CN206656692U - 一种气弹簧杆的多工位无损检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种气弹簧杆的多工位无损检测设备，包括机架及上位机控制系统，其特征在于，还包括用于对被检测气弹簧杆进行导向的导槽、用于把被检测气弹簧杆运送到该导槽内的上料机构、用于推动被检测气弹簧杆的推料机构、用于检测气弹簧杆尺寸的第一工位、用于检测气弹簧杆表面缺陷的第二工位、以及用于把合格和不合格气弹簧杆分选出来的分选出料机构。检测过程为自动化操作过程，检测效率高，检测的精度和稳定性均好。

Description

一种气弹簧杆的多工位无损检测设备

技术领域

本实用新型涉及自动化检测技术领域，尤其涉及一种气弹簧杆的多工位无损检测设备。

背景技术

气弹簧(gas spring)是一种可以起支撑、缓冲、制动、高度调节及角度调节等功能的配件。它在医疗设备、汽车、家具、纺织设备、加工行业等领域都得到了广泛地应用。高质量的气弹簧产品应具有良好的密封性(不滴漏) 、内阻小(压缩力小)且有足够的回弹力、适宜的回弹速度、足够的锁紧力等。因此对其弹簧质量要求很高。

在工业生产线上，为了满足生产速度和产品质量的要求，需要配合生产线上的各个流程做好外观、尺寸等性能指标的检测。现有的检测方法为人工手动检测。对于气弹簧杆这种参数多、外观缺陷不明显的对象来说，人工检测气弹簧杆表面缺陷是通过手摸、目视、光照反射、光照投影等方法进行检查。而人工检测气弹簧杆尺寸参数则采用传统“冶具式”测量，同一种型号的气弹簧杆尺寸检测需要约10套夹具进行测量，当测量不同尺寸类型的气弹簧活塞杆时，还需要设计不同的夹具。上述的手工检测方法效率低，并且冶具与产品间存在间隙，检测过程中会产生较大误差。

另外，在大批量工业生产过程中，采用人工检查产品的方法效率低且精度不高，容易误检漏检情况。

可见，现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种气弹簧杆的多工位无损检测设备，旨在解决现有的人工进行气弹簧杆尺寸和表面检测时效率较低，存在较大误差的问题。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种气弹簧杆的多工位无损检测设备，包括机架及上位机控制系统，其特征在于，还包括用于对被检测气弹簧杆进行导向的导槽、用于把被检测气弹簧杆运送到该导槽内的上料机构、用于推动被检测气弹簧杆的推料机构、用于检测气弹簧杆尺寸的第一工位、用于检测气弹簧杆表面缺陷的第二工位、以及用于把合格和不合格气弹簧杆分选出来的分选出料机构。

所述气弹簧杆的多工位无损检测设备，还包括竖直设置在机架上的两个导槽支柱、水平且相互平行地设置在导槽支柱上端的两根导槽滑轨；所述导槽由可滑动地套设于所述两根导槽滑轨上的若干个导槽块组成；所述每个导槽块上端沿所述导槽滑轨长度方向开设有一个的“V”形槽。

所述气弹簧杆的多工位无损检测设备，其中，所述上料机构包括位于导槽一侧的固定在机架上的上料板、以及设置于该上料板与导槽之间的用于把单根气弹簧杆运送到导槽中的升料机构；所述上料板倾斜设置，其外侧比内侧高，其内侧低于导槽的上端。

所述气弹簧杆的多工位无损检测设备，其中，所述推料机构包括水平设置在机架上的推料滑轨，该推料滑轨设置在导槽的与所述上料板相对的一侧，其长度方向与所述导槽滑轨平行；还包括可滑动地设置在推料滑轨上的推料块、设置在推料滑轨内用于带动所述推料块往复运动的推料皮带、以及用于驱动推料皮带运动的推料电机；所述推料电机通过第一皮带传动组件驱动推料皮带。

所述气弹簧杆的多工位无损检测设备，其中，所述第一工位包括水平设置于机架上的Y轴滑轨、可滑动地设置在Y轴滑轨上的两个相机调整装置、设置于所述导槽正上方分别用于采集气弹簧杆铆端和螺纹端图像的第一相机和第二相机、以及可滑动地设置于导槽正下方的两个背景光源模块。

