基于機(jī)器視覺(jué)的汽車膜片彈簧離合器在線智能檢測(cè)裝置的制作方法

本發(fā)明屬于機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于機(jī)器視覺(jué)的汽車膜片彈簧離合器在線智能檢測(cè)裝置，包括支撐防護(hù)單元、環(huán)形傳輸單元、機(jī)械手單元、光電成像單元及處理與控制單元。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)的提升，越來(lái)越多的工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)都是依靠生產(chǎn)線來(lái)完成。而對(duì)零件產(chǎn)品外觀質(zhì)量的檢測(cè)，國(guó)內(nèi)的機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品卻跟不上企業(yè)生產(chǎn)的要求。面對(duì)這種情況，國(guó)內(nèi)企業(yè)要么高價(jià)進(jìn)口國(guó)外的價(jià)格高昂機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備，要么依托國(guó)內(nèi)低廉的人力資源成本，使用人工進(jìn)行檢測(cè)。隨著國(guó)內(nèi)人力資源成本的提高，依靠人工進(jìn)行產(chǎn)品外觀質(zhì)量檢測(cè)，不僅給工廠增加巨大的人工成本，而且也并不能保證比較高的檢測(cè)合格率。此外，對(duì)工業(yè)零件外觀質(zhì)量的檢測(cè)還存在很多不能用人眼進(jìn)行檢測(cè)的項(xiàng)目，比如零件安裝孔的位置度。

隨著工業(yè)水平的不斷發(fā)展，最近幾年，國(guó)內(nèi)外也出現(xiàn)了很多可以用于檢測(cè)諸如零件安裝孔位置度的檢測(cè)設(shè)備，如三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x等。但是這類產(chǎn)品也存在著其固有問(wèn)題，如這類設(shè)備既不能做到在線檢測(cè)，也不能做到對(duì)零件的每件必檢。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是如何檢測(cè)流水線上生產(chǎn)零件的外觀質(zhì)量特別是零件的表面是否有裂紋和安裝孔位置度是否滿足設(shè)計(jì)使用要求問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種基于機(jī)器視覺(jué)的汽車膜片彈簧離合器在線智能檢測(cè)裝置，包括支撐防護(hù)單元、環(huán)形傳輸單元、機(jī)械手單元、光電成像單元、照明單元及處理與控制單元；

所述支撐防護(hù)單元，是整個(gè)系統(tǒng)的支撐和防護(hù)裝置，其支撐結(jié)構(gòu)主要是邊緣的金屬柱子，負(fù)責(zé)通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)支撐各個(gè)功能單元；其下端裝有用于方便移動(dòng)的滾輪，從下往上算第一層平臺(tái)用于安裝機(jī)械手單元和處理與控制單元的計(jì)算機(jī)主機(jī)，第二層平臺(tái)用于安裝環(huán)形傳輸單元、光電成像單元和照明單元，正面板左上方開(kāi)設(shè)有用于安裝運(yùn)行環(huán)境面板的方形孔，右下方開(kāi)設(shè)有用于安裝操作與控制面板的方形孔；

所述環(huán)形傳輸單元，負(fù)責(zé)對(duì)待測(cè)零件的傳輸，安裝于支撐防護(hù)單元的第二層平面上，主要由安裝平臺(tái)、環(huán)形導(dǎo)軌、載物臺(tái)、皮帶傳動(dòng)裝置、上下料工位定位裝置、檢測(cè)工位定位裝置和驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成；所述安裝平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)環(huán)形傳輸單元的支撐；環(huán)形導(dǎo)軌的作用是對(duì)載物臺(tái)的運(yùn)動(dòng)軌跡作限位；載物臺(tái)是待檢測(cè)零件的傳輸載具；皮帶傳動(dòng)裝置是環(huán)形傳輸單元的動(dòng)力輸送裝置；上下料工位定位裝置的作用是對(duì)上下料工位位置的載物臺(tái)進(jìn)行限位；檢測(cè)工位定位裝置的作用是對(duì)檢測(cè)工位位置的載物臺(tái)進(jìn)行限位；驅(qū)動(dòng)電機(jī)的作用是驅(qū)動(dòng)皮帶傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)數(shù)據(jù)線與處理與控制單元單向連接，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)環(huán)形傳輸單元的控制帶動(dòng)載物臺(tái)運(yùn)輸待檢測(cè)零件；

