專利名稱：微小異型件自動(dòng)檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及自動(dòng)檢測(cè)裝置，特別是非接觸光電式測(cè)量的自動(dòng)檢測(cè)裝置，具體講就是微小異型件自動(dòng)檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
在航空、航天、儀器、儀表、精密機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品中，常常有一些微小的異型件需要加工和檢測(cè)，這些微小異型件在產(chǎn)品中往往屬于關(guān)鍵件，其幾何尺寸均有嚴(yán)格的要求，有的對(duì)于表面缺陷以及粗糙度等指標(biāo)也有較高的要求。
對(duì)于異型件的檢測(cè)參數(shù)主要有表面缺陷、表面粗糙度、線性尺寸、母線幾何形狀等。目前國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)于微小異型件主要是采用落后的手工來(lái)檢測(cè)，通常由于異型件尺寸微小，有的零件長(zhǎng)度僅有幾毫米，大多數(shù)的零件長(zhǎng)度也不大于1厘米，人工手檢，也不好拿捏，檢測(cè)速度慢、效率低、誤差大、操作困難，而且檢驗(yàn)質(zhì)量一致性差，有時(shí)還能出現(xiàn)漏檢。就是有些企業(yè)自行開發(fā)一些檢測(cè)設(shè)備，也只能進(jìn)行單項(xiàng)檢測(cè)。單項(xiàng)檢測(cè)中也存在檢測(cè)精度不高和圖像分辨率低的問(wèn)題。例如在坦克及各類飛機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)中有一種零件叫閉氣塞，其外觀檢測(cè)需旋轉(zhuǎn)360°，由于被測(cè)件在工作臺(tái)上面是無(wú)規(guī)則的翻滾，極易出現(xiàn)部位漏檢；又如，對(duì)于端面直徑為φ1.8mm的零件，采用自制量具(卡板)測(cè)量，由于尺寸太小，很難操作，檢測(cè)準(zhǔn)確性差。對(duì)于零件的母線幾何形狀的錐度檢測(cè)是需要在50倍的投影儀放大后與標(biāo)準(zhǔn)樣件進(jìn)行對(duì)比，測(cè)量速度很慢，僅僅這一項(xiàng)參數(shù)的測(cè)量就需要2～3分鐘/件，而微小異型件的加工技術(shù)不斷提高，一種新的異型件產(chǎn)品，其加工技術(shù)能夠每分鐘生產(chǎn)35件，生產(chǎn)能力每天1.5萬(wàn)余件，而檢測(cè)速度按目前的檢測(cè)工藝，5000個(gè)零件需要8-9個(gè)人一周的時(shí)間，加工效率與檢測(cè)效率十分不協(xié)調(diào)，檢測(cè)環(huán)節(jié)嚴(yán)重地制約著產(chǎn)品的生產(chǎn)進(jìn)程和效率，落后的異型件檢測(cè)技術(shù)急待進(jìn)行研究和改善。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的構(gòu)思是以非接觸式測(cè)量技術(shù)為中心，由傳送定位機(jī)構(gòu)、檢測(cè)系統(tǒng)、控制柜、PLC控制系統(tǒng)、共同構(gòu)成的異型件自動(dòng)檢測(cè)裝置。解決工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)于微小異型零件的檢測(cè)困難，綜合了零件尺寸、表面缺陷和粗糙度的檢測(cè)，通過(guò)PLC的協(xié)調(diào)工作，使得各個(gè)參數(shù)的檢測(cè)可以一次完成，并可以實(shí)現(xiàn)零件的連續(xù)自動(dòng)檢測(cè)。
本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足以及現(xiàn)有檢測(cè)儀器存在的缺點(diǎn)，提供一種自動(dòng)進(jìn)行異型件關(guān)鍵尺寸、表面缺陷以及表面粗糙度的檢測(cè)與識(shí)別，能夠自動(dòng)地對(duì)微小異型件進(jìn)行綜合性參數(shù)檢測(cè)，在檢測(cè)的同時(shí)對(duì)被測(cè)件進(jìn)行自動(dòng)計(jì)數(shù)，自動(dòng)識(shí)別和紀(jì)錄，自動(dòng)剔除不合格產(chǎn)品，檢測(cè)自動(dòng)化程度高、識(shí)別準(zhǔn)確率高、檢測(cè)精度高，檢測(cè)速度快的微小異型件自動(dòng)檢測(cè)裝置。
下面對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型為非接觸式光電測(cè)量裝置，包括有計(jì)算機(jī)及外圍設(shè)備，控制柜，控制柜上安裝有控制按鈕和指示燈，控制柜置于地面或平面，為雙開門柜式結(jié)構(gòu)，控制柜的上面固定有工作平板。