所述气弹簧杆的多工位无损检测设备，其中，第一相机和第二相机均为CCD工业相机，其镜头为远心镜头。

所述气弹簧杆的多工位无损检测设备，其中，所述每个背景光源模块均包括可滑动地设置于光源滑轨上的光源滑块、以及设置于光源滑块上端的背景光源；所述光源滑轨与所述导槽滑轨平行设置。

所述气弹簧杆的多工位无损检测设备，其中，所述背景光源为白色LED平行背光照明光源。

所述气弹簧杆的多工位无损检测设备，其中，所述第二工位包括与被检测气弹簧杆同轴设置的环形光源、用于采集气弹簧杆表面图像信息的若干个第三相机、以及用于把第三相机固定在机架上的第三相机连接架；所述第三相机沿所述环形光源圆周方向均匀设置。

所述气弹簧杆的多工位无损检测设备，其中，所述分选出料机构包括可转动地设置在机架上的分选导槽、设置于该分选导槽两侧的出料板、以及用于驱动分选导槽转动的分选电机；所述分选电机通过第二皮带传动组件带动分选导槽转动；所述每个出料板均倾斜设置，其内侧高于外侧。

有益效果：

本实用新型提供的一种气弹簧杆的多工位无损检测设备，利用机器视觉检测技术，实现了对生产线上的气弹簧杆杆尺寸及表面缺陷的非接触无损自动检测，整个检测过程为自动化操作过程，检测效率高，检测的精度和稳定性均能够得到很好的保障，相对于传统的多工位检测，节省了空间，减少了设备成本，提高了工作效率。

附图说明

图1为本实用新型提供的气弹簧杆的多工位无损检测设备的正向立体结构示意图，图中显示了从左前方看到的设备结构。

图2为本实用新型提供的气弹簧杆的多工位无损检测设备的背向立体结构示意图，图中显示了从左后方看到的设备结构。

图3为本实用新型提供的气弹簧杆的多工位无损检测设备的背向立体结构示意图，图中显示了从右前方看到的设备结构。

图4为图2中S部分的局部放大图。

图5为本实用新型提供的气弹簧杆的多工位无损检测设备中，升料机构的原理图，图中显示的是升料机构的初始状态。

图6为本实用新型提供的气弹簧杆的多工位无损检测设备中，升料机构的原理图，图中显示的是升料机构工作状态。

图7为图1中C部分的局部放大图。

图8为本实用新型提供的气弹簧杆的多工位无损检测设备中，相机调整装置的结构示意图。

图9为图3中F部分的局部放大图。

图10为本实用新型提供的气弹簧杆的多工位无损检测设备中，分选出料机构的结构示意图。

图11为本实用新型提供的气弹簧杆的多工位无损检测设备的系统框图。

具体实施方式

本实用新型提供一种气弹簧杆的多工位无损检测设备，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1、2和3，本实用新型提供一种气弹簧杆的多工位无损检测设备，包括机架10及上位机控制系统A10。其中，其机械部分结构还包括：用于对被检测气弹簧杆进行导向的导槽200、用于把被检测气弹簧杆运送到该导槽内的上料机构100、用于推动被检测气弹簧杆的推料机构300、用于检测气弹簧杆尺寸的第一工位400、用于检测气弹簧杆表面缺陷的第二工位500、以及用于把合格和不合格气弹簧杆分选出来的分选出料机构600。

请参阅图1-6，所述气弹簧杆的多工位无损检测设备，还包括竖直设置在机架上的两个导槽支柱210、水平且相互平行地设置在导槽支柱上端的两根导槽滑轨220；所述导槽200由可滑动地套设于所述两根导槽滑轨上的若干个导槽块230组成；所述每个导槽块上端沿所述导槽滑轨220长度方向开设有一个的“V”形槽。被检测气弹簧杆将放置于所述“V”形槽内。

