一種帶視覺的螺紋自動檢測裝置及使用方法與流程
2023-06-25 17:42:31
本發明屬於機械自動化領域，具體涉及一種帶視覺的螺紋自動檢測裝置及使用方法。
背景技術：
螺紋是人類最早發明的簡單機械之一。螺紋具有容易裝配、容易拆卸的優越性，使得其廣泛地應用於機械製造、航空航天、核電、化工、軍工等領域。螺紋零件的機械性能除了與材料、加工工藝相關外，幾何參數的加工質量也是影響其性能的重要因素。因此，螺紋幾何參數的檢測是螺紋零件生產過程中的重要環節。對螺紋進行測量分析可以有效減少不會合格螺紋的使用，預防連接失效。傳統的螺紋檢測方法大多為手工式檢測，利用螺紋量規進行接觸式檢測，工人根據手工檢測結果對待檢測產品進行判定產品是否合格，其工作量大、工作效率低且測量結果易受人為因素影響，不僅缺乏測量效率，而且缺少整體的合格判定依據，已不能滿足生產的實際需求。
技術實現要素：
本發明針對上述現有技術中存在的問題，提供一種帶視覺的螺紋自動檢測裝置及使用方法，該螺紋檢測設備自動化程度高，節省勞動力，能夠實現常規螺紋的尺寸檢測和外觀檢測。
本發明所提供一種帶視覺的螺紋自動檢測裝置及使用方法，包括振動盤裝置、第一輸送線裝置、機器人裝置、綜合檢測臺和第二輸送線；振動盤裝置包括振動盤和振動盤安裝座；振動盤固定安裝于振動盤安裝座上，振動盤安裝座固定安裝於地面；第一輸送線裝置包括第一輸送線、限位裝置、螺紋工件、光電傳感器和光電傳感器安裝板，第一輸送線與振動盤相連，並位於同一水平面，限位裝置包括第一輸送擋板、第一輸送安裝板、第二輸送擋板和第二輸送安裝板，第一輸送擋板一側固定連接於第一輸送安裝板，第二輸送擋板固定連接於第二輸送安裝板，限位裝置固定安裝於第一輸送線上，限位裝置與振動盤相連，光電傳感器固定於光電傳感器安裝板上，光電傳感器安裝板固定安裝於第一輸送線一側；機器人裝置包括四自由度機器人、機器人安裝底座、第一安裝法蘭、法蘭連接板、第一夾緊氣缸和第一夾緊抓手，四自由度機器人固定安裝於機器人安裝底座上，機器人安裝底座與第一輸送線位於同一水平面，第一安裝法蘭固定安裝於四自由度機器人末端，法蘭連接板與第一安裝法蘭固定連接，第一夾緊氣缸固定安裝於法蘭連接板上，第一夾緊抓手連接於第一夾緊氣缸上；綜合檢測臺包括檢測臺底座、第一線性滑軌、第二線性滑軌、立柱、螺紋通止規檢測裝置、螺紋視覺檢測裝置和工件固定裝置，檢測臺底座與第一輸送線位於同一水平面，第一線性滑軌固定安裝於檢測臺底座上，立柱包括機架和機架安裝板，機架通過機架安裝板垂直安裝於第一線性滑軌上，第二線性滑軌固定安裝在機架上；螺紋通止規檢測裝置安裝於第二線性滑軌上；螺紋通止規檢測裝置包括螺紋檢測連接板、螺紋檢測電機、端部浮動機構、彈性聯軸器、力矩傳感器、夾裝卡盤、和螺紋通止規，螺紋通止規、力矩傳感器、夾裝卡盤、彈性聯軸器與螺紋檢測電機同軸連接，端部浮動機構固定安裝於螺紋檢測電機一側；螺紋視覺檢測裝置包括相機支架、支架安裝板和工業相機，相機支架通過支架安裝板固定安裝於檢測臺底上，工業相機安裝於相機支架上；工件固定裝置包括旋轉平臺、第二夾緊氣缸、第二夾緊抓手、第二安裝法蘭、旋轉電機、螺紋工件；第二夾緊抓手安裝於第二夾緊氣缸上，第二夾緊氣缸固定安裝於旋轉平臺上，旋轉平臺固定安裝於第二安裝法蘭上，第二安裝法蘭同軸安裝於旋轉電機上。螺紋視覺檢測裝置與工件固定裝置位於第一線性滑軌同一側，螺紋通止規檢測裝置與旋轉電機同軸布置。