本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)在于總裝置還包括有傳送定位機(jī)構(gòu)、檢測(cè)系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)，PLC及其擴(kuò)展模塊，傳送定位機(jī)構(gòu)的電機(jī)及驅(qū)動(dòng)模塊均安裝于控制柜內(nèi)，傳送定位機(jī)構(gòu)的抓取、傳送及定位部分和檢測(cè)系統(tǒng)均安裝于控制柜上面的工作平板上，傳送定位機(jī)構(gòu)的抓取、傳送及定位部分主要由振動(dòng)料斗組件、輸料通道、氣缸組件、機(jī)械手組件、轉(zhuǎn)動(dòng)載物平臺(tái)、分檢機(jī)構(gòu)和結(jié)果料箱組成，振動(dòng)料斗組件通過(guò)固定支架安裝于控制柜的一側(cè)，振動(dòng)料斗上設(shè)有螺旋狀的輸料通道，輸料通道的上端與導(dǎo)向管相貫相接，在輸料通道的上部設(shè)有排向剔除裝置，導(dǎo)向管的另一端直通氣缸組件的進(jìn)料臺(tái)，氣缸沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)將被測(cè)件送至氣缸組件的定位平臺(tái)上，由機(jī)械手逐步傳送到各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)并進(jìn)行二次定位，檢測(cè)點(diǎn)上設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)載物平臺(tái)，機(jī)械手組件在工作平板上間隔分布，機(jī)械手可以作90°～180°的轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)載物平臺(tái)均處在機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡的交叉點(diǎn)上，機(jī)械手的轉(zhuǎn)動(dòng)軸、轉(zhuǎn)動(dòng)載物平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的下部處在控制柜內(nèi)，受電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由控制系統(tǒng)控制，結(jié)果料箱有合格料箱和不合格料箱；檢測(cè)系統(tǒng)包括有尺寸檢測(cè)部分、表面缺陷檢測(cè)部分和表面粗糙度檢測(cè)部分，尺寸檢測(cè)部分、表面缺陷檢測(cè)部分直接與計(jì)算機(jī)相連，表面粗糙度檢測(cè)部分直接與PLC控制系統(tǒng)相連，計(jì)算機(jī)和PLC控制系統(tǒng)之間進(jìn)行信息通信，所有的檢測(cè)通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，存儲(chǔ)和顯示，完成對(duì)被測(cè)件的自動(dòng)檢測(cè)；尺寸檢測(cè)主要有照明光源、光學(xué)放大鏡頭和CCD相機(jī)，表面缺陷檢測(cè)主要有光學(xué)放大鏡頭、CCD相機(jī)、圖像采集卡和光源，CCD相機(jī)的數(shù)據(jù)線接計(jì)算機(jī)的圖像采集卡，為了消除雜光的干擾，采用主動(dòng)光源做背景，在CCD成像系統(tǒng)前加消除雜光的濾光系統(tǒng)，可使被測(cè)工件邊沿清晰，便于圖像處理，保證測(cè)量精度。表面粗糙度檢測(cè)主要有光纖傳感器、光學(xué)系統(tǒng)組件、光源和PLC控制系統(tǒng)，由光纖傳感器探測(cè)被測(cè)件的表面粗糙度，以模擬量的形式送入PLC，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)，使旋轉(zhuǎn)載物平臺(tái)可以旋轉(zhuǎn)以帶動(dòng)其上的被測(cè)件旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)360°無(wú)接觸檢測(cè)，PLC進(jìn)行分析處理后得到被測(cè)件表面粗糙度檢測(cè)數(shù)據(jù)并通過(guò)計(jì)算機(jī)顯示其結(jié)果。
對(duì)于微小異型件的檢測(cè)，一直困擾著本領(lǐng)域的技術(shù)人員，解決微小異型件的自動(dòng)和綜合參數(shù)的檢測(cè)是質(zhì)量保證的重要一環(huán)，也是微小異型件生產(chǎn)加工中的客觀需要。
在異型件的檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域里，首先沒有現(xiàn)成的、成套的檢測(cè)裝置可以購(gòu)買和使用，尤其是對(duì)微小異型零件檢測(cè)更加困難；就是企業(yè)自制的專用檢測(cè)裝置，也只能是輔助檢測(cè)或進(jìn)行單一項(xiàng)目或參數(shù)的檢測(cè)，如粗糙度的檢測(cè)，對(duì)于微小異型件的檢測(cè)目前還沒有一次性、連續(xù)地進(jìn)行綜合參數(shù)的自動(dòng)檢測(cè)裝置。
微小異型件往往是高科技產(chǎn)品中的關(guān)鍵零件，由于其形狀的不規(guī)則和復(fù)雜性，使得其自動(dòng)檢測(cè)很困難，本實(shí)用新型采用非接觸式測(cè)量方式，主要是利用數(shù)碼成像技術(shù)以及與光學(xué)放大系統(tǒng)相結(jié)合，CCD攝像技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)相結(jié)合，利用可編程控制器PLC及其擴(kuò)展模塊進(jìn)行統(tǒng)一控制整個(gè)裝置的協(xié)調(diào)工作，把被測(cè)物體的外形信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，再利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)所得到的圖像進(jìn)行處理和控制，解決了異型件形狀多變，不規(guī)則難于檢測(cè)的問(wèn)題。設(shè)置了簡(jiǎn)單易行，穩(wěn)定可靠的傳送定位機(jī)構(gòu)、隨機(jī)配合的檢測(cè)系統(tǒng)等，使被測(cè)件隨載物臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，可進(jìn)行360°無(wú)接觸檢測(cè)。整個(gè)裝置將對(duì)于微小異型件的諸多參數(shù)檢測(cè)化整為零，分步逐項(xiàng)進(jìn)行尺寸、表面缺陷、表面粗糙度圖像采集和數(shù)據(jù)處理，有機(jī)地解決了微小異型件傳送、定位、檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了微小異型件的一條龍參數(shù)自動(dòng)的檢測(cè)。
