一种适应于凹槽栅格的视觉检测设备

技术领域

本发明装置属于栅格自动化视觉检测设备技术领域，具体涉及一种适应于凹槽栅格的视觉检测设备。

背景技术

对于现有需要应用于精密的场合的适应于凹槽栅格，需要对栅格的所有外表面进行检测，对于凹槽所在的端面需要对凹槽下表面、内侧面、上表面等多个外表面进行检测，需要对上述表面是否存在裂痕进行检测，传统的视觉检测机构仅能够检测单一平面或者对简单的三维立体图像进行检测。无法高效完成对凹槽内侧面的视觉检测。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提供一种适应于凹槽栅格的视觉检测设备，该装置利用夹持机构与视觉检测机构之间的相对运动，对栅格中凹槽内侧面进行检测。

本发明采用的技术方案如下：一种适应于凹槽的防护栅格的视觉检测设备，包括机架、三维直角坐标机械手、旋转机构和视觉检测机构，三维直角坐标机械手安装在机架上端面，旋转机构安装在三维直角坐标机械手的输出端，视觉检测机构安装在旋转机构的输出端，检测夹持机构设置在机架的上端面且位于三维直角坐标机械手正下方，检测夹持机构包括检测底板，防护栅格放置在检测底板的上端面，防护栅格下端面与检测底板的上端面贴合，防护栅格凹槽朝向上方设置，检测底板的四周设置定位机构，定位机构用于对防护栅格的外侧面进行定位，检测底板下部安装在两轴摆台的输出端，两轴摆台带动检测底板绕X轴、Y轴方向转动。

进一步的，两轴摆台包括十字交叉旋转轴、X轴电机和Y轴电机，两个支撑立柱分别设置在十字交叉旋转轴相对的两端，十字交叉旋转轴相对的两端分别转动安装在两个支撑立柱上，X轴电机设置在其中一个支撑立柱的外侧，X轴电机的输出端与十字交叉旋转轴安装在支撑立柱的一端通过X轴减速器相连，十字交叉旋转轴另外两端转动安装在两个Y轴连接座下端，Y轴减速器设置在其中一个Y轴连接座的外侧，Y轴减速器的的输出端与十字交叉旋转轴靠近Y轴连接座的一端相连，Y轴电机的输出端与Y轴减速器的输入端相连，Y轴连接座上端与检测底板下部固连。

进一步的，还包括地轨，地轨安装在机架上端面，地轨位于三维直角坐标机械手的正下方，两轴摆台-的下部安装在地轨的输出端，地轨带动两轴摆台-沿直线运动。

进一步的，三维直角坐标机械手包括两个平行设置的X轴驱动机构、两个平行设置的Z轴驱动机构，两个X轴驱动机构安装在机架上端面且对称设置在两轴摆台-两侧，两个平行设置的Z轴驱动机构下部分别安装在两个X轴驱动机构的输出端，Y轴驱动机构的两端分别安装在两个Z轴驱动机构的输出端，旋转机构通过连接框以安装在Z轴驱动机构的输出端。

进一步的，视觉检测机构包括相机连接架和多个视觉检测单元，相机连接架安装在旋转机构的输出端，多个视觉检测单元沿连接架的延伸方向布置，视觉检测单元包括相机、环形光源，相机的上部安装在连接架上，环形光源设置在相机的下方。

进一步的，定位机构包括端部挡板、侧向挡板和定位气缸，端部挡板和侧向挡板分别设置在检测底板相邻的外侧面，定位气缸安装在检测底板的下端面，定位气缸朝向检测底板外侧设置，定位板竖直设置且安装在定位气缸的缸杆上，定位气缸设置在端部挡板或者侧向挡板的对侧。

一种适应于凹槽栅格的视觉检测设备表面质量的检测方法：A.人工放置防护栅格到检测夹持机构上，定位机构-防护栅格的相邻侧面进行定位；B.两轴摆台-带动防护栅格转动至凹槽的底面正对视觉检测机构，即凹槽的上表面正对视觉检测机构，视觉检测机构拍照并传输照片至检测系统中检测；C.通过两轴摆台-带动防护栅格沿X轴顺时针转动带动防护栅格向一侧的倾斜，视觉检测机构对防护栅格中凹槽内侧面进行拍照，通过两轴摆台-带动防护栅格沿X轴反向转动带动防护栅格向另一侧的倾斜，视觉检测机构对防护栅格中凹槽相对的另一内侧面进行拍照；D.旋转机构带动视觉检测机构转动90度，通过两轴摆台-带动防护栅格沿Y轴顺时针转动带动防护栅格向一侧的倾斜，视觉检测机构对防护栅格中凹槽相邻的另一内侧面进行拍照，通过两轴摆台-带动防护栅格沿Y轴反向转动实现防护栅格向另一侧的倾斜，视觉检测机构对防护栅格中凹槽其余的另一内侧面进行拍照；相机拍照并传输照片至检测系统中检测，检测过程中，三维直角坐标机械手带动视觉检测机构在空间内平动调整视觉检测机构与防护栅格之间的距离。

