電容器殼體質量檢測系統的製作方法

2024-04-02 09:42:05

本發明涉及電容器檢測領域。

背景技術：

電容器為常用的電子元器件，應用領域廣泛，而其中的大型機械電容器由於單品價格高，需要殼體具有一定的抗擠壓和抗變形的性能，從而保護內部的電容器本體不受損壞，為了提高電容器殼體的抗變形性能，其殼體一般為圓柱形結構，兩端設有端蓋，這樣的結構具有一定韌性，可以可靠的保護電容器內部的本體結構，但電容器殼體在製作完成後，目前並沒有一個檢驗其殼體是否合格的裝置，從而難以對殼體質量進行有效的管控。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是實現一種合理施壓，並能夠快速、可靠檢驗電容器殼體的抗壓性能是否合格的檢測系統。

為了實現上述目的，本發明採用的技術方案為：電容器殼體質量檢測系統，軌道上設有行走單元，所述行走單元上方設有支架，所述支架頂端固定有兩個用於放置待檢測電容器殼體的支撐輥，所述支撐輥一端設有固定在支架上的端面支撐板，所述端面支撐板與待檢測電容器一端接觸並限位，所述行走單元由軌道始端運行至軌道末端依次經過端面擠壓工位、側壁滾壓工位、側壁點壓工位和驗傷檢測工位；

所述端面擠壓工位設有固定在軌道上方的升降基座，所述升降基座下表面固定有擠壓絲杆單元，所述擠壓絲杆單元包括擠壓電機、連接擠壓電機輸出軸的擠壓絲杆、固定在擠壓絲杆上的擠壓螺母、以及與擠壓螺母固接且向下延伸的擠壓連杆，所述端面支撐板與端面擠壓板的一面配合夾持待檢測電容器殼體，所述端面擠壓板另一面通過施力傳感器與擠壓連杆連接；

所述側壁滾壓工位設有固定在軌道上方的下壓基座，所述下壓基座下表面固定有滾壓絲杆單元，所述滾壓絲杆單元包括滾壓電機、連接滾壓電機輸出軸的滾壓絲杆、固定在滾壓絲杆上的滾壓螺母，所述滾壓螺母上固定有向下延伸的連接件，所述連接件底端設有施壓輥，所述施壓輥與連接件之間設有測力傳感器；

所述側壁點壓工位設有固定在軌道上方的固定基座，所述固定基座的下表面固定有至少一個向下伸縮的點壓液壓缸，每個所述點壓液壓缸的液壓杆端頭設有用於點壓待檢測電容器殼體上表面的橡膠觸頭，所述橡膠觸頭與液壓杆之間設有壓力測量單元；

所述驗傷檢測工位設有固定在軌道上方的檢測倉，所述檢測倉內的頂部設有光源和圖像採集單元，所述檢測倉兩側設有倉口，當所述行走單元沿導軌運動時，所述支撐輥和待檢測電容器殼體由其一個倉口進入檢測倉，並由另一個倉口駛出檢測倉；

系統設有控制器，所述壓力測量單元、施力傳感器、測力傳感器、圖像採集單元輸出信號至控制器，所述控制器輸出驅動信號至下壓基座、升降基座、擠壓絲杆單元、滾壓絲杆單元、點壓液壓缸、光源和行走單元。

所述軌道始端設有與行經的支架接觸的始端行程開關，所述軌道末端設有與行經的支架接觸的末端行程開關，所述端面擠壓工位設有與行經的支架接觸的擠壓行程開關，所述側壁滾壓工位設有與行經的支架接觸的滾壓行程開關，所述側壁點壓工位設有與行經的支架接觸的點壓行程開關，所述驗傷檢測工位的檢測倉內設有與行經的支架接觸的驗傷行程開關，所述始端行程開關、擠壓行程開關、滾壓行程開關、點壓行程開關、驗傷行程開關和末端行程開關均輸出行走單元的位置信號至控制器。

所述連接片兩側通過延伸杆固定有兩個採集下方待檢測電容器殼體距離的雷射測距傳感器，所述雷射測距傳感器沿施壓輥的行徑方向設置，所述雷射測距傳感器輸出距離信號至控制器，所述施壓輥為橡膠材質且周面為向內凹陷的弧形面，所述施壓輥通過一根軸固定在輥架上，所述連接件經測力傳感器連接輥架。