请参阅图1-6，所述上料机构100包括位于导槽200一侧的固定在机架上的上料板110、以及设置于该上料板与导槽200之间的用于把单根气弹簧杆运送到导槽中的升料机构120；所述上料板110倾斜设置，其外侧比内侧高（内侧是指靠近导槽的一侧，外侧是指远离导槽的一侧），其内侧低于导槽200的上端。具体的，所述升料机构120包括用于把单根气弹簧杆运送到导槽中的升料板121、以及两个用于驱动该升料板上下运动的升料气缸122；所述升料板的上端面为外侧比内侧高的斜面，其厚度仅能容纳一根气弹簧，优选的，其厚度为气弹簧杆半径的1.3～2.3倍，既能保证只有一根气弹簧杆能被升料板推动，又保证了气弹簧杆上升过程具有足够的稳定性，不会掉落。

上料过程如下：生产线皮带把待检测气弹簧杆运送到上料板110中，此时升料板121的上端面外侧与上料板内侧齐平（如图5所示），然后升料气缸122把升料板121推动上升，同时推动一根气弹簧杆上升，直到升料板的上端面内侧与导槽200上端侧边齐平后（如图6所示），该气弹簧杆在重力作用下滚进导槽内，然后升料板121复位，上料板110中的气弹簧杆在重力作用下向内侧滚动进入升料板121上端面，完成一次上料。

请参阅图1、2、7，所述推料机构300包括水平设置在机架10上的推料滑轨310，该推料滑轨设置在导槽200的与所述上料板110相对的一侧，其长度方向与所述导槽滑轨220平行；还包括可滑动地设置在推料滑轨上的推料块320、设置在推料滑轨310内用于带动所述推料块320往复运动的推料皮带（图中没画）、以及用于驱动推料皮带运动的推料电机330；所述推料电机330通过第一皮带传动组件340驱动推料皮带；所述推料块320包括可滑动地设置于推料滑轨310上的推料块本体321、设置于推料块本体上端并向导槽200方向伸展的推杆座322、以及设置在推杆座下方并可在所述“V”形槽中运动的推杆323；所述推杆通过两根连接杆324与推杆座连接。工作时，所述推杆把被检测气弹簧杆从第一工位沿导槽推送到第二工位直到进入分选出料机构。

在本实施例中，请参阅图1、4、8，所述第一工位400包括水平设置于机架上的Y轴滑轨410、可滑动地设置在Y轴滑轨上的两个相机调整装置420、设置于所述导槽200正上方分别用于采集气弹簧杆铆端和螺纹端图像的第一相机430和第二相机440、以及可滑动地设置于导槽200正下方的两个背景光源模块450。所述第一相机和第二相机均为CCD工业相机，其镜头为远心镜头。

所述Y轴滑轨与所述导槽200长度方向平行；所述每个相机调整装置420包括套设于Y轴滑轨410上的调整滑块421、可滑动地设置于该调整滑块上的Z轴滑动架422、水平设置于Z轴滑动架上的X轴滑轨423、以及可滑动地设置于X轴滑轨上的相机支架424；所述Z轴滑动架422通过Z轴微调丝杆425驱动其沿Z向移动；所述相机支架424通过X轴微调丝杆（图中没画）驱动其沿X方向移动；所述用于安装第二相机440的调整滑块通过Y轴微调丝杆426驱动其沿Y方向移动，该Y轴微调丝杆穿过另一个调整滑块上的光孔与固定在机架10上的调整转盘427连接。此处规定，沿导槽200长度方向为Y向、水平垂直于Y向的方向为X向，Z向与X向、Y向形成右手坐标系。

请参阅图2、4，所述每个背景光源模块450均包括可滑动地设置于光源滑轨451上的光源滑块452、以及设置于光源滑块上端的背景光源453；所述光源滑轨与所述导槽滑轨220平行设置。优选的，所述背景光源为白色LED平行背光照明光源，有利于提高图像处理的准确性。

