CN221326360U - 外观检查设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种外观检查设备，包括在输送路径途径处分别设置的第一检查工位以及第二检查工位；第一检查工位包括第一视觉检查机构以及翻转机构，第一视觉检查机构可平行于缸套的轴线移动，至少用于获取缸套的内壁图像；翻转机构能够夹持缸套并反转缸套的端面方向；第二检查工位包括第二视觉检查机构，第二视觉检查机构置于缸套的侧面，且与缸套之间相对转动，用于获取缸套的外壁图像。该外观检查设备通过第一检查工位与第二检查工位处的多组视觉检查机构的配合实现了缸套的全部外观面的外观检查，可以避免对缸套个别表面的漏检，保证外观缺陷的检出率。

Description

外观检查设备

技术领域

本实用新型涉及外观检查设备技术领域，具体涉及一种外观检查设备。

背景技术

缸套通常经过离心铸造成型后经精加工然后做表面处理后得到成品，在缸套的制造环节难免会由于工艺问题或者外界因素的影响而造成成品外观缺陷，某些类型的缺陷不仅仅影响外观，也会影响缸套的使用性能，比如缸套外表面的不平整，局部凸起等缺陷会影响缸套在内燃机本体上的装配，导致安装后局部应力过大而影响缸套达成预期的使用寿命，而另一些表面处理中产生的缺陷则会影响缸套的散热均匀性，并因此影响内燃机的工作效率。

一般而言，目前对缸套的外观检测主要由人力完成，由作业员按规定的作业流程完成缸套的各表面的目视检查。这不仅费时费力，而且由于人工检测缸套外观时容易受疲劳等作业员状态问题而造成漏检、错检等问题，会影响缸套外观检查的准确率。另一方面人眼目视主要能够识别表面存在颜色不一致的缺陷，明显的表面形貌缺陷。缸套表面经处理后一般是哑光的，反射率低，对于表面局部的轻微尺寸差异，即使具有良好的光照条件，人眼也很难分辨。

现有技术中，使用视觉检测设备来检测产品外观的技术是比较成熟的，在此基础上，已经有将视觉检测设备应用于缸套外观检查的技术方案。公布号为CN114062389A的名为《一种缸套表面光洁度检验装置》的发明专利申请业已公开了使用视觉检测设备检测产品外观的技术方案。注意到现有技术中实际上仅实现了对缸套外圆面以及内壁的光洁度检测，而无法完整地获取缸套两端面的图像，因此其实际并不能完成对缸套全部外表面的外观检查。

实用新型内容

针对基于人工目视的缸套外观检查方案费时费力，而现有技术下的缸套视觉检测方案有又不能实现对缸套全部表面的外观检查的问题，本实用新型提供一种外观检查设备。

本实用新型的技术方案提供一种外观检查设备，缸套途经外观检查设备的内部沿输送路径输送，包括在输送路径途经处分别设置的第一检查工位以及第二检查工位；

所述第一检查工位包括第一视觉检查机构以及翻转机构，所述第一视觉检查机构可平行于缸套的轴线移动，第一视觉检查机构至少用于获取缸套的内壁图像；所述翻转机构能够夹持缸套并反转缸套的端面方向；

所述第二检查工位包括第二视觉检查机构，所述第二视觉检查机构置于所述缸套的侧面，且与缸套之间相对转动，用于获取所述缸套的外壁图像。

优选地，所述第一检查工位还包括第三视觉检查机构，第三视觉检查机构与所述第一视觉检查机构于所述缸套的端面上方平面内并排设置，所述第三视觉检查机构与所述第一视觉检查机构按需移动至所述缸套的端面上方。

优选地，所述第一检查工位包括于缸套上方平行于所述轴线移动设置的调整座，所述第三视觉检查机构与所述第一视觉检查机构在所述调整座上移动设置。

优选地，所述翻转机构包括能够分置于缸套两侧且在相对收拢时夹紧缸套的夹持臂，夹持臂设置在旋转座上，旋转座能够绕垂直于轴线的旋转轴旋转，所述旋转座平行于所述轴线移动设置。