所述點壓液壓缸的兩側設有限位擋板，所述限位擋板通過具有上下伸縮功能的擋板液壓缸固定在固定基座上，當所述限位擋板下行至其行程末端時，兩塊所述限位擋板位於待檢測電容器殼體的兩側。

所述支撐輥包括並排設置的主動輥和從動輥，所述主動輥為由導輥電機驅動旋轉的橡膠材質輥狀結構，所述導輥電機固定在支架上，所述從動輥為由轉軸支撐的金屬材質輥狀結構，所述端面支撐板和端面擠壓板的相向面設有橡膠墊片保護層，支撐所述從動輥的轉軸與支架之間設有壓力傳感器，所述壓力傳感器輸出壓力信號至控制器。

沿所述檢測倉頂部設有豎直向下延伸的隔光板，所述隔光板沿待檢測電容器殼體軸線將檢測倉分為兩個檢測區域，每個所述檢測區域各設有一個光源和一個圖形採集單元，兩個所述圖像採集單元輸出圖像信號至控制器。

所述軌道的末端設有三個噴氣嘴，其中兩個噴氣嘴位於待檢測電容器殼體的兩側，另一個噴氣嘴位於兩個支撐輥之間待檢測電容器殼體的下方位置，所述三個噴氣嘴均朝向待檢測電容器殼體噴氣，所述三個噴氣嘴的氣源管道上均設有電子氣閥，所述控制器輸出控制信號至電子氣閥。

基於所述電容器殼體質量檢測系統的運行控制方法，其特徵在於：

1)行走單元位於軌道始端，當控制器接收到壓力傳感器的壓力信號後，驅動行走單元向軌道末端運行；

2)當控制器接收到擠壓行程開關信號時，停止行走單元；

3)升降基座下行，驅動擠壓絲杆單元使端面擠壓板向端面支撐板運行，待施力傳感器的壓力值達到設定值後，維持設定時間後驅動擠壓絲杆單元反向運行，升降基座上行；

4)驅動行走單元向軌道末端運行，當控制器接收到滾壓行程開關信號時，停止行走單元；

5)下壓基座下行至測力傳感器的壓力值達到設定值，驅動滾壓絲杆單元工作使施壓輥在待測電容器殼體表面往復滾動設定次數，下壓基座上行；

6)驅動行走單元向軌道末端運行，當控制器接收到點壓行程開關信號時，停止行走單元；

7)驅動點壓液壓缸的液壓缸向下延伸使橡膠觸頭與待檢測電容器殼體接觸，待壓力測量單元的壓力值達到設定值後，維持設定時間後驅動點壓液壓缸的液壓杆向上回縮；

8)驅動行走單元向軌道末端運行，當控制器接收到驗傷行程開關信號時，停止行走單元；

9)開啟光源、圖像採集單元和導軌電機，並在運行設定時間後關閉光源、圖像採集單元和導軌電機；

10)驅動行走單元向軌道末端運行，當控制器接收到軌道末端行程開關信號時，停止行走單元，並根據9)中圖像採集單元所採集的圖像信號判斷當前的待檢測電容器殼體是否合格；

11)若合格，則開啟待檢測電容器殼一側和下方噴氣嘴的電子氣閥額定時間，將當前的待檢測電容器殼體吹送至合格產品區域，若不合格，則開啟待檢測電容器殼體另一側和下方噴氣嘴的電子氣閥額定時間，將當前的待檢測電容器殼體吹送至不合格產品區域；

12)若控制器接收到壓力傳感器壓力的壓力信號值為0，則驅動行走單元向軌道始端運行，並定義擠壓行程開關、滾壓行程開關、點壓行程開關和驗傷行程開關信號無效，若控制器接收到壓力傳感器壓力的壓力信號值為非0，則返回11)；