本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)還在于在每個(gè)機(jī)械手上均設(shè)有吸持器，在每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)載物平臺(tái)的下面設(shè)置有真空吸盤。
由于微小異型件零件不僅小，而且形狀不規(guī)則，在自動(dòng)檢測(cè)中存在零件不易固定和標(biāo)定的問(wèn)題，零件不能固定，檢測(cè)就無(wú)法進(jìn)行，為了確保準(zhǔn)確檢測(cè)，本實(shí)用新型采用了在每個(gè)機(jī)械手上均設(shè)有吸持器，在每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)載物平臺(tái)的下面設(shè)置有真空吸盤的技術(shù)方案，以使機(jī)械手能夠準(zhǔn)確抓取，當(dāng)機(jī)械手將被測(cè)件運(yùn)放至旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)上時(shí)，在真空吸盤的作用力下，被測(cè)件不會(huì)掉下載物臺(tái)或在臺(tái)上翻滾不止，也利于準(zhǔn)確地完成二次定位，消除了傳送失誤，為接下來(lái)的檢測(cè)作好準(zhǔn)備。
本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)還在于表面粗糙度檢測(cè)為雙路光纖測(cè)量系統(tǒng)。
采用兩套測(cè)量系統(tǒng)，其中測(cè)頭與被測(cè)表面保持垂直，測(cè)頭2與被測(cè)表面成20～55度夾角α。其測(cè)量過(guò)程是激光器發(fā)出的光束經(jīng)擴(kuò)束鏡變成具有一定孔徑的光束，該光束經(jīng)分光鏡分成兩路，一路透射到第一個(gè)測(cè)頭的發(fā)射光纖束，另一路經(jīng)反光鏡反射到第二個(gè)測(cè)頭中的發(fā)射光纖束，光線再經(jīng)發(fā)射光纖束照射到被測(cè)件表面，由被測(cè)件表面反射回來(lái)的光線，經(jīng)接收光纖束由光電探測(cè)器接收并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，兩路電信號(hào)經(jīng)除法器以比值(V0/Vα)的形式輸出，然后由計(jì)算裝置根據(jù)標(biāo)定的曲線方程計(jì)算出Ra值，同時(shí)顯示其數(shù)據(jù)。
這樣設(shè)置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便、快捷，測(cè)量精度高、范圍大，可對(duì)裝置進(jìn)行一次性標(biāo)定。另外，該方法輸出用的是兩套測(cè)量系統(tǒng)輸出的比值V0/Vα，這樣輸出為規(guī)范化無(wú)量綱參數(shù)，不受激光功率的影響，也不受表面反射率的影響，并且由于測(cè)頭安置角度不同，使得比值范圍拉大，因而處理速度比較快，靈敏度高。實(shí)現(xiàn)了快速檢測(cè)，保證了獲取圖像清晰，抗干擾能力強(qiáng)。
本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)還在于轉(zhuǎn)動(dòng)載物平臺(tái)為透光轉(zhuǎn)動(dòng)載物平臺(tái)。轉(zhuǎn)動(dòng)載物平臺(tái)如果是不透光的也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)微小異型件的粗糙度檢測(cè)，但是異型件有時(shí)是品種繁多，為了能更清晰地檢測(cè)其表面粗糙度，將轉(zhuǎn)動(dòng)載物平臺(tái)設(shè)置為透光轉(zhuǎn)動(dòng)載物平臺(tái)，有效解決了表面粗糙度檢測(cè)分辨率低的問(wèn)題，使得圖像更加清晰，方案簡(jiǎn)單而易行。
本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)還在于分檢機(jī)構(gòu)為撥叉式，結(jié)果料箱可以安裝于工作平板上，也可以安裝于控制柜的側(cè)面，與振動(dòng)料斗分置于控制柜兩側(cè)。采用撥叉式分檢機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。
本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)還在于分檢機(jī)構(gòu)為機(jī)械手，結(jié)果料箱安裝于機(jī)械手的軌跡上的不同點(diǎn)。