所述機(jī)械手單元，其作用是用于對(duì)待檢測(cè)零件進(jìn)行上、下料，即將待檢測(cè)的零件從生產(chǎn)流水線上抓取到環(huán)形運(yùn)輸單元的載物臺(tái)上為上料；將檢測(cè)完的零件從環(huán)形運(yùn)輸單元的載物臺(tái)上抓取到生產(chǎn)流水線上或投入廢品區(qū)為下料；安裝在支撐防護(hù)單元的第二層平面上，在環(huán)形傳輸單元旁邊。

優(yōu)選地，所述機(jī)械手單元為六軸多關(guān)節(jié)機(jī)械手，最大工作半徑可達(dá)720mm，手腕部可夾持7kg重量的零部件，自重30kg，位置反復(fù)精度為±0.02mm。

所述機(jī)械手單元，其基座通過(guò)螺釘與支撐防護(hù)單元的第二層平面相連接；通過(guò)數(shù)據(jù)線與處理與控制單元實(shí)現(xiàn)單向連接，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)械手單元的控制；其主要由以下幾個(gè)部分組成：機(jī)械手單元為其基座，其作用是通過(guò)螺栓與支撐防護(hù)單元的第二層平面相連接，并為機(jī)械手大臂提供旋轉(zhuǎn)平臺(tái)以及數(shù)據(jù)線和電源線的集中排布；機(jī)械手單元為機(jī)械手單元的機(jī)械手，其作用是實(shí)現(xiàn)在最多六自由度下對(duì)零件的搬運(yùn)；機(jī)械手單元為電磁鐵吸盤(pán)，其作用是將待檢測(cè)鋼質(zhì)零件進(jìn)行吸附，吸附零件時(shí)電磁盤(pán)圓心與零件圓心在控制系統(tǒng)的精確控制下使兩者的圓心在誤差最大為1mm的狀況下吸附吻合。并隨機(jī)械手移動(dòng)將零件移送到載物臺(tái)或者下料區(qū)。

所述光電成像單元，其作用是對(duì)處于檢測(cè)區(qū)域的待檢測(cè)零件成像，然后將圖像信息采集后傳輸給處理與控制單元；主要包括：支撐裝置，固定于支撐防護(hù)單元的第二層平面上，其作用是對(duì)成像鏡頭進(jìn)行支撐，并通過(guò)安裝于支撐裝置上端的電機(jī)帶動(dòng)支撐裝置內(nèi)的螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)成像鏡頭做豎直運(yùn)動(dòng)；成像鏡頭，在支撐裝置上，其作用是對(duì)處于檢測(cè)區(qū)域的待檢測(cè)零件進(jìn)行成像；鏡頭傳感器，在支撐裝置上，通過(guò)數(shù)據(jù)線與處理與控制單元實(shí)現(xiàn)雙向連接，其作用是收集成像鏡頭所生產(chǎn)的圖像，然后將其傳輸給計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算與處理；

所述照明單元，其作用是對(duì)光電成像單元和環(huán)形傳輸單元的載物臺(tái)上的待檢測(cè)零件提供補(bǔ)光，通過(guò)照明支架安裝于支撐單元的第二層上，位于光電成像單元和環(huán)形傳輸單元旁邊；

所述處理與控制單元，包括用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和運(yùn)行算法程序的計(jì)算機(jī)，其作用是對(duì)圖像數(shù)據(jù)信息采集處理及各個(gè)功能單元進(jìn)行控制；在光電成像單元將采集到的圖像信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)后，計(jì)算機(jī)自動(dòng)的啟動(dòng)圖像處理程序，將采集到的待測(cè)零件圖像信息與標(biāo)準(zhǔn)合格零件的圖像信息進(jìn)行對(duì)比，判定待測(cè)零件是否合格，發(fā)出相應(yīng)的控制命令到機(jī)械手；

