一种轴颈硬度在线检测用轴颈位置识别装置

技术领域

本申请实施例涉及自动化测量领域，尤其涉及一种轴颈硬度在线检测用轴颈位置识别装置。

背景技术

在制造领域中，轴颈类工件在设计和最终的品质筛选中涉及多种规格尺寸，轴颈尺寸是轴颈类工件的重要参数，为了保证最终的供货需求，需要对出货的工件的进行轴颈尺寸的检测。

现有技术中，为了检测轴颈类工件的尺寸，通常人工采用通止规、游标卡尺、钢卷尺或者直尺等测量工具进行人工检测，然而人工检测通常受限于工具精度或者由于度数误差，造成最终的测量误差较大，例如在进行螺纹钢的外径测量时，一般技术人员的测量读数比实际尺寸大3mm左右，误差较大，而且轴颈类工件通常具有多个颈部，或者是锥形颈部，现有技术提供的方案测量精度较低，最终对轴颈的定位不够精准，难以满足行业需求。

发明内容

本申请实施例提供了一种轴颈硬度在线检测用轴颈位置识别装置，包括：

机架、传送机构、托盘、CCD检测机构、主控机构以及夹取机构；所述传送机构、所述CCD检测机构、所述主控机构以及所述夹取机构分别固定于所述机架上；

所述托盘用于盛放工件，所述传送机构用于将所述托盘传输至所述夹取机构的夹取区域，所述夹取机构用于将所述托盘中的工件夹取至所述CCD检测机构的检测区域，所述夹取机构上设置有夹爪、旋转轴以及步进电机，所述夹爪用于夹取工件，所述步进电机用于通过所述旋转轴驱动所述夹爪旋转，使得所述CCD检测机构采集工件的若干个角度的图像数据，所述CCD检测机构还用于将采集到的图像数据发送至所述主控机构，所述主控机构用于根据所述图像数据计算所述工件的轴颈尺寸，并生成尺寸数据，所述主控机构还用于根据所述尺寸数据识别工件的轴颈位置。

可选的，所述CCD检测机构包括一个横向布置的第一CCD相机、一个纵向布置的第二CCD相机以及一个横向布置的第一光源装置，所述第一光源装置的方向与所述第一CCD相机的方向相对，所述第一CCD相机和所述第二CCD相机用于采集工件的对视线性面图像信息，所述第一光源装置用于为所述第一CCD相机以及所述第二CCD相机提供光照。

可选的，所述夹取机构还包括CCD定位相机，所述CCD定位相机设置于所述夹爪上方，所述CCD定位相机用于采集工件的在托盘中的位置信息，并将所述位置信息发送至所述主控机构，所述主控机构还用于根据所述位置信息控制所述夹爪运动至工件的位置。

可选的，所述夹取机构还设置有第二光源装置，所述第二光源装置的发光部位为环形，所述第二光源装置用于为所述CCD定位相机提供光照。

可选的，所述夹爪包括两个爪牙，所述夹爪通过气缸驱动所述爪牙，使得所述爪牙对工件进行夹持。

可选的，所述夹爪包括磁吸装置，所述磁吸装置上设置有电磁铁，所述磁吸装置用于通过所述电磁铁对工件进行吸附，使得工件被所述夹爪固定。

可选的，所述轴颈硬度在线检测用轴颈位置识别装置上还设置有机罩，所述机罩设置于所述机架上方，所述机罩用于对所述夹取机构进行遮罩。

可选的，所述主控机构设置有显示屏幕和存储装置，所述主控机构用于通过所述显示屏幕显示所述尺寸数据，所述主控机构还用于通过所述存储装置存储所述尺寸数据。

可选的，所述传送机构为平皮带传送机构，所述平皮带传送机构两侧设置有第一滑块机构，所述第一滑块机构用于支持所述托盘，使得所述托盘沿着所述平皮带传送机构传送的方向运动，所述平皮带传送机构还设置有调速装置，所述调速装置用于控制所述平皮带传送机构传送所述托盘的速度。

可选的，所述夹取机构还包括纵向滑轨、横向滑轨以及竖向滑轨；所述纵向滑轨水平固定于所述机架上，所述横向滑轨与所述纵向滑轨连接，所述竖向滑轨与所述横向滑轨连接，所述夹爪固定于所述竖向滑轨上，所述纵向滑轨、所述横向滑轨以及所述竖向滑轨上均设置有第二滑块机构，使得所述夹爪实现纵向、横向以及竖向的移动。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下有益效果：