13)當控制器接收到軌道始端行程開關信號時，關閉行走單元，並結束擠壓行程開關、滾壓行程開關、點壓行程開關和驗傷行程開關無效定義。

所述10)中，對所採集圖像做灰度化處理，獲取亮斑線條，若亮斑線條均在設定的基準線區域內，則當前的待檢測電容器殼體定義為合格，反之則定義為不合格。

所述1)中驅動行走單元向軌道末端運行的必要條件包括：獲得的壓力信號值位於設定值區間，且維持設定時間，所述5)中，若其中一個雷射測距傳感器獲得的距離信號值大於閾值，則驅動滾壓絲杆單元向反向運行；所述7)中，在點壓液壓缸工作前驅動擋板液壓缸的液壓缸向下延伸使限位擋板置於待檢測電容器殼體的兩側，待點壓液壓缸回縮同時驅動擋板液壓缸的液壓杆向上回縮。

本發明的優點在於系統能夠快速全面的檢驗電容器殼體質量狀況，由於檢測速度快，能夠對每個生產的產品進行檢驗，可以剔除不合格產品，有助於提高整體產品質量，提升企業形象。

附圖說明

下面對本發明說明書中每幅附圖表達的內容及圖中的標記作簡要說明：

圖1為端面擠壓工位結構示意圖；

圖2為側壁滾壓工位結構示意圖；

圖3為施壓輥結構示意圖；

圖4為側壁點壓工位結構示意圖；

圖5、6為驗傷檢測工位結構示意圖；

上述圖中的標記均為：1、導軌；2、行走單元；3、支架；4、從動輥；5、主動輥；6、檢測倉；7、光源；8、圖像採集單元；9、隔光板；10、噴氣嘴；11、倉口；12、升降基座；13、擠壓絲杆單元；14、端面擠壓板；15、端面支撐板；16、始端行程開關；17、擠壓行程開關；18、驗傷行程開關；19、末端行程開關；20、滾壓行程開關；21、下壓基座；22、滾壓絲杆單元；23、連接件；24、施壓輥；25、雷射測距傳感器；26、點壓行程開關；27、固定基座；28、擋板液壓缸；29、限位擋板；30、點壓液壓缸。

具體實施方式

電容器殼體質量檢測系統能夠自動對電容器殼體施壓，再利用視覺識別原理，並配套自動化的運行設備，使系統運行智能化，且能保證運行的效率和可靠性，從而提高整個實用性能。

電容器殼體質量檢測系統設有軌道，導軌1上設有行走單元2，行走單元2與軌道相配合，使行走單元2能夠沿著軌道運行，例如行走單元2內設有行走電機，行走電機的驅動軸上固定有驅動齒輪，驅動齒輪與沿著軌道布置的齒條配合，從而能夠讓行走單元2沿著軌道運行。行走單元2由軌道始端運行至軌道末端依次經過端面擠壓工位、側壁滾壓工位、側壁點壓工位和驗傷檢測工位；

行走單元2上方設有支架3，支架3頂端固定有兩個用於放置待檢測電容器殼體的支撐輥，兩個支撐輥之間具有間隙，兩個支撐輥與放置在其上方的待檢測電容器殼體線接觸，支撐輥一端設有固定在支架3上的端面支撐板15，端面支撐板15與待檢測電容器一端接觸並限位，通過端面支撐板15的支撐限位作用，能夠保證待檢測電容器殼體放置在支撐輥上的位置精準、統一，優選將端面支撐板15設置在導軌1始端一側。

支撐輥包括並排設置的主動輥5和從動輥4，其中主動輥5為由導輥電機驅動旋轉的橡膠材質輥狀結構，導輥電機固定在支架3上，橡膠材質能夠增大摩擦力，當主動輥5旋轉時，能夠帶動待檢測電容器殼體旋轉，從而能夠檢驗殼體各個方位的狀況，保證檢測的質量，從動輥4為由轉軸支撐的金屬材質輥狀結構，其僅用作輔助支撐待檢測電容器殼體。

為了提高系統運行的自動化程度，當待檢測電容器殼體放置到支撐輥上時，系統自動開啟運行，可以在支撐從動輥4的轉軸與支架3之間設有壓力傳感器，當電容器殼體放置到支撐輥上時，壓力傳感器會接收到壓力信號，壓力傳感器實時的將壓力信號輸送至控制器，壓力信號可以作為控制器的驅動信號。