优选地，所述第一视觉检查机构同时用于获取所述缸套的端面的图像。

优选地，所述第二检查工位包括与缸套同轴设置的用于支撑缸套的支撑座，所述支撑座能够绕轴线转动。

优选地，所述第二检查工位包括激光检查机构，所述激光检查机构置于所述缸套的侧面，所述激光检查机构向缸套的外壁发射激光束并接收。

优选地，所述激光检查机构沿平行于轴线方向移动设置。

优选地，所述第二检查工位包括移动机构，移动机构设置于所述支撑座的上方，且具有沿轴线与输送路径方向的移动自由度。

优选地，所述移动机构在支撑座上方沿输送路径方向并置两组。

本实用新型的外观检查设备通过第一检查工位与第二检查工位处的多组视觉检查机构的配合实现了缸套的全部外观面的外观检查，可以避免对缸套个别表面的漏检。因此能够提高缸套的外观检查的检出率，保证成品质量。而且，本外观检查设备还可以增加激光检查机构来弥补外壁视觉检查的不足，保证外壁缺陷的检出率，从而保证成品质量。

附图说明

图1为本实用新型的外观检查设备的布局示意图；

图2为本实用新型的外观检查设备的具体实施例的整体结构示意图；

图3为本实用新型的第一检查工位1A处的整体检查结构的示意图；

图4为本实用新型的第二检查工位1B处的整体结构的示意图；

图5为本实用新型的检查设备1的含第三视觉检查机构13的示意图。

图中，

1:检查设备F:输送路径W:缸套O:轴线1A:第一检查工位1B:第二检查工位11:第一视觉检查机构12:翻转机构13:第三视觉检查机构14:调整座21:第二视觉检查机构22:支撑座121:夹持臂122:旋转座123:移动座231:升降座23:激光检查机构24:移动机构111:第一光源131:第三光源211:第二光源31:防护罩

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明，在本说明书中，附图尺寸比例并不代表实际尺寸比例，其只用于体现各部件之间的相对位置关系与连接关系，名称相同或标号相同的部件代表相似或相同的结构，且仅限于示意的目的。

图1是本实用新型的外观检查设备的布局示意图。缸套W途经检查设备1内部的输送路径F从检查设备1的入口进入，然后自检查设备1的出口输出。在此基础上，在输送路径F上分别设置第一检查工位1A以及第二检查工位1B。其中的第一检查工位1A用于对缸套W的内壁以及端面进行检查，其中的第二检查工位1B用于对缸套W的外壁进行检查。一般而言，对第一检查工位1A与第二检查工位1B在输送路径F上设置的先后顺序不做特殊要求，可以按需选择。输送路径F仅仅表示缸套W在检查设备1内的移动轨迹，而不表示该轨迹上作用于缸套W移动的机械实体，换言之，不论是使用输送带，亦或是机械臂等实现缸套W沿输送路径F的位移均可以接受。

为了实现对缸套W的全部端面的外观检查，第一检查工位1A处可设置能够沿缸套W轴线移动的第一视觉检查机构11来在缸套W处于周向静止(不发生旋转)的情况下取得缸套W的端面以及内壁的图像。而为了实现对缸套W的外表面的完整覆盖，第一检查工位1A处仍可设置用于调转缸套W的端部取向的翻转机构12。在第一视觉检查机构11完成初次外观检查的情况下，翻转机构12调转缸套W的端部取向，并在此基础上由翻转机构12完成第二次外观检查。第二检查工位1B处设置第二视觉检查机构21用于对缸套W的外壁进行检查。通过翻转检测方案实现对缸套W的两端面的检查，配合第一检查工位1A以及第二检查工位1B对于缸套W的内壁以及外壁的检查即可实现对缸套W的全部外表面的覆盖式检查。由于第一检查工位1A与第二检查工位1B之间几乎不存在先后关联，因此两者在输送路径F上配置的先后顺序应当是可以灵活调整的，并不限于下文实施例中已经指出的将第二检查工位1B置于第一检查工位1A下游的技术方案。