優(yōu)選地，計(jì)算機(jī)配置如下：

處理器：intel四核處理器；

運(yùn)行內(nèi)存：16g；

硬盤(pán)：固態(tài)硬盤(pán)120g；

散熱器：風(fēng)冷散熱；

以及用于做為顯示與控制用的觸碰顯示器。

采用本發(fā)明的技術(shù)方案取得的有益效果：檢測(cè)裝置通用性好，不需要更換或僅需要更換少量零部件，可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同零件的在線檢測(cè)；自動(dòng)化程度高，待測(cè)零件從生產(chǎn)線上直接被夾持到檢測(cè)設(shè)備上，檢測(cè)完成后合格產(chǎn)品又回到生產(chǎn)線，不合格產(chǎn)品則被自動(dòng)剔除。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的三維立體圖；

圖2為本發(fā)明的正面外形示意圖；

圖3為環(huán)形傳輸單元結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為機(jī)械手單元結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為零件和電磁吸盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為光電成像模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為碗光源結(jié)構(gòu)；

圖8為處理與控制單元控制界面圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的說(shuō)明，但不是對(duì)本發(fā)明的限定。

圖1示出了一種基于機(jī)器視覺(jué)的汽車膜片彈簧離合器在線智能檢測(cè)裝置，包括支撐防護(hù)單元1、環(huán)形傳輸單元2、機(jī)械手單元3、光電成像單元4、照明單元5、處理與控制單元6。

圖2示出了本發(fā)明的正面外形示意，其支撐防護(hù)單元1，是整個(gè)系統(tǒng)的支撐和防護(hù)裝置，其支撐結(jié)構(gòu)主要是邊緣的金屬柱子，負(fù)責(zé)通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)支撐各個(gè)功能單元；其下端裝有用于方便移動(dòng)的滾輪，從下往上算第一層平臺(tái)用于安裝機(jī)械手單元3和處理與控制單元6的計(jì)算機(jī)主機(jī)，第二層平臺(tái)用于安裝環(huán)形傳輸單元2、光電成像單元4和照明單元5，正面板左上方開(kāi)設(shè)有用于安裝運(yùn)行環(huán)境面板的方形孔，右下方開(kāi)設(shè)有用于安裝操作與控制面板的方形孔。

圖3示出了環(huán)形傳輸單元結(jié)構(gòu)示意，負(fù)責(zé)對(duì)待測(cè)零件的傳輸，安裝于支撐防護(hù)單元1的第二層平面上，主要由安裝平臺(tái)2-1、環(huán)形導(dǎo)軌2-2、載物臺(tái)2-3、皮帶傳動(dòng)裝置2-4、上下料工位定位裝置2-5、檢測(cè)工位定位裝置2-6和驅(qū)動(dòng)電機(jī)2-7組成；所述安裝平臺(tái)2-1可實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)環(huán)形傳輸單元的支撐；環(huán)形導(dǎo)軌2-2的作用是對(duì)載物臺(tái)2-3的運(yùn)動(dòng)軌跡作限位；載物臺(tái)2-3是待檢測(cè)零件的傳輸載具；皮帶傳動(dòng)裝置2-4是環(huán)形傳輸單元的動(dòng)力輸送裝置；上下料工位定位裝置2-5的作用是對(duì)上下料工位位置的載物臺(tái)進(jìn)行限位；檢測(cè)工位定位裝置2-6的作用是對(duì)檢測(cè)工位位置的載物臺(tái)進(jìn)行限位；驅(qū)動(dòng)電機(jī)2-7的作用是驅(qū)動(dòng)皮帶傳動(dòng)裝置2-4的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)數(shù)據(jù)線與處理與控制單元6單向連接，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)環(huán)形傳輸單元的控制帶動(dòng)載物臺(tái)運(yùn)輸待檢測(cè)零件。