振動盤裝置位於第一輸送裝置的取料端，機器人裝置位於第一輸送線裝置的放料端和第二輸送線的取料端之間，綜合檢測平臺布置在第一輸送線裝置的取料端一側。
一種帶視覺的螺紋自動檢測裝置及使用方法，使用方法如下：在使用時，將螺紋工件裝入振動盤中，在振動盤的自動整形篩選作用下完成工件的自動上料，並經過限位裝置到達第一輸送線上；當螺紋工件經過限位裝置末端時，光電傳感器接受到信號觸發，將螺紋工件的位置信號傳達給四自由度機器人；四自由度機器人獲得觸發信號之後，通過四自由度機器人末端帶動第一夾緊氣缸驅動的第一夾緊抓手到達第一輸送線上方並實現對螺紋工件的抓取；之後在四自由度機器人的運作下，將螺紋工件安置於工件固定裝置上；螺紋工件安置於工件固定裝置上之後，第二夾緊氣缸驅動第二夾緊抓手夾緊固定螺紋工件；螺紋工件固定後，第二線性滑軌帶動螺紋通止規檢測裝置向下移動，螺紋通止規在螺紋檢測電機的帶動下發生旋轉運動，端部浮動機構能夠確保螺紋通止規在接觸螺紋工件端部時不會傷及工件，當螺紋通止規旋轉運動到螺紋工件端部被檢測的螺紋內時，螺紋通止規在螺紋工件螺紋內繼續向下旋轉，若通規旋轉通過被檢測的螺紋，螺紋通止規繼續向下旋轉運動，若止規旋轉不過被檢測螺紋的2.5圈，止規在螺紋內旋轉將會受到扭矩阻力，此時力矩傳感器能夠檢測出止規所受到的扭矩阻力並傳遞至螺紋檢測電機，螺紋檢測電機輸出軸反轉並在驅動電機的帶動下上升，使得螺紋通止規反向旋轉並向上復位，根據「通規過，止規不過為合格」的原則，則該螺紋工件表面螺紋尺寸合格；若通規旋轉通過被檢測的螺紋，螺紋通止規繼續向下旋轉運動，若止規旋轉也通過被檢測螺紋，此時螺紋通止規反向旋轉並向上復位，根據「通規過，止規過未不合格」的原則，則該螺紋工件表面螺紋尺寸較大，不合格，則該螺紋工件將在四自由度機器人的作用下抓取並剔除，另外，夾裝卡盤能夠實現對不同型號通止規的快速換裝；完成對螺紋工件的螺紋尺寸通止規檢測之後，下一步實現對螺紋工件外觀的視覺檢測；螺紋工件在工件固定裝置上固定，在旋轉電機的驅動下，帶動由第二安裝法蘭所固定的旋轉平臺旋轉，並進一步帶動固定在旋轉平臺上的螺紋工件旋轉，此時，位於綜合檢測臺表面上的螺紋視覺檢測裝置的工業相機啟動，並完成對螺紋工件表面螺紋的360度全面檢測，並將所獲得的檢測圖片結果與事先準備的模板做對比，在計算機的匹配下自動完成螺紋表面的外觀檢測，並經由計算機將所得信號反饋實現，若匹配結果不同，則螺紋工件表面螺紋不合格，若匹配結果相同，則螺紋工件表面螺紋合格，至此完成對螺紋工件表面螺紋的外觀檢測；若螺紋工件經過螺紋通止規檢測及螺紋視覺外觀檢測之後均合格，則說明被檢測螺紋工件表面螺紋合格，之後，四自由度機器人帶動第一夾緊抓手將螺紋工件抓取並安置於第二輸送線上，爾後，完成後續工位或封裝。
優選的，旋轉電機採用伺服電機-減速器結構；螺紋檢測電機採用伺服電機-諧波減速器結構；第一夾緊氣缸和第二夾緊氣缸均採用氣動裝置。
本發明具有以下特點：
（1）本發明採用振動盤自動上料方式，降低企業成本和人員勞動強度，提高工作效率；
（2）本發明採用四自由度機器人對工件進行準確抓取及安置，大大提高了不同工件之間的柔性需求；
（3）本發明採用螺紋通止規檢測與機器視覺檢測相結合的方式檢測螺紋，檢測過程不需要人為幹預，保證產品質量的穩定和檢測結果可靠，極大程度地實現了品質檢測自動化。
附圖說明
圖1是本發明等軸測視角的結構示意圖。
圖2是本發明俯視視角的結構示意圖。
圖3是本發明設備中綜合檢測臺等軸測視角的結構示意圖。