图2示出了上述技术方案下，外观检查设备的一个具体实施例的整体结构。该实施例中，第一检查工位1A设置于第二检查工位1B的沿输送路径F的上游，即缸套W沿输送路径F输送时，总是先经过第一检查工位1A再经过第二检查工位1B，这是优选的设计方案。设计该方案主要基于两点。一是鉴于第一检查工位1A处为了覆盖两端面以及内壁检测，设置了翻转机构12，翻转机构12通常情况下通过夹持缸套W的外壁然后翻转180度使得缸套W的端面调转方向，这要求翻转机构12不仅直接接触缸套W的外壁且需要对外壁施加一定的接触力，偶发情况下，翻转机构12上的异物可能造成缸套W的外壁表面不良，因此第二检查工位1B设置在第一检查工位1A的下游可以检出可能由第一检查工位1A的翻转机构12在检查过程中造成的不良。二是，在一些实施例中缸套W沿输送路径F的输送过程中，可以部分地通过支撑座22实现，支撑座22需要夹持缸套W输送，当支撑座22夹持缸套W的外壁时同样可能因为偶发原因产生外壁不良。

图3示出了第一检查工位1A处的整体检查结构的示意图。在第一检查工位1A处，缸套W处于输送路径F上的特定位置，在该位置配置能够沿缸套W的轴线O移动的第一视觉检查机构11用于缸套W的端面以及内壁的视觉检查。一般而言，缸套W在输送路径F是以站立姿态进入，这意味着，第一视觉检查机构11大体上应该是以升降方式移动的。在该方案中第一视觉检查机构11的升降设计是必要的，原因在于第一视觉检查机构11通过随轴线O的方向伸入缸套W的内腔中，可以在有效景深内逐步获取缸套W内壁不同高度处的环形影像，当然也可以包括缸套W此时正对第一视觉检查机构11的端面的影像，因此通过第一视觉检查机构11在升降过程中逐步获取缸套W的影像就可以对缸套W端面以及内壁进行检查。举例而言，如果第一视觉检查机构11的有效景深为20mm，即在特定焦深处20mm的区间内的成像质量可以保证后续视觉检查系统的准确率下，对于总高为156mm的缸套而言，这需要第一视觉检查机构11步进6-7次，并在每一次步进周期中获取一帧影像。此外，考虑到缸套W的端面与缸套W的内壁的光照情况以及空间取向实际是不同的，因而用于第一视觉检查机构11成像的相机设置未必非常适用于缸套W端面图像的取得，因此不排除在第一检查工位1A另外设置第三视觉检查机构13用于对缸套W的端面的独立成像。当设置第三视觉检查机构13时，第三视觉检查机构13应当在成像时移动至缸套W上方的特定高度。为了实现这样的设置，第三视觉检查机构13与第一视觉检查机构11可以在缸套W的上方某一平面内并排设置，通过移动机构将第一视觉检查机构11与第三视觉检查机构13按需移动至缸套W的端面上方。第三视觉检查机构13一般不需要沿轴线O升降，在该方向上其可以是固设的，不过升降设置不影响其功能的实现，只要成像时能够移动至指定高度。基于上述讨论，第三视觉检查机构13与第一视觉检查机构11可以移动设置在缸套W上方的调整座14上，并将调整座14配置为可沿轴线O平行的方向移动，即为第一视觉检查机构11与第三视觉检查机构13提供了两自由度，其中沿轴线O轴线的自由度主要是用于第一视觉检查机构11逐帧拍照。

翻转后，至少可以通过移动第三视觉检查机构13实现对缸套W的另一端面的外观影像的获取，并据此判断表面是否存在不良缺陷。当然进一步的提升内壁检测准确率的检测方法需要在前述方法上改进。完全可以在翻转前第一视觉检查机构11进行内壁图像获取时减少下降高度与所得的成像帧数量，并将剩余的待成像的内壁部分在翻转后再次交由第一视觉检查机构11处理。即如果仍以第一视觉检查机构11的有效景深为20mm，缸套总高为156mm为例，可以在翻转前仅下降4次，覆盖缸套W内壁的上半部分，在翻转后，控制第一视觉检查机构11重新下降4次，覆盖缸套W翻转后内壁的上半部分，即翻转前的上半部分，以实现对内壁的完整覆盖式检查。这至少有利于改善在第一视觉检查机构11进行内壁成像时的光照条件，从而改善成像质量，提高检查准确率。上述方案中，第一视觉检查机构11仅需要具有沿轴线O的移动方向而深入缸套W的内腔，但这并不要求第一视觉检查机构11必须与轴线O共线，当然设置第一视觉检查机构11与轴线O共线显然是该构思下的优选方案，因为这可以保证翻转机构12的视觉感应器，比如镜头，同缸套W的内壁的距离一致而保证内壁同一高度处的各处的成像质量。