本申请实施例提供的轴颈硬度在线检测用轴颈位置识别装置中，夹取机构将托盘中的工件夹取至CCD检测机构的检测区域，夹取机构上设置有夹爪、旋转轴以及步进电机，夹爪用于夹取工件，步进电机通过旋转轴驱动夹爪旋转，使得CCD检测机构采集工件的若干个角度的图像数据，CCD检测机构还将采集到的图像数据发送至主控机构，主控机构根据图像数据计算工件的轴颈尺寸，并生成尺寸数据，进而主控机构可以根据尺寸数据识别工件的轴颈位置。

本申请提供的轴颈硬度在线检测用轴颈位置识别装置可以通过步进电机带动工件旋转进而360度采集工件的圆周信息，能够精确地计算轴颈的尺寸进而识别轴颈的位置。

附图说明

图1为本申请轴颈硬度在线检测用轴颈位置识别装置的一个结构示意图；

图2为本申请中轴颈硬度在线检测用轴颈位置识别装置的顶视图；

图3为本申请中夹取机构的一个结构示意图；

图4为本申请中CCD检测机构的顶视图；

图5为本申请中夹取机构的另一个结构示意图；

图6为本申请中主控机构的一个结构示意图；

图7为本申请中传送机构的顶视图；

图8为本申请中夹取机构的另一个结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种轴颈硬度在线检测用轴颈位置识别装置，用于提升对工件颈部尺寸的识别精度。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅用于说明各部件或组成部分之间的相对位置关系，并不特别限定各部件或组成部分的具体安装方位。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，在本申请中所附图式所绘制的结构、比例、大小等，均仅用于配合说明书所揭示的内容，以供本领域技术人员了解与阅读，并非用于限定本申请可实施的限定条件，故不具有技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均仍应落在本申请所揭示的技术内容涵盖的范围内。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请中，主控机构可以通过通讯接口对各个机构进行识别与控制，对检测到的数据进行精确的计算，还可以对数据进行存储和调用。具体的，可以是通过电机控制卡来接收工控机的指令，驱动电机运动，控制夹取机构的位置等，可以通过IO卡来进行数字信号的采集和输出，可以通过AD卡来进行模拟量信号的采集，可以通过继电器卡来接收工控机指令，进行通道的切换，还可以通过通讯卡来实现工控机与各个执行机构的数据交互。

主控机构中可以集成有控制系统、操作软件及数据处理系统以及计算机控制系统，可以对数据进行实时采集，对特性曲线实现实时动态显示，数据文件能以Access常用数据库或SQLserve等大型数据库的方式保存，方便实现客户的资源共享及网络管理，以及用户的再分析。对于用户自定义的各种word2000报表，该软件可轻松实现访问，解决了不同用户或同一用户在不同时期对报表有不同需要的难题。该软件可处理测量原始数据及由此派生的曲线。该装置还具有保护功能，该装置具有软件和机械两种限位保护方式。软件可实现用户自定义的速度设定，速度的计算机调整。还可实现高精度的速度标定，随时调整速度档位和编码。软件权限分级管理功能：为了提高软件及数据的安全性，该软件可以通过设置不同的密码保护来实现分权限管理功能。该装置还具有结果再现功能，试验操作完成并存盘后，可根据用户需要在以后任意时间打开并对数据进行再分析。

请参阅图1至图3，本申请实施例提供的轴颈硬度在线检测用轴颈位置识别装置包括：机架1、传送机构2、托盘3、CCD检测机构4、主控机构5以及夹取机构6；传送机构2、CCD检测机构4、主控机构5以及夹取机构6分别固定于机架1上；

托盘3用于盛放工件，传送机构2用于将托盘3传输至夹取机构6的夹取区域，夹取机构6用于将托盘3中的工件夹取至CCD检测机构4的检测区域，夹取机构6上设置有夹爪61、旋转轴62以及步进电机63，夹爪61用于夹取工件，步进电机63用于通过旋转轴62驱动夹爪61旋转，使得CCD检测机构4可以采集工件的若干个角度的图像数据，CCD检测机构4将采集到的图像数据发送至主控机构5，主控机构5根据图像数据计算工件的轴颈尺寸，并生成尺寸数据，进而主控机构5可以根据尺寸数据识别工件的轴颈位置。