圖4是本發明設備中螺紋通止規檢測裝置的結構示意圖。
圖中：1：振動盤；2：振動盤安裝座；3：螺紋工件；4：第一輸送線；5：限位裝置；6：光電傳感器；7：光電傳感器安裝板；8：機器人安裝底座；9：四自由度機器人；10：第二輸送線；11：法蘭連接板；12：第一安裝法蘭；13：第一夾緊氣缸；14：第一夾緊抓手；15：工件固定裝置；16：螺紋通止規檢測裝置；17：第二線性滑軌；18：立柱；19：螺紋視覺檢測裝置；20：第一線性滑軌；21：檢測臺底座；22：第一輸送擋板；23：第一輸送安裝板；24：第二輸送擋板；25：第二輸送安裝板；26：機架安裝板；27：機架；28：螺紋檢測連接板；29：螺紋檢測電機；30：端部浮動機構；31：彈性聯軸器；32：力矩傳感器；33：夾裝卡盤；34：螺紋通止規；35：相機支架；36：工業相機；37：支架安裝板；38：旋轉平臺；39：第二夾緊抓手；40：第二安裝法蘭；41：旋轉電機；42：第二夾緊氣缸；43：驅動電機。
具體實施方式
如圖1、圖2、圖3、圖4所示，一種帶視覺的螺紋自動檢測裝置及使用方法由振動盤裝置、第一輸送線裝置、機器人裝置、綜合檢測臺、第二輸送線組成。振動盤裝置包括振動盤1和振動盤安裝座2，振動盤1固定安裝于振動盤安裝座2上，振動盤安裝座2固定安裝於地面；第一輸送線裝置包括第一輸送線4、限位裝置5、螺紋工件3、光電傳感器6和光電傳感器安裝板7，第一輸送線4與振動盤1相連，並位於同一水平面，限位裝置5包括第一輸送擋板22、第一輸送安裝板23、第二輸送擋板24和第二輸送安裝板25，第一輸送擋板22一側固定連接於第一輸送安裝板23，第二輸送擋板24固定連接於第二輸送安裝板25，限位裝置5固定安裝於第一輸送線4上，限位裝置5與振動盤1相連，光電傳感器6固定於光電傳感器安裝板7上，光電傳感器安裝板7固定安裝於第一輸送線4一側；機器人裝置包括四自由度機器人9、機器人安裝底座8、第一安裝法蘭12、法蘭連接板11、第一夾緊氣缸13和第一夾緊抓手14，四自由度機器人9固定安裝於機器人安裝底座8上，機器人安裝底座8與第一輸送線4位於同一水平面，第一安裝法蘭12固定安裝於四自由度機器人9末端，法蘭連接板11與第一安裝法蘭12固定連接，第一夾緊氣缸13固定安裝於法蘭連接板11上，第一夾緊抓手14連接於第一夾緊氣缸13上；綜合檢測臺包括檢測臺底座21、第一線性滑軌20、第二線性滑軌17、立柱18、螺紋通止規檢測裝置16、螺紋視覺檢測裝置19和工件固定裝置15；檢測臺底座21與第一輸送線4位於同一水平面；第一線性滑軌20固定安裝於檢測臺底座21上，立柱18包括機架27和機架安裝板26，機架27通過機架安裝板26垂直安裝於第一線性滑軌20上，第二線性滑軌17固定安裝在機架27上，螺紋通止規檢測裝置16安裝於第二線性滑軌17上，螺紋通止規檢測裝置16包括螺紋檢測連接板28、螺紋檢測電機29、端部浮動機構30、彈性聯軸器31、力矩傳感器32、夾裝卡盤33和螺紋通止規34，螺紋通止規34、力矩傳感器32、夾裝卡盤33、彈性聯軸器31和螺紋檢測電機29同軸連接，端部浮動機構30固定安裝於螺紋檢測電機29一側，螺紋視覺檢測裝置19包括相機支架35、支架安裝板37和工業相機36，相機支架35通過支架安裝板37固定安裝於檢測臺底座21上，工業相機36安裝於相機支架35上，工件固定裝置15包括旋轉平臺38、第二夾緊氣缸42、第二夾緊抓手39、第二安裝法蘭40、旋轉電機41和螺紋工件3，第二夾緊抓手39安裝於第二夾緊氣缸42上，第二夾緊氣缸42固定安裝於旋轉平臺38上，旋轉平臺38固定安裝於第二安裝法蘭40上，第二安裝法蘭40同軸安裝於旋轉電機41上，螺紋視覺檢測裝置19與工件固定裝置15位於第一線性滑軌20同一側，螺紋通止規檢測裝置16與旋轉電機41同軸布置。