第一检查工位1A还设置有翻转机构12，图3示出了翻转机构12的一个实施例，其包括能够分置于缸套W两侧且在相对收拢时夹紧缸套W的夹持臂121，夹持臂121设置在旋转座122上，旋转座122可以绕垂直于轴线O的旋转轴旋转，通过控制旋转座122旋转180度即可实现缸套W的两端面的反转。考虑到避免与缸套W在输送路径F上的移动干涉，且保证缸套W旋转时端面不与支撑面等摩擦与接触，避免造成不良，旋转座122可置于移动座123上，仅在需要翻转时，进入缸套W的两侧，其他时间退出输送路径F区域。而在翻转时，可控制旋转座122远离输送路径F再进行翻转，在翻转后复位将缸套W置于输送路径F上的原位置，来规避翻转过程中缸套W与支撑件等的接触与摩擦，避免外观不良的产生。移动座123优选沿平行于轴线O的方向设置，使得旋转座122能够沿平行于轴线O的方向升降。

图4示出了第二检查工位1B处的整体结构的示意图。第二检查工位1B处包括用于获取缸套W的外壁图像的第二视觉检查机构21。实现缸套W的外壁外观检查，无法通过缸套W与第二视觉检查机构21之间的位置相对固定实现，因此第二视觉检查机构21设置在缸套W的侧面，且配置为同缸套W之间相对周向转动。在该方案下，第二视觉检查机构21与缸套W具体哪一者相对于工作台转动，或者是两者均转动，均可以按需确定。优选如图4所示，在第二检查工位1B处缸套W处于输送路径F上的特定位置设置支撑座22来驱动检查设备1周向旋转，支撑座22绕缸套W的轴线O转动实现缸套W绕轴线O转动，这可以避免第二视觉检查机构21等附属机构的转动设置，仅需支撑座22的同轴转动而简化运动机构设计。在相对旋转过程中，控制第二视觉检查机构21间隔成像即可实现对缸套W的外壁的覆盖检查，这只需要保证翻转机构12每次成像的有效区域可以覆盖缸套W的外端面即可，即使成像的有效区域之间重叠也是可以接受的。

进一步而言，还可以在缸套W的侧面设置同第二视觉检查机构21类似地设置激光检查机构23来获取缸套W的外壁的轮廓起伏。激光检查机构23设置为向缸套W的外壁发射激光束并接收，并与缸套W之间保持周向相对转动。在上述激光检查机构23驱动缸套W绕轴线O转动的情况下，意味着激光检查机构23可以周向固定设置。激光检查机构23发射的激光束一般是沿轴线O方向扩展的扇面，因此在缸套W旋转的情况下，激光束本体沿外壁母线方向延伸，并在缸套W转动时逐步沿周向扫过外壁实现对缸套W的外壁的覆盖，激光检查机构23通过接收缸套W反射的激光束分布可以反演出缸套W的轮廓数据，从而确定缸套W外壁的尺寸形貌，找出局部尺寸不良的产品，从而找出一些光学特征不明显的凹坑、起伏等外观缺陷，弥补视觉检查的不足。激光检查机构23使用现有的成熟产品，其通过接收激光分布反演轮廓数据的方法一般已经固化在设备硬件，而直接输出轮廓数据至上位机，因此如上的轮廓数据的采集方法不属于本方案的改进范围。事实上，激光检查机构23受限于硬件条件限制，一般是无法实现激光束的覆盖区域对缸套W的总高的覆盖的，因此激光检查机构23可以设置在沿轴线O平行方向设置的升降座231上，通过改变激光检查机构23在升降座231上的高度，配合每一高度上缸套W旋转至少一周实现激光检查对缸套W的外壁的覆盖。

缸套W首选通过输送带移转，然而由于支撑座22的存在，输送带必须在第二检查工位1B处断开而让位于支撑座22。因此在第二检查工位1B处还需要设置移动机构24实现缸套W从第二检查工位1B上游移入支撑座22，并在检查结束后移入第二检查工位1B下游。移动机构24可以是设置在支撑座22上方的沿输送路径F的两自由度的机械臂，两个自由度分别是沿输送路径F以及沿轴线O的移动自由度。机械臂在上游夹持缸套W，沿轴线O上升，移动至支撑座22上方，沿轴线O落下将缸套W定位放置于支撑座22上，使得缸套W的轴线O与支撑座22的转轴共线。检查结束，移动机构24同样经上升、向下游移动、下降，将缸套W送入下游输送带。优选地移动机构24可以在支撑座22上方沿输送路径F方向并置两组，两组移动机构24共用移动机构。工作时，两者同步运行，一者用于自第二检查工位1B上游取件至支撑座22，一者用于从支撑座22收件入第二检查工位1B下游，提高移转效率。

