固定在支撑座上。所述透光板通过螺栓支撑并固定在支撑板上。所述透光板采用透明材料制成。所述支撑板的上表面安装有光源。所述芯轴的下端与高精度旋转分度盘传动配合连接，上端穿过盘架后与支撑座传动配合连接。

所述驱动装置包括有丝杆螺母组件和驱动元件。所述丝杆螺母组件包括滚珠丝杠和十字滑块。所述滚珠丝杠为空心结构。所述滚珠丝杠套设在芯轴外围。所述滚珠丝杠的上下端分别与支撑座和盘架转动连接。所述驱动元件可驱动滚珠丝杠转动。所述滚珠丝杠的杆身上螺旋套设有十字滑块。

每一组连杆夹爪机构包括固定板、短连接杆、夹爪、和长连接杆组件。四块固定板沿周向间隔布置在盘架上。四个短连接杆分别连接在十字滑块的四侧。同一组连杆夹爪机构中，长连接杆组件的下端与固定板铰接，上端与夹爪铰接。所述短连接杆的一端与十字滑块铰接，另一端与长连接杆组件的中部铰接。由此，夹爪、长连接杆组件、短连接杆和十字滑块形成了一个连杆机构，当十字滑块竖直运动时，4个夹爪相对分离或聚拢。被测内齿轮或被测外齿轮放置在透光板上。所述夹爪用于收缩后夹持被测内齿轮或被测外齿轮的外表面。

进一步，所述驱动元件包括齿轮传动机构和步进电动机Ⅱ。所述滚珠丝杠下端采用键连接齿轮传动机构。所述步进电动机Ⅱ与齿轮传动机构连接。

进一步，所述X轴驱动机构和Z轴驱动机构为驱动电机和丝杠。

进一步，所述平台采用大理石制得。

进一步，所述透光板采用亚克力制得。

进一步，所述芯轴的轴身上设置有轴肩。

进一步，所述滚珠丝杠的上下两端均采用轴承空套形式固定。

进一步，所述视觉测量系统包括双侧远心镜头和CCD相机。

进一步，所述高精度旋转分度盘与步进电机Ⅰ连接。

进一步，所述长连接杆组件包括4根长连接杆。4根长连接杆分为2组。固定板和夹爪夹设在2组长连接杆之间。

本发明的技术效果是毋庸置疑的：

1.通过X、Z轴导轨将测量系统在有效行程内，定位到被测内、外齿轮关注区内，配合分度盘的转动实现齿轮逐齿拍摄，获取被测内、外齿轮图像；

2.通过对中小模数齿轮定心机构分析，解决了对内、外直齿圆柱齿轮均可测量的问题。通过步进电动机驱动滚珠丝杠转动，滚珠丝杠带动与其相连接的十字滑块，做上下往复直线运动，利用短连接杆带动夹爪实现收缩和扩张运动；在此基础上，高精度分度盘的芯轴与滚珠丝杠采用空套连接结构，实现了被测内、外齿轮自动定心、高精度分度、达到逐齿拍摄目的。采用四夹爪机构，提高了机构整体的稳定性和定位的准确性。

附图说明

图1为视觉测量仪结构示意图；

图2为四爪夹持机构的局部剖视图；

图3为视觉测量仪俯视图；

图4为视觉测量仪轴测图。

图中：视觉测量系统1、夹爪2、长连接杆3、短连接杆4、十字滑块5、固定板6、齿轮传动机构7、伺服电动机8、高精度旋转分度盘9、被测内齿轮10、被测外齿轮29、亚格力透光板11、支撑板12、光源22、支撑座13、滚珠丝杠14、步进电动机15、X轴导轨16、Y轴导轨17、视觉检测系统连接块18、大理石平台19、定心测量平台20。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