圖4示出了機(jī)械手單元結(jié)構(gòu)示意，用于對(duì)待檢測(cè)零件進(jìn)行上、下料，即將待檢測(cè)的零件從生產(chǎn)流水線上抓取到環(huán)形運(yùn)輸單元2的載物臺(tái)2-3上為上料；將檢測(cè)完的零件從環(huán)形運(yùn)輸單元2的載物臺(tái)2-3上抓取到生產(chǎn)流水線上或投入廢品區(qū)為下料；安裝在支撐防護(hù)單元1的第二層平面上，在環(huán)形傳輸單元2旁邊。

優(yōu)選地，所述機(jī)械手單元3為六軸多關(guān)節(jié)機(jī)械手，最大工作半徑可達(dá)720mm，手腕部可夾持7kg重量的零部件，自重30kg，位置反復(fù)精度為±0.02mm。

所述機(jī)械手單元3的基座3-1通過(guò)螺釘與支撐防護(hù)單元1的第二層平面相連接；通過(guò)數(shù)據(jù)線與處理與控制單元6實(shí)現(xiàn)單向連接，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)械手單元的控制；其主要由以下幾個(gè)部分組成：機(jī)械手單元3-1為其基座，其作用是通過(guò)螺栓與支撐防護(hù)單元1的第二層平面相連接，并為機(jī)械手大臂提供旋轉(zhuǎn)平臺(tái)以及數(shù)據(jù)線和電源線的集中排布；機(jī)械手單元3-2為機(jī)械手單元的機(jī)械手，其作用是實(shí)現(xiàn)在最多六自由度下對(duì)零件的搬運(yùn)；機(jī)械手單元3-3為電磁鐵吸盤(pán)，其作用是將待檢測(cè)鋼質(zhì)零件進(jìn)行吸附，吸附零件時(shí)電磁盤(pán)圓心與零件圓心在控制系統(tǒng)的精確控制下使兩者的圓心在誤差最大為0.4mm的狀況下吸附吻合。并隨機(jī)械手移動(dòng)將零件移送到載物臺(tái)或者下料區(qū)。零件和電磁鐵吸盤(pán)結(jié)構(gòu)示意如圖5所示。

圖6示出了光電成像模塊結(jié)構(gòu)示意，其作用是對(duì)處于檢測(cè)區(qū)域的待檢測(cè)零件成像，然后將圖像信息采集后傳輸給處理與控制單元6；主要包括：支撐裝置4-1，固定于支撐防護(hù)單元1的第二層平面上，其作用是對(duì)成像鏡頭進(jìn)行支撐，并通過(guò)安裝于支撐裝置上端的電機(jī)帶動(dòng)支撐裝置內(nèi)的螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)成像鏡頭做豎直運(yùn)動(dòng)；成像鏡頭4-2，在支撐裝置上，其作用是對(duì)處于檢測(cè)區(qū)域的待檢測(cè)零件進(jìn)行成像；鏡頭傳感器4-3，在支撐裝置上，通過(guò)數(shù)據(jù)線與處理與控制單元6實(shí)現(xiàn)雙向連接，其作用是收集成像鏡頭所生產(chǎn)的圖像，然后將其傳輸給計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算與處理。

圖7示出了碗光源結(jié)構(gòu)示意，其屬于球面漫反射無(wú)影光源，適用于檢測(cè)表面起伏不平，反光的零部件。優(yōu)選地，照明單元5選擇aft-rd230型無(wú)影光源led碗形光源。其參數(shù)如下：

額定電壓：18-22v；

額定功率：15w；

重量：1900g；

大徑：d1=240mm；

照明口徑：d2=152mm；

安裝平面尺寸：d3=100×70mm；

小徑：d4=40mm；

圖8示出了處理與控制單元控制界面圖示意。

本發(fā)明檢測(cè)裝置通用性好，不需要更換或僅需要更換少量零部件，可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同零件的在線檢測(cè)；自動(dòng)化程度高，待測(cè)零件從生產(chǎn)線上直接被夾持到檢測(cè)設(shè)備上，檢測(cè)完成后合格產(chǎn)品又回到生產(chǎn)線，不合格產(chǎn)品則被自動(dòng)剔除。

以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式做出了詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明不局限于所描述的實(shí)施方式。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下，對(duì)這些實(shí)施方式進(jìn)行各種變化、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。