一種用於連杆加工的自動翻轉夾具及視覺檢測方法與流程

2023-10-08 17:21:14 6

本發明涉及連杆加工設備及視覺檢測技術領域，尤其涉及一種用於汽車連杆加工的自動翻轉夾具及定位翻轉角度的視覺檢測方法。

背景技術：

機械視覺是使機器具有視覺感知功能的系統，研究以應用為背景的專用視覺系統，只提供對執行某一特定任務相關的景物描述。機器視覺可以通過視覺傳感器獲取環境的二維圖像，並通過視覺處理器進行分析和解釋，進而轉換為符號，讓機器人能夠辨識物體，得到物體的數據信息，最後輸出機械操作指令。現今，運用機械視覺技術能解決工業上自動化識別問題。

針對已有雷射加工方式，出現了直立式雷射豎直加工裂解槽方法，簡化了連杆裂解槽的加工步驟，提高加工效率，其中直立式雷射豎直加工裂解槽方法如下：將連杆放置在夾具體上後，控制單元通過驅動裝置控制x軸移動平臺、y軸移動平臺及z軸移動平臺運動，以使連杆的大頭孔上待切割裂解槽的位置正對雷射切割頭，待雷射切割頭切割第一條連杆裂解槽後，將夾具體繞支撐體轉動180°，使連杆的頂部平面與底部平面互換，再用雷射切割頭切割第二條連杆裂解槽，完成加工裂解槽工序，夾具體翻轉復位。

在該連杆裂解加工技術中，難點是夾具板翻轉後復位問題，如果復位後夾具板與加工平面不垂直，使得裂解槽加工位置不精確，而裂解槽加工是裂解技術的第一道工序，對後續工序的加工質量具有重要的影響，針對這個問題提出的視覺調整檢測方法。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種運行可靠、測量精確、且能夠快速、準確定位夾具板翻轉角度的自動翻轉夾具。

本發明的另一目的在於克服現有技術的不足，提供一種基於上述自動翻轉夾具的視覺檢測方法。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種用於連杆加工的自動翻轉夾具，該翻轉夾具用於加工汽車的連杆，主要包括平臺本體、用於固定工件的夾具組件、驅動夾具翻轉的驅動組件、固定夾具的支撐組件和用於檢測夾具是否翻轉到位的校正組件。所述平臺本體水平固定，所述支撐組件固定安裝在平臺本體上，所述夾具組件安裝在支撐組件上，並可在支撐組件上實現轉動。所述驅動組件安裝在平臺本體上，位於夾具本體的一端並與夾具本體傳動連接，驅動夾具本體翻轉。所述校正組件安裝在夾具組件的另一端，與驅動組件連接，通過驅動組件控制夾具組件的翻轉角度。校正組件的檢測端與夾具組件相對，通過獲取夾具端面的圖像，並對圖像進行處理、分析和對比，從而實現翻轉角度的檢測與校正，最終使夾具翻轉到位。

具體的，所述夾具組件包括夾具本體、用於固定工件位置的肩部推頭、側部推頭和拉杆。所述夾具本體中間鏤空，用於裝夾工件，夾具本體的兩端設有用於旋轉支撐和動力傳動的圓柱連接體，夾具本體通過圓柱連接體與支撐組件連接，並實現在支撐組件上的自由翻轉。所述肩部推頭和側部推頭活動地安裝在夾具本體上，用於定位工件的肩部和側部位置，具體的，所述肩部推頭和側部推頭通過驅動缸或彈簧實現機械式壓緊。所述拉杆安裝在夾具本體的一端上，拉杆的一端與氣缸連接，另一端伸進連杆內，通過氣缸的驅動實現連杆位置的固定。

具體的，所述驅動組件包括驅動電機、固定座和聯軸器。所述驅動電機通過固定座安裝在平臺本體上，所述聯軸器的一端與驅動電機連接，另一端與夾具本體的圓柱連接體固定連接，驅動夾具本體翻轉。

具體的，所述支撐組件包括前支撐體、後支撐體和軸承。所述前支撐體和後支撐體分別安裝在夾具本體的兩端，所述軸承分別設置在前後支撐體上。所述夾具本體通過圓柱連接體插入軸承上分別與前後支撐體活動連接，實現自由翻轉。

具體的，所述校正組件包括檢測相機、鏡頭、光源、光源控制器、支撐架、控制箱和圖像處理器。所述支撐架固定安裝在平臺本體上，所述光源、鏡頭和檢測相機從前往後依次固定在支撐架上，所述光源、鏡頭和檢測相機的中心在同一水平線上。所述光源控制器的一端與光源連接，另一端與電源連接，通過光源控制器可以實現光源亮度的自由調節，從而改變光照效果，提高成像質量和控制精度。所述控制箱的一端與驅動電機連接，所述圖像處理器分別與檢測相機和控制箱連接。工作時，檢測相機通過鏡頭對焦並在光源照射下獲取清晰的端面圖像，並將圖像數據發送至圖像處理器，圖像處理器取得數據後經過處理、分析和比較後獲得夾具本體與水平線之間的夾角，最後通過控制驅動電機正反轉來調整夾具本體的翻轉角度，從而實現翻轉角度的高精度檢測和定位。