端面擠壓工位設有固定在軌道上方的升降基座12，升降基座12可以由液壓機構驅動升降，下降時，可以利用擠壓絲杆單元13和端面擠壓板14進行施壓測試，上升時，可以讓支撐輥和待檢測電容器殼體順利通過端面擠壓工位。

升降基座12下表面固定有擠壓絲杆單元13，擠壓絲杆單元13包括擠壓電機、連接擠壓電機輸出軸的擠壓絲杆、固定在擠壓絲杆上的擠壓螺母、以及與擠壓螺母固接且向下延伸的擠壓連杆，擠壓連杆為L形，擠壓絲杆與待檢測電容器殼體的軸線平行，端面支撐板15與端面擠壓板14的一面配合夾持待檢測電容器殼體，端面擠壓板14另一面通過施力傳感器與擠壓連杆連接，施力傳感器為一個力感應電子元器件，其將獲取的施力信號輸送至控制器。端面支撐板15和端面擠壓板14的相向面設有橡膠墊片保護層，其具有保護作用，避免對電容器殼體的端面造成損害，同時，若電容器殼體已安裝了端蓋則端面支撐板15和端面擠壓板14均預留端蓋上凸出部件收納腔，避免損壞電容器端蓋。

側壁滾壓工位設有固定在軌道上方的下壓基座21，下壓基座21可以由液壓機構驅動升降，下降時，可以利用滾壓絲杆單元22和施壓輥24對待檢測電容器殼體的側壁進行滾壓測試，上升時，可以讓支撐輥和待檢測電容器殼體順利通過側壁滾壓工位。

下壓基座21下表面固定有滾壓絲杆單元22，滾壓絲杆單元22包括滾壓電機、連接滾壓電機輸出軸的滾壓絲杆、固定在滾壓絲杆上的滾壓螺母，滾壓螺母上固定有向下延伸的連接件23，連接件23底端設有施壓輥24，施壓輥24的周面為向內凹陷的弧形面，且施壓輥24為橡膠材質，這樣能夠避免滾壓時損傷電容器殼體，也能保證施壓輥24與圓柱形的電容器殼體面接觸，使施壓力度均勻，施壓輥24通過一根軸固定在輥架上，連接件23經測力傳感器連接輥架，測力傳感器採集下壓基座21的下壓力度，並將採集的信號輸送至控制器。

連接片兩側通過延伸杆固定有兩個採集下方待檢測電容器殼體距離的雷射測距傳感器25，其能隨連接片運動，雷射測距傳感器25沿施壓輥24的行徑方向設置,通過對距離的監測能夠避免施壓輥24位移出電容器殼體，因為雷射測距傳感器25獲得距離應為定值，若獲得距離值突然變化，則表示施壓輥24即將位移出電容器殼體了。雷射測距傳感器25輸出距離信號至控制器，能夠讓控制器執行施壓輥24是否將要位移出電容器殼體的範圍，使得施壓輥24的運動範圍可控、精準。

側壁點壓工位設有固定在軌道上方的固定基座27，當行走單元2經導軌1行徑側壁點壓工位時，固定基座27位於支撐輥的上方，固定基座27的下表面固定有至少一個向下伸縮的點壓液壓缸30，一般並排設置三個，每個點壓液壓缸30的液壓杆端頭設有用於點壓待檢測電容器殼體上表面的橡膠觸頭，採用橡膠材質的觸頭可以避免對電容器殼體造成損傷。

為避免下壓時橡膠觸頭使電容器殼體發生側移而跌落支撐輥，橡膠觸頭的下表面為與殼體配合的弧形結構，橡膠觸頭與液壓杆之間設有壓力測量單元，壓力測量單元獲取下壓的力度信號並輸送至控制器。

為了能夠進一步提高系統工作的穩定性，點壓液壓缸30的兩側設有限位擋板29，限位擋板29通過具有上下伸縮功能的擋板液壓缸28固定在固定基座27上，當限位擋板29下行至其行程末端時，兩塊限位擋板29位於待檢測電容器殼體的兩側，能夠完全避免因橡膠觸頭下壓電容器殼體而發生其跌落的可能。