进行尺寸检测前，需要先建立测量坐标系，并标定图像像素长度与实际长度的比例关系，具体方法如下：在导槽200中放置一根标准圆柱杆，该圆柱杆的长度与气弹簧杆长度相同，调整第一相机和第二相机的位置，使它们分别对准标准圆柱杆的两端，同时调整两个背景光源453的位置使其分别正对第一相机和第二相机，把相机与背景光源之间的导槽块230移开留出通光位置；采集两端图像后，采用标准圆柱杆的投影截面（矩形）建立两个CCD的坐标系，保证该坐标系的横轴与图像中轴重合、坐标原点分别在端面处；再通过标准圆柱杆的尺寸和两个相机采得图像的尺寸（像素点数）可以确定两个坐标系与实际长度之间的映射关系。

检测时第一相机和第二相机位置不动，分别采集气弹簧杆螺纹端和铆端图像，上位机控制系统对采得图像进行滤波处理、图像分割、并利用边缘检测算法把测量区域从背景中分离出来，通过直接测量可以得到到气弹簧杆的螺纹长度、行程、螺纹直径、螺纹底径、铆端长度、铆端外径等参数（这些参数分布在气弹簧杆两端，可以直接测量得到），气弹簧杆的总长可以通过标准圆柱杆长度以及端面在两个坐标中的坐标值计算得到。

进一步的，所述第二工位500包括与被检测气弹簧杆同轴设置的环形光源510、用于采集气弹簧杆表面图像信息的若干个第三相机520、以及用于把第三相机固定在机架上的第三相机连接架530。所述环形光源均匀照射所述第三相机的图像采集区域。所述第三相机沿所述环形光源圆周方向均匀设置。优选的，所述第三相机为4个，相邻两个第三相机间隔90°。

由于气弹簧杆工件的轴向长度较长，第三相机能够采集的数据图像区域存在着宽度的限制。因此，在较佳实施例中，所述推料机构300步进式推进待检测气弹簧杆工件， 4个第三相机逐次的采集对应的预定气弹簧杆工件的轴向长度的圆周表面图像，直至整个气弹簧杆工件的圆周表面图像均采集完毕。具体的，所述预定的轴向长度为10mm。即每次都采集气弹簧杆工件10mm长的表面图像，最终得到完整的圆周表面图像，并通过上位机控制系统进行判断。

上位机控制系统对采得图像的分析处理及检测缺陷的过程如下：首先在上位机控制系统储存合格工件表面图像作为标准模板，对实际采集到的图像进行ROI定位，然后对ROI图像进行图像平滑、图像增强、图像二值化，之后对二值化图像进行连通域分析，再通过计算连通区域的面积、轮廓长度的最大值以及粒子个数来判断是否存在各种缺陷(表面刮痕、掉漆、锈蚀、斑点、裂纹等)，获得产品是否合格的结果。

具体的，所述分选出料机构600包括可转动地设置在机架10上的分选导槽610、设置于该分选导槽两侧的出料板620、以及用于驱动分选导槽转动的分选电机（图中没画）；所述分选电机通过第二皮带传动组件630带动分选导槽转动，当产品为合格品时，选电机正转使产品从分选导槽进入其中一侧的出料板，当产品为不合格品时，选电机反转使产品从分选导槽进入另一侧的出料板；所述每个出料板均倾斜设置，其内侧高于外侧，其外侧可设置生产线的传送带，当产品进入出料板后会在重力作用下自动落在传送带上并运送到各自的储存区。

优选的，所述出料板620包括设置于分选导槽610一侧的第一出料板621、设置于分选导槽另一侧的第二出料板622、设置于第一出料板下方的第三出料板623、以及设置于第二出料板下方的第四出料板624；所述第一出料板621以及第二出料板622与分选导槽610之间均可转动地设置有筛选板640，每个筛选板均由一个设置在机架上的分料气缸650驱动。上位机控制系统根据产品的缺陷情况控制筛选板的打开或闭合，使产品按照缺陷类型分四个区域存放，如：第一出料板用于放置合格产品，第二出料板用于放置有裂纹的不合格产品，第三出料板用于放置尺寸不合格产品，第四出料板用于放置表面有缺陷的不合格产品。

如图11所述，所述上位机控制系统A10包括工业级计算机A11，其通过1394总线分别与第一工位和第二工位的相机模块连接，传输图像数据。所述上位机控制系统A10通过485总线与PLC（可编程逻辑控制器）控制器通信连接，通过PLC控制器A12控制各个机构的动作执行，输出相应的触发信号，运动控制信号，位置进料信号或者分选结果信号等，与上述机械结构装置相配合，完成气弹簧杆工件的自动化检测。