作為本發明的優選方案，基於伺服電機具有控制精度高、抗過載能力強、低速運行平穩、發熱和噪音小等優點，因此本發明所述驅動電機設為伺服電機。

作為本發明的優選方案，基於工業相機具有結構緊湊不易損壞、運行穩定工作可靠、連續工作時間長及環境適應性強的優點，因此本發明所述檢測相機設為工業相機。

本發明的另一目的通過下述技術方案實現：

一種用於連杆加工的自動翻轉夾具的視覺檢測方法，該方法包括如下具體步驟：

步驟s1:將連杆裝夾在夾具本體上，通過肩部推頭、側部推頭和拉杆分別固定連杆的不同位置，從而鎖定連杆位置；

步驟s2:預先調整光源控制器和鏡頭，使光源亮度和焦距合適，檢測相機的成像清晰；

步驟s3:檢測相機對夾具本體的端面進行拍照採集，並將圖像數據發送至圖像處理器；

步驟s4:圖像處理器接收檢測相機的圖像數據，經過處理、分析和與水平線對比後，得出夾具本體與水平線之間的夾角θ；

步驟s5:若夾角θ不為零且旋轉角度超過設定值，則控制驅動電機向後反轉θ角度，若旋轉角度未達到設定值，則控制驅動電機向前正轉θ角度。

本發明的工作過程和原理是：本發明在翻轉夾具的一端設有用於檢測夾具本體翻轉角度的校正組件，該校正組件通過檢測相機獲取夾具本體端面的圖像數據，並將該圖像數據實時發送給圖像處理器，最後圖像處理器對接收到的圖像數據進行處理、分析和比較後，得到夾具本體與水平線之間的夾角，控制箱根據夾角大小來控制驅動電機的正反轉，使夾具本體翻轉到水平位置，最終實現夾具本體翻轉角度的精確測量和定位，從而提高裂解槽的加工質量。

與現有技術相比，本發明還具有以下優點：

(1)本發明所提供的用於連杆加工的自動翻轉夾具及視覺檢測方法能夠準確測量和定位夾具本體的翻轉角度，明顯提高裂解槽加工質量。

(2)本發明所提供的用於連杆加工的自動翻轉夾具及視覺檢測方法能夠精確調整夾具本體的翻轉角度，實現翻轉角度的自動調節。

(3)本發明所提供的用於連杆加工的自動翻轉夾具及視覺檢測方法能夠有效降低設備的生產成本，系統運行穩定、可靠、高效。

(4)本發明所提供的用於連杆加工的自動翻轉夾具結構簡單、容易拆裝、維修方便、通用性強。

附圖說明

圖1是本發明所提供的用於連杆加工的自動翻轉夾具的整體結構示意圖。

圖2是本發明所提供的翻轉夾具的立體圖。

圖3是本發明所提供的翻轉夾具的主視圖。

圖4是本發明所提供的夾具本體與水平線重合的示意圖。

圖5是本發明所提供的夾具本體與水平線之間的夾具小於90度的示意圖。

圖6是本發明所提供的夾具本體與水平線之間的夾具大於90度的示意圖。

圖7是本發明所提供的用於連杆加工的自動翻轉夾具的工作流程圖。

上述附圖中的標號說明：

11-夾具本體，12-肩部推頭，13-側部推頭，14-拉杆，15-圓柱連接體，21-驅動電機，22-固定座，23-聯軸器，31-前支撐體，32-後支撐體，33-軸承，41-檢測相機，42-鏡頭，43-光源，44-光源控制器，45-支撐架，46-控制箱，47-圖像處理器，51-平臺本體。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚、明確，以下參照附圖並舉實施例對本發明作進一步說明。

實施例1：

如圖1、圖2和圖3所示，本發明公開了一種用於連杆加工的自動翻轉夾具，該翻轉夾具用於加工汽車的連杆，主要包括平臺本體51、用於固定工件的夾具組件、驅動夾具翻轉的驅動組件、固定夾具的支撐組件和用於檢測夾具是否翻轉到位的校正組件。所述平臺本體51水平固定，所述支撐組件固定安裝在平臺本體51上，所述夾具組件安裝在支撐組件上，並可在支撐組件上實現轉動。所述驅動組件安裝在平臺本體51上，位於夾具本體11的一端並與夾具本體11傳動連接，驅動夾具本體11翻轉。所述校正組件安裝在夾具組件的另一端，與驅動組件連接，通過驅動組件控制夾具組件的翻轉角度。校正組件的檢測端與夾具組件相對，通過獲取夾具端面的圖像，並對圖像進行處理、分析和對比，從而實現翻轉角度的檢測與校正，最終使夾具翻轉到位。