参见图1～图4，本实施例提供一种四爪夹持中心定位中小模数内、外齿轮视觉测量仪，包括布置在空间直角坐标系O-XYZ中的平台19、定心测量平台20、四爪夹持机构、X轴方向导轨16、Z轴方向导轨17和高精度旋转分度盘9。所述空间直角坐标系O-XYZ的X轴平行于测量仪纵向，Y轴平行于测量仪横向，Z轴平行于铅垂方向。所述定心测量平台20、高精度旋转分度盘9和四爪夹持机构从下到上依次布置在平台19的上表面。所述平台19采用大理石制得。

所述定心测量平台20包括底板和两块托板。所述两块托板间隔布置在平台19的上表面。所述两块托板将底板水平支承在平台19的上方。所述X轴方向导轨16及配套的X轴驱动机构布置在平台19的上表面。所述X轴方向导轨16穿设在两块托板之间。所述X轴方向导轨16上套装有连接块21。所述连接块21上表面设置有Z轴方向导轨17及配套的Z轴驱动机构。所述X轴驱动机构和Z轴驱动机构为驱动电机和丝杠。所述Z轴方向导轨17上套装有视觉检测系统连接块18。所述视觉检测系统连接块18上设置有视觉测量系统1。

所述高精度旋转分度盘9布置在定心测量平台20的上表面。

所述四爪夹持机构包括透光板11、支撑板12、支撑座13、驱动装置、芯轴23、盘架和四组连杆夹爪机构。所述透光板11、支撑板12、支撑座13和盘架从上到下依次布置在盘架上方。所述盘架通过支撑柱支承于高精度旋转分度盘9上。所述支撑板12固定在支撑座13上。所述透光板11通过螺栓支撑并固定在支撑板12上。所述透光板11采用透明材料制成。所述支撑板12的上表面安装有光源。所述芯轴23的下端与高精度旋转分度盘9传动配合连接，上端穿过盘架后与支撑座13传动配合连接。

所述驱动装置包括有丝杆螺母组件和驱动元件。所述丝杆螺母组件包括滚珠丝杠14和十字滑块5。所述滚珠丝杠14为空心结构。所述滚珠丝杠14套设在芯轴23外围。所述滚珠丝杠14的上下端分别与支撑座13和盘架转动连接。所述驱动元件可驱动滚珠丝杠14转动。所述滚珠丝杠14的杆身上螺旋套设有十字滑块5。所述驱动元件包括齿轮传动机构7和步进电动机Ⅱ15。所述滚珠丝杠14下端采用键连接齿轮传动机构7。所述步进电动机Ⅱ15与齿轮传动机构7连接。

每一组连杆夹爪机构包括固定板6、短连接杆4、夹爪2、和长连接杆组件3。四块固定板6沿周向间隔布置在盘架上。四个短连接杆4分别连接在十字滑块5的四侧。同一组连杆夹爪机构中，长连接杆组件3的下端与固定板6铰接，上端与夹爪2铰接。所述短连接杆4的一端与十字滑块5铰接，另一端与长连接杆组件3的中部铰接。由此，夹爪2、长连接杆组件3、短连接杆4和十字滑块5形成了一个连杆机构，当十字滑块5竖直运动时，4个夹爪2相对分离或聚拢。被测内齿轮10或被测外齿轮29放置在透光板11上。所述夹爪2用于收缩后夹持被测内齿轮10或被测外齿轮29的外表面。