在实际应用中，轴颈螺钉的圆周信息对于轴颈位置的识别非常重要，通常可以通过人工使用通止规、游标卡尺或钢卷尺等量具进行测量，然而这些量具都需要直接接触工件，并且轴颈工件往往具有多个不同直径的轴颈，人工测量很难满足测量要求，并且会由于人工读数误差造成测量的精确度较差，如何更精确地测量轴颈尺寸进而对轴颈进行定位识别也成了工业上亟待解决的问题。基于此，本申请中，夹取机构6将工件夹取至CCD检测机构4的检测范围后，由CCD检测机构4采集工件的图像数据，检测时，通过步进电机63带动旋转轴62旋转可以使得CCD检测机构4采集到工件不同方位的图形数据，并发送至主控机构5进行计算，可以实现轴颈螺纹以及颈部尺寸的非接触式测量，并且通过测量结果能够精确定位轴颈的位置。例如可以检测M10-M26之间的外螺纹参数还可以检测φ30以下的外圆尺寸，检测精度可以达到0.01mm。

具体的，视觉检测方式可以是，将原始图像根据灰度分布聚成三类，将背景设为黑色，目标螺钉设为高光白色。利用阈值分割的方法将图像分割成二值图。进而进行边缘检测以提取轮廓，最后计算中径像素间距，得到轴颈尺寸，也可以是其它的方式，具体此处不做限定。

可选的，请参阅图4，本申请实施例中，CCD检测机构4可以包括一个横向布置的第一CCD相机41、一个纵向布置的第二CCD相机42以及一个横向布置的第一光源装置43，第一光源装置43的方向与第一CCD相机41的方向相对，第一CCD相机41和第二CCD相机42用于采集工件的图像信息，第一光源装置43用于为第一CCD相机41以及第二CCD相机42提供光照。

为了提高对工件检测精度，可以布置多个CCD相机，采集工件不同方位的图像，本申请实施例中，两个CCD相机垂直分布可以采集工件的对视线性面的图像信息，为主控机构5提供丰富的计算数据，而由于工况的限制，当光线较暗时，会干扰CCD相机的成像质量进而降低检测精度，因此通过第一光源装置43可以为CCD相机提供光照，使得成像质量更高，工件的边缘更为明显。

可选的，请参阅图5，夹取机构6还包括CCD定位相机64，CCD定位相机64设置于夹爪61上方，CCD定位相机64用于采集工件的在托盘3中的位置信息，并将位置信息发送至主控机构5，主控机构5还根据位置信息控制夹爪61运动至工件的位置。

在实际应用中，夹爪61需要从托盘3中将工件准确夹取出来，如果位置出现偏差，将会对工件造成碰伤，可能会使得工件NG甚至是造成夹爪61的损坏，基于此，本申请实施例中，在夹爪61上方设置有CCD定位相机64，CCD定位相机64采集工件的图像数据，还可以将图像数据发送至主控机构5，主控机构5根据图像信息计算出工件的具体位置，进而控制夹爪61运动至工件地位置，精确地将工件夹取起来，减少了因为位置出现偏差而造成工件的NG或是夹爪61的损坏。

进一步的，请参阅图5，夹取机构6还设置有第二光源装置65，第二光源装置65的发光部位为环形，第二光源装置用于为CCD定位相机64提供光照。为了提高CCD定位相机64的成像质量，可以设置有第二光源装置，例如LED灯，环形的LED灯可以均匀地对工件进行照明，使得照片的光线明暗较为均匀，提高成像质量和定位精度。

可选的，请参阅图5，夹爪61包括两个爪牙66，夹爪61通过气缸67驱动爪牙66，使得爪牙66对工件进行夹持。

可选的，夹爪61包括磁吸装置，磁吸装置上设置有电磁铁，磁吸装置用于通过电磁铁对工件进行吸附，使得工件被夹爪61固定。

在实际应用中，夹爪61对工件的夹取可以有多种方式，通过气缸67来驱动夹爪61具有较好的稳定性和可靠性，能够精确地夹取任意一个工件，而电磁吸式的夹爪61具有较小的体积，并且吸附面可以直接和轴颈螺钉的顶面接触，吸附力较小，可以减小对工件的损伤。