本實(shí)用新型采用了以非接觸式測(cè)量技術(shù)為中心，由圖像處理、檢測(cè)系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、異型件抓取輸送定位結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成的異型件自動(dòng)檢測(cè)裝置。針對(duì)小零件檢測(cè)困難，利用數(shù)碼成像技術(shù)以及與光學(xué)放大系統(tǒng)相結(jié)合，CCD攝像技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)相結(jié)合，利用可編程控制器PLC及其擴(kuò)展模塊進(jìn)行統(tǒng)一控制整個(gè)裝置的協(xié)調(diào)工作，把被測(cè)物體的外形信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，再利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)所得到的圖像進(jìn)行處理和控制。通過(guò)PLC的協(xié)調(diào)工作，使得零件尺寸、表面缺陷和粗糙度的的檢測(cè)可以在本實(shí)用新型上一次完成，并可以實(shí)現(xiàn)零件的連續(xù)自動(dòng)檢測(cè)。
由于微小異型件尺寸小、形狀復(fù)雜且品種繁多，如何實(shí)現(xiàn)異型件的自動(dòng)上料、排序及準(zhǔn)確可靠地移送，變得尤為關(guān)鍵。本實(shí)用新型采用振動(dòng)料斗上料、定向、載物臺(tái)真空吸附、機(jī)械手吸持抓取等措施，使得被測(cè)件能順利實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上料、定向、排序及準(zhǔn)確可靠移送。采用PLC控制系統(tǒng)對(duì)被測(cè)件的輸送、定位、檢測(cè)、抓取等環(huán)節(jié)按一定時(shí)序進(jìn)行控制。從而實(shí)現(xiàn)異型件的連續(xù)自動(dòng)檢測(cè)，一次完成零件尺寸、表面缺陷和粗糙度的檢測(cè)。能自動(dòng)剔除不合格產(chǎn)品，按合格與不合格自動(dòng)分檢檢測(cè)過(guò)的產(chǎn)品；能對(duì)檢測(cè)的零件自動(dòng)計(jì)數(shù)，使用方便、檢測(cè)精度高，檢測(cè)速度快，高分辨率，檢測(cè)范圍大。
經(jīng)實(shí)際試用和檢測(cè)，本實(shí)用新型應(yīng)能連續(xù)工作20小時(shí)以上，無(wú)故障工作時(shí)間累計(jì)2000小時(shí)以上；對(duì)于尺寸的數(shù)字檢測(cè)與識(shí)別數(shù)字檢測(cè)系統(tǒng)識(shí)別分辨率為8μm；對(duì)于微小異型件表面缺陷的檢測(cè)與識(shí)別識(shí)別零件表面劃傷、裂紋的寬度不小于20μm；識(shí)別零件表面銹蝕、夾雜、毛刺的最小幾何尺寸不小于20μm×20μm；粗糙度達(dá)到Ra0.1～12.5μm；檢測(cè)速率≥(12～16)件/min。檢測(cè)快捷，測(cè)量精度高。


圖1是本實(shí)用新型的組成示意圖；圖2是圖1的俯視圖；圖3是尺寸檢測(cè)部分和表面缺陷檢測(cè)部分圖像采集示意圖；圖4是表面粗糙度檢測(cè)中的雙路測(cè)量系統(tǒng)示意圖；圖5是某一被測(cè)件的零件尺寸圖；圖6是實(shí)施例4的組成示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行實(shí)施說(shuō)明實(shí)施例1具體的結(jié)構(gòu)和裝置如圖1所示，總裝置主要有傳送定位機(jī)構(gòu)、檢測(cè)系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)，PLC及其擴(kuò)展模塊，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其外圍設(shè)備。傳送定位機(jī)構(gòu)的步進(jìn)電機(jī)、齒輪機(jī)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)均安裝于控制柜內(nèi)，傳送定位機(jī)構(gòu)的抓取、傳送及定位部分和檢測(cè)系統(tǒng)均安裝于控制柜上面的工作平板上，傳送定位機(jī)構(gòu)的抓取、傳送及定位部分主要由振動(dòng)料斗組件、輸料通道、氣缸組件、機(jī)械手組件、轉(zhuǎn)動(dòng)載物平臺(tái)、分檢機(jī)構(gòu)和結(jié)果料箱組成，振動(dòng)料斗組件通過(guò)固定支架安裝于控制柜的一側(cè)，振動(dòng)料斗2上設(shè)有螺旋狀的輸料通道4，見圖2，輸料通道4的上端通過(guò)排向剔除裝置5與導(dǎo)向管6相接，剔除裝置5可以是一個(gè)卡子，也可以是一個(gè)卡槽，導(dǎo)向管6的另一端直通氣缸7組件的進(jìn)料臺(tái)，氣缸7沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)將被測(cè)件29送至氣缸組件的定位平臺(tái)上，定位平臺(tái)的端面設(shè)有光電開關(guān)10，以判斷此處被測(cè)件的有無(wú)狀態(tài)，若有，則被測(cè)件29由機(jī)械手逐步傳送到各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，檢測(cè)點(diǎn)上設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)載物平臺(tái)，再進(jìn)行二次定位。