驗傷檢測工位設有一個檢測倉6，檢測倉6為密閉不透光的空間，避免外界光線的影響，提高檢驗的準確性，檢測倉6位於導軌1上方，檢測倉6兩側設有倉口11，下方設有滑槽，當行走單元2沿導軌1運動時，支撐輥和待檢測電容器殼體由其一個倉口11進入檢測倉6，並由另一個倉口11駛出檢測倉6，滑槽供支架3穿過檢測倉6。

檢測倉6內的頂部設有光源7和圖像採集單元8，圖像採集單元8為攝像頭，圖像採集單元8採集待檢測電容器殼體的圖像信號並輸送至控制器，控制器根據圖像信號判斷殼體是否合格。

為了提高檢測效率和準確性，隔光板9沿待檢測電容器殼體軸線將檢測倉6分為兩個檢測區域，當待檢測電容器殼體穿過檢測倉6時，隔光板9與待檢測電容器殼體頂部之間僅具有避免幹涉且供殼體通過的間隙，則通過隔光板9將檢測倉6分隔為兩個獨立且互不幹擾的區域，隔光板9兩個檢測區域的倉頂各設有一個光源7和一個圖形採集單元，兩個圖像採集單元8輸出圖像信號至控制器，兩個獨立的單元獨立的進行檢測，這樣電容器僅在檢測倉6內旋轉半圈，則能夠檢測到殼體的全部部位，可以提高檢測速度，若電容器在檢測倉6內旋轉一圈，則能夠獲取到兩套電容器殼體的數據供以判斷，提高檢測的準確性。

軌道的末端設有三個噴氣嘴10，三個噴氣嘴10需避免與支架3、支撐輥之間發生幹涉，當行走單元2運行到軌道末端時，其中兩個噴氣嘴10位於待檢測電容器殼體的兩側，另一個噴氣嘴10位於兩個支撐輥之間待檢測電容器殼體的下方位置，三個噴氣嘴10的氣流噴射方向均朝向待檢測電容器殼體，並且位於待檢測電容器殼體兩側的噴氣嘴10與殼體之間具有用於落料的間隙，在落料的間隙下方設有收集合格和不合格產品的滑道。三個噴氣嘴10的氣源管道上均設有電子氣閥，控制器輸出控制信號至電子氣閥，通過側向和向上的吹氣動作，能夠可靠的將電容器殼體側向吹離支撐輥，從而完成分類(區分合格與不合格產品)動作。

整個系統由控制器協調控制，軌道始端設有與行經的支架3接觸的始端行程開關16，軌道末端設有與行經的支架3接觸的末端行程開關19，端面擠壓工位設有與行經的支架3接觸的擠壓行程開關17，側壁滾壓工位設有與行經的支架3接觸的滾壓行程開關20，側壁點壓工位設有與行經的支架3接觸的點壓行程開關26，驗傷檢測工位的檢測倉6內設有與行經的支架3接觸的驗傷行程開關18，始端行程開關16、擠壓行程開關17、滾壓行程開關20、點壓行程開關26、驗傷行程開關18和末端行程開關19均輸出行走單元2的位置信號至控制器，用於工位啟動控制，壓力傳感器、測力傳感器、施力傳感器、壓力測量單元、圖像採集單元8輸出信號至控制器，用於系統精準控制和判斷，根據上述信號，控制器輸出控制信號至升降基座12、擠壓絲杆單元13、下壓基座21、滾壓絲杆單元22、擋板液壓缸28、點壓液壓缸30、光源7、導軌1電機、電子氣閥和行走單元2。

基於上述系統，其運行控制方法按照如下步驟逐一執行：

1)機構啟動時，初始化自檢，並將行走單元2運行至軌道始端，至接觸到軌道始端行程開關16為止，當控制器接收到壓力傳感器的壓力信號後，驅動行走單元2向軌道末端運行，即表示有電容器殼體放置到支撐輥上了，為了避免誤操作，如工作人員手觸碰到支撐輥而誤啟動系統，驅動行走單元2向軌道末端運行的必要條件包括：獲得的壓力信號值位於設定值區間，且維持設定時間，設定值區間即為電容器殼體的大致重量，而維持設定時間，既能避免誤操作，也能提供足夠的時間讓工作人員將電容器殼體放置妥當，通過調節設定時間，則能夠調節機構的啟動靈敏度；