可选的，请参阅图1，轴颈硬度在线检测用轴颈位置识别装置上还设置有机罩7，机罩7设置于机架1上方，机罩7用于对夹取机构6进行遮罩。

在实际应用中，传送机构2以及夹取机构6均为活动类机构，设备在运行时，如果工作人员不慎触碰到设备，或者有物体掉落到设备上，极易发生安全事故，造成人员受伤或者设备损坏，因此，可以在机架1上方设置一个机罩7，机罩7还可以起到防尘和放水溅的作用，为了方便工作人员观察机罩7内部机构的工作状况，机罩7四周表面可以设置有玻璃。机罩7顶部还可以设置有警示光标，机罩7上还可以设置有急停按钮或者报警装置等，用于在紧急状况下关停设备以及报警。

可选的，请参阅图6，主控机构5设置有显示装置51和存储装置52，主控机构5用于通过显示装置51显示尺寸数据，主控机构5还用于通过存储装置52存储尺寸数据。

在实际应用中，主控机构5可以用于对各个机构进行控制以及对各类数据进行精确的计算并且可以将数据存储在存储装置中，还可以通过显示装置51显示出来，显示装置51可以是具有触控功能的显示器，用于通过预设的操作系统进行人机交互。显示装置51还可以对检测到的数据进行实时的显示，方便工作人员进行观察。

可选的，请参阅图7，传送机构2为平皮带传送机构2，平皮带传送机构2两侧设置有第一滑块机构21，第一滑块机构21用于支持托盘3，使得托盘3沿着平皮带机构传送的方向运动，平皮带传送机构2还设置有调速装置22，调速装置22用于控制平皮带传送机构2传送托盘3的速度。

托盘3在被上料机构2送入平皮带传送机构上后，托盘3将会被设置于平皮带传送机构两侧的第一滑块机构21支持住，第一滑块机构21上设置有夹持板，用于对托盘3的两边进行夹持，第一滑块机构21从平皮带传送机构2的一端夹持托盘3至另一端，使得托盘3在运动过程中保持稳定的传送姿态，并始终沿着平皮带传动的方向运动，防止托盘3滑落；在实际应用中，传送机构2一般通过伺服电机来驱动，还可以设置有调速装置，用于调节伺服电机的转速进而控制平皮带传送机构的传送速度，以满足更多的实际检测需求。

托盘3在进入夹取机构6的夹取区域时，平皮带传送机构由于具有较大的接触面积并且皮带的运动较为稳定，托盘3和皮带间可以具有较好的摩擦力，产生的相对滑动较小，进而可以使得夹取机构6能够更精确和平稳地夹取工件，减少因为托盘3错位而使得夹取机构6对工件碰伤造成工件NG，托盘3在运动过程中可以保持较好的运动姿态和较平稳的传送，并且平皮带传送机构产生的噪音较小，可以满足对噪音分贝要求较高的场所。

可选的，请参阅图8，夹取机构6还包括纵向滑轨601、横向滑轨602以及竖向滑轨603；纵向滑轨601水平固定于机架1上，横向滑轨602与纵向滑轨601连接，竖向滑轨603与横向滑轨602连接，夹爪61固定于竖向滑轨603上，纵向滑轨601、横向滑轨602以及竖向滑轨603上均设置有第二滑块机构68，使得夹爪61实现纵向、横向以及竖向的移动。

在实际检测过程中，托盘3中装有若干个工件，夹爪61需要对不同位置的工件进行夹取，并将工件移动到CCD检测机构4的检测区域，因此需要夹爪61具备3个方向的自由度；本申请实施例中，纵向滑轨601在横向滑轨602上通过第二滑块机构68实现横向平移，竖向滑轨603通过第二滑块机构68在纵向滑轨601上实现纵向平移，夹爪61通过第二滑块机构68在竖向滑轨603上实现竖向平移，通过三个滑轨可以使得夹爪61对不同位置的工件进行精确的夹取，待工件检测完后，夹爪61将工件搬运至CCD检测机构4的检测区域，还可以用于调整工件至最佳的检测距离，提高成像质量；三自由度滑轨在进行速度或者位置的自动化控制时具有较稳定可靠的线性性能；夹爪61还可以采用一定的配合规范，使得可以替换不同规格的爪头，以用于夹取不同尺寸的工件；各个滑轨上还设置有拖链，拖链中容放用于连接各个组件的线缆，以保护线缆。

需要说明的是，对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。