综上所述，上述自动检测设备能够进行气弹簧杆杆尺寸及表面缺陷自动检测，通过相机调节装置调整相机模块位置，以适用于对不同尺寸的气弹簧杆杆进行自动检测。其取代了原来可靠性低、效率低的人工检测，使原来复杂的检测过程能在一台检测设备自动完成。相对于传统的人工检测方法，提高了检测精度、检测效率、降低了人工成本。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种气弹簧杆的多工位无损检测设备，包括机架及上位机控制系统，其特征在于，还包括用于对被检测气弹簧杆进行导向的导槽、用于把被检测气弹簧杆运送到该导槽内的上料机构、用于推动被检测气弹簧杆的推料机构、用于检测气弹簧杆尺寸的第一工位、用于检测气弹簧杆表面缺陷的第二工位、以及用于把合格和不合格气弹簧杆分选出来的分选出料机构。

2.根据权利要求1所述气弹簧杆的多工位无损检测设备，其特征在于，还包括竖直设置在机架上的两个导槽支柱、水平且相互平行地设置在导槽支柱上端的两根导槽滑轨；所述导槽由可滑动地套设于所述两根导槽滑轨上的若干个导槽块组成；所述每个导槽块上端沿所述导槽滑轨长度方向开设有一个的“V”形槽。

3.根据权利要求2所述气弹簧杆的多工位无损检测设备，其特征在于，所述上料机构包括位于导槽一侧的固定在机架上的上料板、以及设置于该上料板与导槽之间的用于把单根气弹簧杆运送到导槽中的升料机构；所述上料板倾斜设置，其外侧比内侧高，其内侧低于导槽的上端。

4.根据权利要求3所述气弹簧杆的多工位无损检测设备，其特征在于，所述推料机构包括水平设置在机架上的推料滑轨，该推料滑轨设置在导槽的与所述上料板相对的一侧，其长度方向与所述导槽滑轨平行；还包括可滑动地设置在推料滑轨上的推料块、设置在推料滑轨内用于带动所述推料块往复运动的推料皮带、以及用于驱动推料皮带运动的推料电机；所述推料电机通过第一皮带传动组件驱动推料皮带。

5.根据权利要求2所述气弹簧杆的多工位无损检测设备，其特征在于，所述第一工位包括水平设置于机架上的Y轴滑轨、可滑动地设置在Y轴滑轨上的两个相机调整装置、设置于所述导槽正上方分别用于采集气弹簧杆铆端和螺纹端图像的第一相机和第二相机、以及可滑动地设置于导槽正下方的两个背景光源模块。

6.根据权利要求5所述气弹簧杆的多工位无损检测设备，其特征在于，第一相机和第二相机均为CCD工业相机，其镜头为远心镜头。

7.根据权利要求5所述气弹簧杆的多工位无损检测设备，其特征在于，所述每个背景光源模块均包括可滑动地设置于光源滑轨上的光源滑块、以及设置于光源滑块上端的背景光源；所述光源滑轨与所述导槽滑轨平行设置。

8.根据权利要求7所述气弹簧杆的多工位无损检测设备，其特征在于，所述背景光源为白色LED平行背光照明光源。

9.根据权利要求1所述气弹簧杆的多工位无损检测设备，其特征在于，所述第二工位包括与被检测气弹簧杆同轴设置的环形光源、用于采集气弹簧杆表面图像信息的若干个第三相机、以及用于把第三相机固定在机架上的第三相机连接架；所述第三相机沿所述环形光源圆周方向均匀设置。

10.根据权利要求1-9任一项所述气弹簧杆的多工位无损检测设备，其特征在于，所述分选出料机构包括可转动地设置在机架上的分选导槽、设置于该分选导槽两侧的出料板、以及用于驱动分选导槽转动的分选电机；所述分选电机通过第二皮带传动组件带动分选导槽转动；所述每个出料板均倾斜设置，其内侧高于外侧。