对于第一视觉检查机构11、翻转机构12与第二视觉检查机构21通常需要配置对应的第一光源111、第三光源131与第二光源211改善局部的光照条件来保证成像质量，第一光源111与第三光源131可以是设置在第一检查工位1A的缸套W上方的平面光源，第二光源211一般是环绕第二视觉检查机构21设置的弧面光源。弧形部分柱面的轴线与缸套W的轴线O同轴。鉴于避免外部光照对视觉检查设备的成像的影响，检查设备1还优选设置有防护罩31，用于基本隔离第一视觉检查机构11、翻转机构12与第二视觉检查机构21所在的工作空间与外界之间的光照影响，保证检查设备1内的视觉检查的成像质量，图5示出了包括防护罩31的检查设备1的示意图。

上述内容仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种外观检查设备，缸套(W)途经外观检查设备的内部沿输送路径(F)输送，其特征在于，包括在输送路径(F)途经处分别设置的第一检查工位(1A)以及第二检查工位(1B)；

所述第一检查工位(1A)包括第一视觉检查机构(11)以及翻转机构(12)，所述第一视觉检查机构(11)可平行于缸套(W)的轴线(O)移动，第一视觉检查机构(11)至少用于获取缸套(W)的内壁图像；所述翻转机构(12)能够夹持缸套(W)并反转缸套(W)的端面方向；

所述第二检查工位(1B)包括第二视觉检查机构(21)，所述第二视觉检查机构(21)置于所述缸套(W)的侧面，且与缸套(W)之间相对转动，用于获取所述缸套(W)的外壁图像。

2.如权利要求1所述的外观检查设备，其特征在于，所述第一检查工位(1A)还包括第三视觉检查机构(13)，第三视觉检查机构(13)与所述第一视觉检查机构(11)于所述缸套(W)的端面上方平面内并排设置，所述第三视觉检查机构(13)与所述第一视觉检查机构(11)按需移动至所述缸套(W)的端面上方。

3.如权利要求2所述的外观检查设备，其特征在于，所述第一检查工位(1A)包括于缸套(W)上方平行于所述轴线(O)移动设置的调整座(14)，所述第三视觉检查机构(13)与所述第一视觉检查机构(11)在所述调整座(14)上移动设置。

4.如权利要求1-2任一项所述的外观检查设备，其特征在于，所述翻转机构(12)包括能够分置于缸套(W)两侧且在相对收拢时夹紧缸套(W)的夹持臂(121)，夹持臂(121)设置在旋转座(122)上，旋转座(122)能够绕垂直于轴线(O)的旋转轴旋转，所述旋转座(122)平行于所述轴线(O)移动设置。

5.如权利要求1所述的外观检查设备，其特征在于，所述第一视觉检查机构(11)同时用于获取所述缸套(W)的端面的图像。

6.如权利要求1所述的外观检查设备，其特征在于，所述第二检查工位(1B)包括与缸套(W)同轴设置的用于支撑缸套(W)的支撑座(22)，所述支撑座(22)能够绕轴线(O)转动。

7.如权利要求6所述的外观检查设备，其特征在于，所述第二检查工位(1B)包括激光检查机构(23)，所述激光检查机构(23)置于所述缸套(W)的侧面，所述激光检查机构(23)向缸套(W)的外壁发射激光束并接收。

8.如权利要求7所述的外观检查设备，其特征在于，所述激光检查机构(23)沿平行于轴线(O)方向移动设置。

9.如权利要求6所述的外观检查设备，其特征在于，所述第二检查工位(1B)包括移动机构(24)，移动机构(24)设置于所述支撑座(22)的上方，且具有沿轴线(O)与输送路径(F)方向的移动自由度。

10.如权利要求9所述的外观检查设备，其特征在于，所述移动机构(24)在支撑座(22)上方沿输送路径(F)方向并置两组。