機(jī)械手組件在工作平板上間隔分布，機(jī)械手可以作90°～180°的轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)載物平臺(tái)均處在機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡的交叉點(diǎn)上，機(jī)械手的轉(zhuǎn)動(dòng)軸、轉(zhuǎn)動(dòng)載物平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的下部處在控制柜內(nèi)，由PLC控制系統(tǒng)控制驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，帶動(dòng)載物平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)。結(jié)果料箱有合格料箱、不合格料箱，或稱正品料箱、廢品料箱。檢測(cè)系統(tǒng)包括有尺寸檢測(cè)部分、表面缺陷檢測(cè)部分和表面粗糙度檢測(cè)部分，尺寸檢測(cè)部分、表面缺陷檢測(cè)部分的CCD相機(jī)數(shù)據(jù)線直接與計(jì)算機(jī)18相連，見圖3所示，表面粗糙度檢測(cè)部分直接與PLC控制系統(tǒng)23相連，計(jì)算機(jī)18和PLC控制系統(tǒng)23之間進(jìn)行信息通信，所有的檢測(cè)通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，存儲(chǔ)和顯示，完成被測(cè)件的自動(dòng)檢測(cè)；尺寸檢測(cè)主要有照明光源、光學(xué)放大鏡頭、CCD相機(jī)和調(diào)整架，表面缺陷檢測(cè)主要有光學(xué)放大鏡頭、CCD相機(jī)、調(diào)整架、圖像采集卡和光源，CCD相機(jī)的數(shù)據(jù)線接計(jì)算機(jī)的圖像采集卡，表面粗糙度檢測(cè)主要有光纖傳感器、光學(xué)系統(tǒng)組件22、調(diào)整架、光源和PLC控制系統(tǒng)23，光源由激光器31構(gòu)成，由光纖傳感器探測(cè)被測(cè)件的表面粗糙度，以模擬量的形式送入PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)主要由PLC模塊及其擴(kuò)展模塊構(gòu)成，振動(dòng)電機(jī)1及控制柜內(nèi)所有的被控件如步進(jìn)電機(jī)、機(jī)械手、汽缸7均與PLC控制系統(tǒng)23電信號(hào)相連。PLC控制系統(tǒng)23控制步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)，使旋轉(zhuǎn)載物平臺(tái)可以旋轉(zhuǎn)以帶動(dòng)其上的被測(cè)件旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)360°無(wú)接觸檢測(cè)，PLC控制系統(tǒng)23進(jìn)行分析處理后得到被測(cè)件表面粗糙度檢測(cè)數(shù)據(jù)并通過(guò)計(jì)算機(jī)18顯示其結(jié)果。
本裝置中的圖像采集卡、CCD相機(jī)、可編程控制器PLC及配件、計(jì)算機(jī)、激光器、光纖傳感器、光電探測(cè)器、零件轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)械手、電機(jī)、光學(xué)系統(tǒng)等均可以從市場(chǎng)購(gòu)買，控制柜、光源、振動(dòng)料斗組件、輸料通道、剔除裝置、轉(zhuǎn)動(dòng)載物平臺(tái)、調(diào)整架等，需要按照上述技術(shù)方案自行設(shè)計(jì)。通過(guò)常規(guī)裝置和工藝，均可加工完成，裝配、定位和檢測(cè)易于實(shí)現(xiàn)。
實(shí)施例2參見圖1，裝置的總體設(shè)置和機(jī)構(gòu)組成同實(shí)施例1，在工作平板上共安裝了三個(gè)機(jī)械手組件和設(shè)置了兩個(gè)檢測(cè)點(diǎn)。11為機(jī)械手完成從氣缸組件的定位平臺(tái)上，抓取被測(cè)件29，并傳送至第一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)載物平臺(tái)13上，并進(jìn)行定位，之后被測(cè)件29在此接受尺寸精度的檢測(cè)；19為機(jī)械手，完成將被測(cè)件29從第一檢測(cè)點(diǎn)向第二檢測(cè)點(diǎn)的傳送，第二檢測(cè)點(diǎn)對(duì)被測(cè)件29進(jìn)行表面缺陷檢測(cè)，同一位置上還要進(jìn)行表面粗糙度的檢測(cè)；機(jī)械手26將檢測(cè)過(guò)的被測(cè)件29分放于結(jié)果料箱，見圖2。為了準(zhǔn)確抓取與放穩(wěn)，在每個(gè)機(jī)械手上均設(shè)有吸持器12，在每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)載物平臺(tái)13的下面設(shè)置有真空吸盤14。轉(zhuǎn)動(dòng)載物平臺(tái)13設(shè)置為透光轉(zhuǎn)動(dòng)載物平臺(tái)。
實(shí)施例3參見圖2，裝置的總體設(shè)置、機(jī)構(gòu)組成以及準(zhǔn)抓、穩(wěn)放的技術(shù)方案同實(shí)施例2，分檢機(jī)構(gòu)為機(jī)械手26，結(jié)果料箱安裝于機(jī)械手的軌跡上的不同點(diǎn)，27為合格料箱，28為不合格料箱。