旋轉電機41採用伺服電機-減速器結構；螺紋檢測電機29採用伺服電機-諧波減速器結構；第一夾緊氣缸13和第二夾緊氣缸42均採用氣動裝置。
一種帶視覺的螺紋自動檢測裝置及使用方法，將螺紋工件3裝入振動盤1中，在振動盤1的自動整形篩選作用下完成工件的自動上料，並經過限位裝置5到達第一輸送線4上；當螺紋工件3經過限位裝置5末端時，光電傳感器6接受到信號觸發，將螺紋工件3的位置信號傳達給四自由度機器人9；四自由度機器人9獲得觸發信號之後，通過四自由度機器人9末端帶動第一夾緊氣缸驅動的第一夾緊抓手14到達第一輸送線4上方並實現對螺紋工件3的抓取；之後在四自由度機器人9的運作下，將螺紋工件3安置於工件固定裝置15上；螺紋工件3安置於工件固定裝置15上之後，第二夾緊氣缸42驅動第二夾緊抓手39夾緊固定螺紋工件3；螺紋工件3固定後，第二線性滑軌17帶動螺紋通止規檢測裝置16向下移動，螺紋通止規34在螺紋檢測電機29的帶動下發生旋轉運動，端部浮動機構30能夠確保螺紋通止規34在接觸螺紋工件3端部時不會傷及工件，當螺紋通止規34旋轉運動到螺紋工件3端部被檢測的螺紋內時，螺紋通止規34在螺紋工件3螺紋內繼續向下旋轉，若通規旋轉通過被檢測的螺紋，螺紋通止規34繼續向下旋轉運動，若止規旋轉不過被檢測螺紋的2.5圈，止規在螺紋內旋轉將會受到扭矩阻力，此時力矩傳感器32能夠檢測出止規所受到的扭矩阻力並傳遞至螺紋檢測電機29，螺紋檢測電機29輸出軸反轉並在驅動電機43的帶動下上升，使得螺紋通止規34反向旋轉並向上復位，根據「通規過，止規不過為合格」的原則，則該螺紋工件表面螺紋尺寸合格；若通規旋轉通過被檢測的螺紋，螺紋通止規34繼續向下旋轉運動，若止規旋轉也通過被檢測螺紋，此時螺紋通止規34反向旋轉並向上復位，根據「通規過，止規過未不合格」的原則，則該螺紋工件表面螺紋尺寸較大，不合格，則該螺紋工件將在四自由度機器人9的作用下抓取並剔除，另外，夾裝卡盤33能夠實現對不同型號通止規的快速換裝；完成對螺紋工件3的螺紋尺寸通止規檢測之後，下一步實現對螺紋工件外觀的視覺檢測；螺紋工件3在工件固定裝置15上固定，在旋轉電機41的驅動下，帶動由第二安裝法蘭40所固定的旋轉平臺38旋轉，並進一步帶動固定在旋轉平臺38上的螺紋工件3旋轉，此時，位於綜合檢測臺表面上的螺紋視覺檢測裝置19所包括的工業相機36啟動，並完成對螺紋工件表面螺紋的360度全面檢測，並將所獲得的檢測圖片結果與事先準備的模板做對比，在計算機的匹配下自動完成螺紋表面的外觀檢測，並經由計算機將所得信號反饋實現，若匹配結果不同，則螺紋工件3表面螺紋不合格，若匹配結果相同，則螺紋工件3表面螺紋合格，至此完成對螺紋工件3表面螺紋的外觀檢測；若螺紋工件3經過螺紋通止規檢測及螺紋視覺外觀檢測之後均合格，則說明被檢測螺紋工件3表面螺紋合格，之後，四自由度機器人9帶動第一夾緊抓手14將螺紋工件3抓取並安置於第二輸送線10上，爾後，完成後續工位或封裝。
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。