将被测内齿轮10(或被测外齿轮29)放在亚格力透光板11上，步进电动机15控制齿轮传动机构7，齿轮传动机构7的小齿轮带动大齿轮旋转，大齿轮旋转与滚珠丝杠14采用键连接，进而驱动滚珠丝杠14转动，滚珠丝杠带动着十字滑块5进行直线往复运动，十字滑块5牵引短连接杆4运动，短连接杆4带动长连接杆3，绕其对应的下端通孔出进行轻微旋转运动。因此，长连接杆3的旋转运动，实现4个夹爪2对被测内齿轮10(或被测外齿轮29)的齿轮中心定位。当电动机15控制滚珠丝杠14正转时，十字滑块5做向上的直线运动，带动夹爪2做收缩运动；当电动机15控制滚珠丝杠14反转时，十字滑块5做向下的直线运动，带动夹爪2做扩张运动。采用的四夹爪机构成圆周分布，极大的提高了对被测齿轮夹持定心的稳定性。调节X轴导轨16和Z轴导轨17，确定Z轴导轨17连接的视觉测量系统1位置，得到最佳拍摄物距和被齿轮关注区域，控制高精度旋转分度盘9调节角度，实现对被测齿轮拍照，并将所得到的图像信息传递给工控机，利用机器视觉技术获取齿轮齿廓的图像，再通过图像处理算法对被测齿轮图像进行灰度处理、二值化、中值滤波、降噪处理、对检测的物体的特征图像进行检测计算。这种非接触式测量可以极大的提高齿轮测量的准确性和测量效率，进而快速的得到被测齿轮的多个主要参数且并不会对齿轮表面在成刮擦和损伤。

实施例2：

本实施例提供一种四爪夹持中心定位中小模数内、外齿轮视觉测量仪，包括布置在空间直角坐标系O-XYZ中的平台19、定心测量平台20、四爪夹持机构、X轴方向导轨16、Z轴方向导轨17和高精度旋转分度盘9。所述空间直角坐标系O-XYZ的X轴平行于测量仪纵向，Y轴平行于测量仪横向，Z轴平行于铅垂方向。所述定心测量平台20、高精度旋转分度盘9和四爪夹持机构从下到上依次布置在平台19的上表面。

所述定心测量平台20包括底板和两块托板。所述两块托板间隔布置在平台19的上表面。所述两块托板将底板水平支承在平台19的上方。所述X轴方向导轨16及配套的X轴驱动机构布置在平台19的上表面。所述X轴方向导轨16穿设在两块托板之间。所述X轴方向导轨16上套装有连接块21。所述连接块21上表面设置有Z轴方向导轨17及配套的Z轴驱动机构。所述Z轴方向导轨17上套装有视觉检测系统连接块18。所述视觉检测系统连接块18上设置有视觉测量系统1。

所述高精度旋转分度盘9布置在定心测量平台20的上表面。

所述四爪夹持机构包括透光板11、支撑板12、支撑座13、驱动装置、芯轴23、盘架和四组连杆夹爪机构。所述透光板11、支撑板12、支撑座13和盘架从上到下依次布置在盘架上方。所述盘架通过支撑柱支承于高精度旋转分度盘9上。所述支撑板12固定在支撑座13上。所述透光板11通过螺栓支撑并固定在支撑板12上。所述透光板11采用透明材料制成。所述支撑板12的上表面安装有光源。所述芯轴23的下端与高精度旋转分度盘9传动配合连接，上端穿过盘架后与支撑座13传动配合连接。

所述驱动装置包括有丝杆螺母组件和驱动元件。所述丝杆螺母组件包括滚珠丝杠14和十字滑块5。所述滚珠丝杠14为空心结构。所述滚珠丝杠14套设在芯轴23外围。所述滚珠丝杠14的上下端分别与支撑座13和盘架转动连接。所述驱动元件可驱动滚珠丝杠14转动。所述滚珠丝杠14的杆身上螺旋套设有十字滑块5。

每一组连杆夹爪机构包括固定板6、短连接杆4、夹爪2、和长连接杆组件3。四块固定板6沿周向间隔布置在盘架上。四个短连接杆4分别连接在十字滑块5的四侧。同一组连杆夹爪机构中，长连接杆组件3的下端与固定板6铰接，上端与夹爪2铰接。所述短连接杆4的一端与十字滑块5铰接，另一端与长连接杆组件3的中部铰接。由此，夹爪2、长连接杆组件3、短连接杆4和十字滑块5形成了一个连杆机构，当十字滑块5竖直运动时，4个夹爪2相对分离或聚拢。被测内齿轮10或被测外齿轮29放置在透光板11上。所述夹爪2用于收缩后夹持被测内齿轮10或被测外齿轮29的外表面。当十字滑块5上下往复直线移动时，牵引短连接杆4进而带动长连接杆3的绕底部通孔的旋转运动，实现连接夹爪的收缩与扩张。