實(shí)施例4參見圖6，總體與結(jié)構(gòu)均同實(shí)施例2，分檢機(jī)構(gòu)為為撥叉式，當(dāng)機(jī)械手將被測(cè)件投放到撥叉41時(shí)，PLC控制系統(tǒng)會(huì)控制撥叉準(zhǔn)確投放。結(jié)果料箱安裝工作平板上。也可以安裝于控制柜的側(cè)面，與振動(dòng)料斗分置于控制柜兩側(cè)。
實(shí)施例5參見圖4，總體與結(jié)構(gòu)均同實(shí)施例3，表面粗糙度檢測(cè)為雙路光纖測(cè)量系統(tǒng)。采用雙路光纖測(cè)量系統(tǒng)，即由發(fā)射光纖束40、測(cè)頭36、接受光纖束35和光電探測(cè)器34組成光纖傳感器，由發(fā)射光纖束40、測(cè)頭39、接受光纖束35和光電探測(cè)器38組成光纖傳感器。其中測(cè)頭36與被測(cè)件29表面保持垂直，測(cè)頭39與被測(cè)件29表面所成夾角α為35度。其測(cè)量過(guò)程是激光器31發(fā)出的光束經(jīng)擴(kuò)束鏡32變成具有一定孔徑的光束，該光束經(jīng)分光鏡33分成兩路，一路透射到測(cè)頭36的發(fā)射光纖束40，光線再經(jīng)發(fā)射光纖束40照射到被測(cè)件29表面，由被測(cè)件29表面反射回來(lái)的光線，經(jīng)接收光纖束35由光電探測(cè)器34接收并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出V0，；另一路經(jīng)反光鏡37反射到測(cè)頭39中的發(fā)射光纖束40，光線再經(jīng)發(fā)射光纖束40照射到被測(cè)件29表面，由被測(cè)件29表面反射回來(lái)的光線，經(jīng)接收光纖束35由光電探測(cè)器38接收并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出Vα，兩路電信號(hào)送入PLC控制系統(tǒng)(23)計(jì)算出比值V0/Vα的形式輸出，然后根據(jù)標(biāo)定的曲線方程計(jì)算出Ra值，然后把Ra值送入計(jì)算機(jī)18顯示其數(shù)據(jù)。
本實(shí)用新型的整個(gè)檢測(cè)過(guò)程是首先啟動(dòng)振動(dòng)電機(jī)1，振動(dòng)電機(jī)1帶動(dòng)振動(dòng)料斗2的工作，將被測(cè)件隨機(jī)放入振動(dòng)料斗2中，開啟控制柜上的控制按鈕，啟動(dòng)信號(hào)會(huì)直接傳給PLC控制系統(tǒng)，PLC模塊和圖像處理單元開始工作。被測(cè)件29在振動(dòng)盤3中受離心力的作用下進(jìn)入輸料通道4，在輸料通道4的上部有排向剔除裝置5，如果被測(cè)件29如圖5所示，是一個(gè)一端大，一端小帶錐度的零件，剔除裝置5可以是一個(gè)卡槽，當(dāng)被測(cè)件大端方向朝前，可順利進(jìn)入導(dǎo)向管6，否則被測(cè)件重新掉入料斗中。有序的被測(cè)件經(jīng)導(dǎo)向管6排序在激振力的作用下進(jìn)入輸料通道4末端。為消除振動(dòng)力對(duì)工件定位的影響，同時(shí)，為方便工件準(zhǔn)確定位，利用一小型氣缸7將工件沿導(dǎo)軌8送至定位平臺(tái)9，并利用光電開關(guān)10檢測(cè)有無(wú)工件。此光電開關(guān)10確認(rèn)有工件時(shí)，機(jī)械手11在PLC控制系統(tǒng)23的控制下，用吸持器12將被測(cè)件29吸持并傳送到第一個(gè)透光的旋轉(zhuǎn)載物平臺(tái)13上，并通過(guò)機(jī)械手11上的吸持器12對(duì)被測(cè)件實(shí)行二次定位。為保證被測(cè)件在檢測(cè)過(guò)程中的平穩(wěn)性，在其下面設(shè)置有真空吸盤14，真空吸盤在一定的吸附壓力下將被測(cè)件固定在檢測(cè)位置上。在第一個(gè)透光的旋轉(zhuǎn)載物平臺(tái)13上，通過(guò)由照明系統(tǒng)15和CCD相機(jī)16(由CCD相機(jī)調(diào)整架17調(diào)整CCD相機(jī)位置)組成的第一檢測(cè)點(diǎn)獲取被測(cè)件的圖像數(shù)據(jù)，并把圖像數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)18并進(jìn)行圖像處理，在計(jì)算機(jī)顯示器上顯示出被測(cè)件29的幾何尺寸檢測(cè)結(jié)果。同時(shí)，將檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行記憶，以方便后續(xù)的正品、廢品分離。
進(jìn)行完尺寸檢測(cè)以后，機(jī)械手19在PLC控制系統(tǒng)23的控制下，用吸持器12將被測(cè)件29吸持到第二個(gè)透光的旋轉(zhuǎn)載物平臺(tái)13上，并通過(guò)機(jī)械手19上的吸持器12對(duì)被測(cè)件實(shí)行二次定位。為保證被測(cè)件在檢測(cè)過(guò)程中的平穩(wěn)性，在其下面同樣設(shè)置有真空吸盤14，真空吸盤在一定的吸附壓力下將被測(cè)件固定在檢測(cè)位置上。此時(shí)，在第二個(gè)透光的旋轉(zhuǎn)載物平臺(tái)13上完成如下的工作(一)、由照明系統(tǒng)20和CCD相機(jī)21(CCD相機(jī)21由CCD調(diào)整架17調(diào)整CCD相機(jī)21位置)組成的第二檢測(cè)點(diǎn)，被測(cè)件29的圖像經(jīng)過(guò)光學(xué)接收鏡頭及CCD相機(jī)21送入計(jì)算機(jī)18，進(jìn)行圖像處理從而獲得被測(cè)件表面缺陷的數(shù)據(jù)，并經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理在計(jì)算機(jī)顯示器上顯示出檢測(cè)結(jié)果。