具體的，所述夾具組件包括夾具本體11、用於固定工件位置的肩部推頭12、側部推頭13和拉杆14。所述夾具本體11中間鏤空，用於裝夾工件，夾具本體11的兩端設有用於旋轉支撐和動力傳動的圓柱連接體15，夾具本體11通過圓柱連接體15與支撐組件連接，並實現在支撐組件上的自由翻轉。所述肩部推頭12和側部推頭13活動地安裝在夾具本體11上，用於定位工件的肩部和側部位置，具體的，所述肩部推頭12和側部推頭13通過驅動缸或彈簧實現機械式壓緊。所述拉杆14安裝在夾具本體11的一端上，拉杆14的一端與氣缸連接，另一端伸進連杆內，通過氣缸的驅動實現連杆位置的固定。

具體的，所述驅動組件包括驅動電機21、固定座22和聯軸器23。所述驅動電機21通過固定座22安裝在平臺本體51上，所述聯軸器23的一端與驅動電機21連接，另一端與夾具本體11的圓柱連接體15固定連接，驅動夾具本體11翻轉。

具體的，所述支撐組件包括前支撐體31、後支撐體32和軸承33。所述前支撐體31和後支撐體32分別安裝在夾具本體11的兩端，所述軸承33分別設置在前後支撐體32上。所述夾具本體11通過圓柱連接體15插入軸承33上分別與前後支撐體32活動連接，實現自由翻轉。

具體的，所述校正組件包括檢測相機41、鏡頭42、光源43、光源控制器44、支撐架45、控制箱46和圖像處理器47。所述支撐架45固定安裝在平臺本體51上，所述光源43、鏡頭42和檢測相機41從前往後依次固定在支撐架45上，所述光源43、鏡頭42和檢測相機41的中心在同一水平線上。所述光源控制器44的一端與光源43連接，另一端與電源連接，通過光源控制器44可以實現光源43亮度的自由調節，從而改變光照效果，提高成像質量和控制精度。所述控制箱46的一端與驅動電機21連接，所述圖像處理器47分別與檢測相機41和控制箱46連接。工作時，檢測相機41通過鏡頭42對焦並在光源43照射下獲取清晰的端面圖像，並將圖像數據發送至圖像處理器47，圖像處理器47取得數據後經過處理、分析和比較後獲得夾具本體11與水平線之間的夾角，最後通過控制驅動電機21正反轉來調整夾具本體11的翻轉角度，從而實現翻轉角度的高精度檢測和定位。

作為本發明的優選方案，基於伺服電機具有控制精度高、抗過載能力強、低速運行平穩、發熱和噪音小等優點，因此本發明所述驅動電機21設為伺服電機。

作為本發明的優選方案，基於工業相機具有結構緊湊不易損壞、運行穩定工作可靠、連續工作時間長及環境適應性強的優點，因此本發明所述檢測相機41設為工業相機。

如圖4、圖5、圖6和圖7所示，本發明還公開了一種用於連杆加工的自動翻轉夾具的視覺檢測方法，該方法包括如下具體步驟：

步驟s1:將連杆裝夾在夾具本體11上，通過肩部推頭12、側部推頭13和拉杆14分別固定連杆的不同位置，從而鎖定連杆位置；

步驟s2:預先調整光源控制器44和鏡頭42，使光源43亮度和焦距合適，檢測相機41的成像清晰；

步驟s3:檢測相機41對夾具本體11的端面進行拍照採集，並將圖像數據發送至圖像處理器47；

步驟s4:圖像處理器47接收檢測相機41的圖像數據，經過處理、分析和與水平線對比後，得出夾具本體11與水平線之間的夾角θ；

步驟s5:若夾角θ不為零且旋轉角度超過設定值，則控制驅動電機21向後反轉θ角度，若旋轉角度未達到設定值，則控制驅動電機21向前正轉θ角度。

本發明的工作過程和原理是：本發明在翻轉夾具的一端設有用於檢測夾具本體11翻轉角度的校正組件，該校正組件通過檢測相機41獲取夾具本體11端面的圖像數據，並將該圖像數據實時發送給圖像處理器47，最後圖像處理器47對接收到的圖像數據進行處理、分析和比較後，得到夾具本體11與水平線之間的夾角，控制箱46根據夾角大小來控制驅動電機21的正反轉，使夾具本體11翻轉到水平位置，最終實現夾具本體11翻轉角度的精確測量和定位，從而提高裂解槽的加工質量。

上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。