2)當控制器接收到擠壓行程開關17信號時，停止行走單元2；

3)升降基座12下行，驅動擠壓絲杆單元13使端面擠壓板14向端面支撐板15運行，當施力傳感器的壓力值達到設定值後，停止擠壓絲杆單元13，使端面擠壓板14和端面支撐板15以設定壓力夾持待檢測電容器殼體，並維持設定時間後驅動擠壓絲杆單元13反向運行，之後升降基座12上行；

4)驅動行走單元2向軌道末端運行，當控制器接收到滾壓行程開關20信號時，停止行走單元2；

5)下壓基座21下行至測力傳感器的壓力值達到設定值，保持下壓基座21靜止，驅動滾壓絲杆單元22工作使施壓輥24在待測電容器殼體表面往復滾動設定次數，下壓基座21上行，若其中一個雷射測距傳感器25獲得的距離信號值大於閾值，則驅動滾壓絲杆單元22向反向運行，避免施壓輥24位移出電容器殼體範圍；

6)驅動行走單元2向軌道末端運行，當控制器接收到點壓行程開關26信號時，停止行走單元2；

7)驅動擋板液壓缸28的液壓缸向下延伸使限位擋板29置於待檢測電容器殼體的兩側，再驅動點壓液壓缸30的液壓缸向下延伸使橡膠觸頭與待檢測電容器殼體接觸，待壓力測量單元的壓力值達到設定值後，維持設定時間後驅動點壓液壓缸30的液壓缸向上回縮，同時驅動擋板液壓缸28的液壓杆向上回縮；

8)驅動行走單元2向軌道末端運行，當控制器接收到驗傷行程開關18信號時，停止行走單元2；

9)開啟光源7、圖像採集單元8和導軌1電機，並在運行設定時間後關閉光源7、圖像採集單元8和導軌1電機；

10)驅動行走單元2向軌道末端運行，當控制器接收到軌道末端行程開關19信號時，停止行走單元2，並根據9)中圖像採集單元8所採集的圖像信號判斷當前的待檢測電容器殼體是否合格；電容器殼體為銀色，具有反光性能，若電容器殼體發生變形，則光斑為非直線，或者光斑存在凹凸的曲線或「畸形」大光斑，基於這樣的原理，對所採集圖像做灰度化處理，獲取亮斑線條，若亮斑線條均在設定的基準線區域內，則當前的待檢測電容器殼體定義為合格，反之則定義為不合格，基準線為預設的兩條合格的虛擬線，基準線相互平行限定了合格的光斑線條區間；

11)若合格，則開啟待檢測電容器殼一側和下方噴氣嘴10的電子氣閥額定時間，即合格側噴氣嘴10加下方噴氣嘴10工作，將當前的待檢測電容器殼體吹送至合格產品區域(落料間隙下方的合格滑道)，若不合格，則開啟待檢測電容器殼體另一側和下方噴氣嘴10的電子氣閥額定時間，即不合格側噴氣嘴10加下方噴氣嘴10工作，將當前的待檢測電容器殼體吹送至不合格產品區域(落料間隙下方的不合格滑道)；

12)若控制器接收到壓力傳感器壓力的壓力信號值為0，則驅動行走單元2向軌道始端運行，並定義擠壓行程開關17、滾壓行程開關20、點壓行程開關26和驗傷行程開關18的信號無效，若控制器接收到壓力傳感器壓力的壓力信號值為非0，則返回9)，避免因氣壓不足而未吹落殼體，將待檢測電容器殼體再次回送至軌道始端，若循環一次後仍然壓力信號值為非0，則機構停機報警，讓工作人員及時檢修；

13)當控制器接收到軌道始端行程開關16信號時，關閉行走單元2，並結束擠壓行程開關17、滾壓行程開關20、點壓行程開關26和驗傷行程開關18無效定義，定義擠壓行程開關17、滾壓行程開關20、點壓行程開關26和驗傷行程開關18無效，能夠避免誤啟動這四個工位工作。

上面結合附圖對本發明進行了示例性描述，顯然本發明具體實現並不受上述方式的限制，只要採用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改進，或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用於其它場合的，均在本發明的保護範圍之內。