本实施例通过四爪夹持机构及高精度旋转分度盘配合，实现对被测齿轮自动快速准确中心定位，逐齿拍摄，系统照明良好。

实施例3：

本实施例主要结构同实施例2，其中，所述驱动元件包括齿轮传动机构7和步进电动机Ⅱ15。所述滚珠丝杠14下端采用键连接齿轮传动机构7。所述步进电动机Ⅱ15与齿轮传动机构7连接。步进电动机15驱动齿轮传动机构7，带动十字滑块5可以自动控制，进行往复直线运动。

实施例4：

本实施例主要结构同实施例2，其中，所述X轴驱动机构和Z轴驱动机构为驱动电机和丝杠。所述电机I驱动X轴导轨16上的丝杠25，将丝杠25旋转运动转化为连接块21直线运动,并带动Z轴导轨17沿X轴进行直线运动。所述电机II驱动Z轴导轨17上的丝杠27，将丝杠27旋转运动转化为连接块18直线运动,视觉测量系统1与连接块18利用螺栓连接固定，并带动视觉测量系统1沿Z轴进行直线运动。

实施例5：

本实施例主要结构同实施例2，其中，所述平台19采用大理石制得。所述透光板11采用亚克力制得。

实施例6：

本实施例主要结构同实施例2，其中，所述芯轴23的轴身上设置有轴肩。所述滚珠丝杠14的上下两端均采用轴承24空套形式固定。轴承24内圈与芯轴23配合，轴承24外圈与滚珠丝杠14配合。采用空套形式结构可以使滚珠丝杠14与分度盘9各自运动，互不干扰。

实施例7：

本实施例主要结构同实施例2，其中，所述视觉测量系统1包括双侧远心镜头和CCD相机。

实施例8：

本实施例主要结构同实施例2，其中，所述高精度旋转分度盘9与步进电机Ⅰ8连接。步进电机Ⅰ8控制高精度旋转分度盘9，驱动透光板11表面上的被测内齿轮10转动，配合视觉测量系统1，分度调节被测内齿轮10逐齿拍摄。

实施例9：

本实施例主要结构同实施例2，其中，所述长连接杆组件3包括4根长连接杆。4根长连接杆分为2组。固定板6和夹爪2夹设在2组长连接杆之间。

Claims (10)

1.一种四爪夹持中心定位中小模数内、外齿轮视觉测量仪，其特征在于：包括布置在空间直角坐标系O-XYZ中的平台(19)、定心测量平台(20)、四爪夹持机构、X轴方向导轨(16)、Z轴方向导轨(17)和高精度旋转分度盘(9)；所述空间直角坐标系O-XYZ的X轴平行于测量仪纵向，Y轴平行于测量仪横向，Z轴平行于铅垂方向；所述定心测量平台(20)、高精度旋转分度盘(9)和四爪夹持机构从下到上依次布置在平台(19)的上表面；

所述定心测量平台(20)包括底板和两块托板；所述两块托板间隔布置在平台(19)的上表面；所述两块托板将底板水平支承在平台(19)的上方；所述X轴方向导轨(16)及配套的X轴驱动机构布置在平台(19)的上表面；所述X轴方向导轨(16)穿设在两块托板之间；所述X轴方向导轨(16)上套装有连接块(21)；所述连接块(21)上表面设置有Z轴方向导轨(17)及配套的Z轴驱动机构；所述Z轴方向导轨(17)上套装有视觉检测系统连接块(18)；所述视觉检测系统连接块(18)上设置有视觉测量系统(1)；