同時(shí)，將檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行記憶，以方便后續(xù)的正品、廢品分離。(二)、對(duì)被測(cè)件進(jìn)行粗糙度檢測(cè)，部分光學(xué)檢測(cè)22見附圖4，若被測(cè)件在前面的零件尺寸檢測(cè)合格，則計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將合格信號(hào)反饋給PLC控制系統(tǒng)23，以便驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)24帶動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)25，使透光旋轉(zhuǎn)載物平臺(tái)13上的被測(cè)件旋轉(zhuǎn)，每次可以以一個(gè)角度旋轉(zhuǎn)，以完成工件一周的掃描。若前面的零件尺寸檢測(cè)不合格，則該工位此次不工作。同樣，計(jì)算機(jī)18將紀(jì)錄和顯示粗糙度的檢測(cè)結(jié)果。
至此，被測(cè)件的三個(gè)被檢參數(shù)檢測(cè)完畢。若零件的三個(gè)被檢參數(shù)全部合格，則機(jī)械手26通過(guò)PLC控制系統(tǒng)23將其夾持到合格料箱27；若零件不合格，機(jī)械手26將其夾持到不合格料箱28。
幾何尺寸檢測(cè)的工作是參見圖3，幾何尺寸測(cè)量包括被測(cè)件高度、最大直徑和錐角尺寸等。被測(cè)件29的圖像經(jīng)光學(xué)放大鏡頭30放大后，由CCD相機(jī)16攝取被測(cè)件29圖像并送入計(jì)算機(jī)18的圖像采集卡進(jìn)行圖像采集，在計(jì)算機(jī)18中對(duì)采集到的圖像信息處理，得到被測(cè)件高度、最大直徑和錐角尺寸。
表面缺陷檢測(cè)，參見圖3，表面缺陷測(cè)量包括劃傷、銹蝕、毛刺、夾雜等。被測(cè)件29的圖像經(jīng)光學(xué)放大鏡頭30放大后，由CCD相機(jī)21攝取被測(cè)件圖像并送入計(jì)算機(jī)18圖像采集卡進(jìn)行圖像采集，在計(jì)算機(jī)18中對(duì)采集到的圖像信息進(jìn)行預(yù)處理，然后算出被測(cè)件圓周缺陷面積尺寸及位置。
權(quán)利要求1.一種微小異型件自動(dòng)檢測(cè)裝置，包括有計(jì)算機(jī)及外圍設(shè)備，控制柜，控制柜上安裝有控制按鈕和指示燈，控制柜置于地面或平面，為雙開門柜式結(jié)構(gòu)，控制柜的上面固定有工作平板，其特征在于總裝置還包括有傳送定位機(jī)構(gòu)、檢測(cè)系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)，傳送定位機(jī)構(gòu)的步進(jìn)電機(jī)、齒輪機(jī)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)均安裝于控制柜內(nèi)，傳送定位機(jī)構(gòu)的抓取、傳送及定位部分和檢測(cè)系統(tǒng)均安裝于控制柜上面的工作平板上，傳送定位機(jī)構(gòu)的抓取、傳送及定位部分主要由振動(dòng)料斗組件、輸料通道、氣缸組件、機(jī)械手組件、轉(zhuǎn)動(dòng)載物平臺(tái)、分檢機(jī)構(gòu)和結(jié)果料箱組成，振動(dòng)料斗組件通過(guò)固定支架安裝于控制柜的一側(cè)，振動(dòng)料斗(2)上設(shè)有螺旋狀的輸料通道(4)，輸料通道(4)的上端通過(guò)排向剔除裝置(5)與導(dǎo)向管(6)相接，導(dǎo)向管(6)的另一端直通氣缸組件(7)的進(jìn)料臺(tái)，氣缸沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)將被測(cè)件送至氣缸組件的定位平臺(tái)上，定位平臺(tái)邊上設(shè)有光電開關(guān)(10)以判斷此處被測(cè)件的有無(wú)狀態(tài)，被測(cè)件由機(jī)械手逐步傳送到各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)并進(jìn)行二次定位，檢測(cè)點(diǎn)上設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)載物平臺(tái)，機(jī)械手組件在工作平板上間隔分布，機(jī)械手可以作90°～180°的轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)載物平臺(tái)均處在機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡的交叉點(diǎn)上，機(jī)械手的轉(zhuǎn)動(dòng)軸、轉(zhuǎn)動(dòng)載物平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的下部及PLC控制系統(tǒng)處在控制柜內(nèi)，由PLC控制系統(tǒng)控制驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，帶動(dòng)載物平