所述高精度旋转分度盘(9)布置在定心测量平台(20)的上表面；

所述四爪夹持机构包括透光板(11)、支撑板(12)、支撑座(13)、驱动装置、芯轴(23)、盘架和四组连杆夹爪机构；所述透光板(11)、支撑板(12)、支撑座(13)和盘架从上到下依次布置在盘架上方；所述盘架通过支撑柱支承于高精度旋转分度盘(9)上；所述支撑板(12)固定在支撑座(13)上；所述透光板(11)通过螺栓支撑并固定在支撑板(12)上；所述透光板(11)采用透明材料制成；所述支撑板(12)的上表面安装有光源；所述芯轴(23)的下端与高精度旋转分度盘(9)传动配合连接，上端穿过盘架后与支撑座(13)传动配合连接；

所述驱动装置包括有丝杆螺母组件和驱动元件；所述丝杆螺母组件包括滚珠丝杠(14)和十字滑块(5)；所述滚珠丝杠(14)为空心结构；所述滚珠丝杠(14)套设在芯轴(23)外围；所述滚珠丝杠(14)的上下端分别与支撑座(13)和盘架转动连接；所述驱动元件可驱动滚珠丝杠(14)转动；所述滚珠丝杠(14)的杆身上螺旋套设有十字滑块(5)；

每一组连杆夹爪机构包括固定板(6)、短连接杆(4)、夹爪(2)、和长连接杆组件(3)；四块固定板(6)沿周向间隔布置在盘架上；四个短连接杆(4)分别连接在十字滑块(5)的四侧；同一组连杆夹爪机构中，长连接杆组件(3)的下端与固定板(6)铰接，上端与夹爪(2)铰接；所述短连接杆(4)的一端与十字滑块(5)铰接，另一端与长连接杆组件(3)的中部铰接。

2.根据权利要求1所述的一种四爪夹持中心定位中小模数内、外齿轮视觉测量仪，其特征在于：所述驱动元件包括齿轮传动机构(7)和步进电动机Ⅱ(15)；所述滚珠丝杠(14)下端采用键连接齿轮传动机构(7)；所述步进电动机Ⅱ(15)与齿轮传动机构(7)连接。

3.根据权利要求1所述的一种四爪夹持中心定位中小模数内、外齿轮视觉测量仪，其特征在于：所述X轴驱动机构和Z轴驱动机构为驱动电机和丝杠。

4.根据权利要求1所述的一种四爪夹持中心定位中小模数内、外齿轮视觉测量仪，其特征在于：所述平台(19)采用大理石制得。

5.根据权利要求1所述的一种四爪夹持中心定位中小模数内、外齿轮视觉测量仪，其特征在于：所述透光板(11)采用亚克力制得。

6.根据权利要求1所述的一种四爪夹持中心定位中小模数内、外齿轮视觉测量仪，其特征在于：所述芯轴(23)的轴身上设置有轴肩。

7.根据权利要求1所述的一种四爪夹持中心定位中小模数内、外齿轮视觉测量仪，其特征在于：所述滚珠丝杠(14)的上下两端均采用轴承(24)空套形式固定。

8.根据权利要求1所述的一种四爪夹持中心定位中小模数内、外齿轮视觉测量仪，其特征在于：所述视觉测量系统(1)包括双侧远心镜头和CCD相机。

9.根据权利要求1所述的一种四爪夹持中心定位中小模数内、外齿轮视觉测量仪，其特征在于：所述高精度旋转分度盘(9)与步进电机Ⅰ(8)连接。

10.根据权利要求1所述的一种四爪夹持中心定位中小模数内、外齿轮视觉测量仪，其特征在于：所述长连接杆组件(3)包括4根长连接杆；4根长连接杆分为2组；固定板(6)和夹爪(2)夹设在2组长连接杆之间。