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)果料箱有合格料箱和不合格料箱；檢測(cè)系統(tǒng)包括有尺寸檢測(cè)部分、表面缺陷檢測(cè)部分和表面粗糙度檢測(cè)部分，尺寸檢測(cè)部分、表面缺陷檢測(cè)部分的CCD相機(jī)數(shù)據(jù)線直接與計(jì)算機(jī)相連，表面粗糙度檢測(cè)部分直接與PLC控制系統(tǒng)相連，計(jì)算機(jī)和PLC控制系統(tǒng)之間進(jìn)行信息通信，所有的檢測(cè)通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，存儲(chǔ)和顯示，完成對(duì)被測(cè)件(29)的自動(dòng)檢測(cè)；尺寸檢測(cè)主要有照明光源、光學(xué)放大鏡頭、CCD相機(jī)和調(diào)整架，表面缺陷檢測(cè)主要有光學(xué)放大鏡頭、CCD相機(jī)、調(diào)整架、圖像采集卡和光源，CCD相機(jī)的數(shù)據(jù)線接計(jì)算機(jī)的圖像采集卡，表面粗糙度檢測(cè)主要有光纖傳感器、光學(xué)系統(tǒng)組件(22)、調(diào)整架、光源和PLC控制系統(tǒng)(23)，由光纖傳感器探測(cè)被測(cè)件(29)的表面粗糙度，以模擬量的形式送入PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)主要由PLC模塊及其擴(kuò)展模塊構(gòu)成，PLC控制系統(tǒng)控制步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)，使旋轉(zhuǎn)載物平臺(tái)可以旋轉(zhuǎn)以帶動(dòng)其上的被測(cè)件旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)360°無(wú)接觸檢測(cè)，PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行分析處理后得到被測(cè)件表面粗糙度檢測(cè)數(shù)據(jù)并通過(guò)計(jì)算機(jī)顯示其結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小異型件自動(dòng)檢測(cè)裝置，其特征在于每個(gè)機(jī)械手上均設(shè)有吸持器(12)，在每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)載物平臺(tái)的下面設(shè)置有真空吸盤(14)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微小異型件自動(dòng)檢測(cè)裝置，其特征在于表面粗糙度檢測(cè)為雙路光纖測(cè)量系統(tǒng)，并在CCD相機(jī)的成像系統(tǒng)前加了濾光系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微小異型件自動(dòng)檢測(cè)裝置，其特征在于轉(zhuǎn)動(dòng)載物平臺(tái)為透光轉(zhuǎn)動(dòng)載物平臺(tái)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微小異型件自動(dòng)檢測(cè)裝置，其特征在于分檢機(jī)構(gòu)為撥叉式。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微小異型件自動(dòng)檢測(cè)裝置，其特征在于分檢機(jī)構(gòu)為機(jī)械手，結(jié)果料箱安裝于機(jī)械手的軌跡上的不同點(diǎn)。
專利摘要本實(shí)用新型是一種微小異型件自動(dòng)檢測(cè)裝置，包括有計(jì)算機(jī)及外圍設(shè)備、控制柜、傳送定位機(jī)構(gòu)、檢測(cè)系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)等。將先進(jìn)的光電檢測(cè)技術(shù)、機(jī)械手傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、PLC控制技術(shù)、圖像處理技術(shù)結(jié)合在一起。采用上料定向、真空吸附機(jī)械手抓取等措施，經(jīng)PLC控制，解決了被測(cè)件的自動(dòng)上料、排序、準(zhǔn)確傳送以及檢測(cè)過(guò)程中位定困難、檢測(cè)分辨率低、檢測(cè)速度低等實(shí)際問(wèn)題。使微小異型件的檢測(cè)由單個(gè)手工檢測(cè)轉(zhuǎn)化為自動(dòng)化。本實(shí)用新型分步進(jìn)行尺寸、表面缺陷和粗糙度的檢測(cè)，不僅可一次自動(dòng)完成，還可記憶和顯示被測(cè)件的圖像，檢測(cè)精度高，檢測(cè)速度快，高分辨率。可以用于航空、航天、儀器、儀表、精密機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域的微小異型件產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01N21/88GK2791598SQ20052007871
公開日2006年6月28日 申請(qǐng)日期2005年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月30日
發(fā)明者高明, 倪晉平, 杜玉軍, 陳智利, 馬衛(wèi)紅, 王青松 申請(qǐng)人:西安工業(yè)學(xué)院