有益效果如下：两轴摆台带动检测底板及其上防护栅格相对运动，调整防护栅格内侧面与视觉检测机构中工业相机之间的相对角度，工业相机能够对防护栅格的每个区域进行拍照，实现对防护栅格裂纹的精密检测。配合定位机构，将防护栅格精确放置到检测夹持机构上，人工进行对检测夹持机构进行上下料即可。搭配地轨，将人工上下料区域与视觉检测区域分开，保证人工上下料的安全性。将地轨连接板靠近检测夹持机构的一端设置成从上到下的斜台，防止地轨连接板与检测底板之间发生干涉，保证了检测底板较大的转动角度。

附图说明

图1 为本发明装置的整体结构示意图。

图2 为本发明装置中两轴摆台的结构示意图。。

图3 为本发明装置中两轴摆台另一视角的结构示意图。

图4 为本发明装置中防护栅格的结构示意图。

图5 为本发明装置中视觉检测机构的结构示意图。

图中：1.机架；2.三维直角坐标机械手；3.旋转机构；4.视觉检测机构；401.相机连接板；402.转动连接板；4-3.视觉检测单元；431.工业相机；432.环形光源；5.检测夹持机构；501.检测底板；5-2.定位机构；521.端部挡板；522.侧向挡板；523.定位气缸；5-3.两轴摆台；531.X轴电机；532.X轴减速器；533.支撑立柱；534.连接底板；535.Y轴电机；536.Y轴减速器；537.Y轴连接座；538.十字交叉旋转轴；504.地轨连接板；6.地轨。

具体实施方式

如图1-图5所示，一种带有凹槽的防护栅格的视觉检测设备，包括机架1、三维直角坐标机械手2、旋转机构3和视觉检测机构4，三维直角坐标机械手2安装在机架1的上端面，旋转机构3安装在三维直角坐标机械手2的输出端，视觉检测机构4安装在旋转机构3的输出端，检测夹持机构5设置在机架1的上端面且位于三维直角坐标机械手2正下方，检测夹持机构5包括检测底板501，防护栅格放置在检测底板501的上端面，防护栅格下端面与检测底板501的上端面贴合，防护栅格凹槽朝向上方设置，检测底板501的四周设置定位机构5-2，定位机构5-2用于对防护栅格的外侧面进行定位，检测底板501下部安装在两轴摆台5-3的输出端，两轴摆台5-3带动检测底板501绕X轴、Y轴方向转动。

两轴摆台5-3包括十字交叉旋转轴538、X轴电机531和Y轴电机535，两个支撑立柱533分别设置在十字交叉旋转轴538相对的两端，十字交叉旋转轴538的相对的两端分别通过滚动轴承安装在两个支撑立柱533上部的通孔中，从而十字交叉旋转轴538的上述两端通转动安装在两个支撑立柱533上，X轴减速器532的基体安装在其中一个支撑立柱533的外侧，X轴电机531安装在上述支撑立柱533的外侧，X轴电机531的输出端与X轴减速器532的输入端相连，X轴减速器532的输出端与十字交叉旋转轴538的一端固连，从而X轴电机531通过X轴减速器532带动十字交叉旋转轴538绕其水平轴线转动，十字交叉旋转轴538另外两端通过滚动轴承以转动安装在两个Y轴连接座537下端，Y轴减速器536设置在其中一个Y轴连接座537的外侧，Y轴减速器536的基体安装在Y轴连接座537的外侧面，Y轴减速器536的的输出端与十字交叉旋转轴538靠近Y轴连接座537的一端相连，Y轴电机535的输出端与Y轴减速器536的输入端相连，从而Y轴电机535通过Y轴减速器536将动力输出到十字交叉旋转轴538上，Y轴连接座537上端与检测底板501下部固连，Y轴减速器536的输入端与输出端相对运动转化成Y轴连接座537相对于十字交叉旋转轴538的转动。检测底板501下部安装在Y轴连接座537上部，从而X轴电机531与Y轴电机535带动检测底板501及其上部件绕X轴、Y轴方向。

两轴摆台5-3带动防护栅格绕X轴和Y轴方向转动，调整防护栅格凹槽内侧面与视觉检测机构4中工业相机431的镜头之间的角度，保证视觉检测机构4能够对防护凹槽内侧面的各个角落进行检测。

为了方便将防护栅格放置到检测底板501上，还包括地轨6，地轨6安装在机架1上端面，地轨6位于三维直角坐标机械手2的正下方，两轴摆台5-3安装在地轨6的输出端，地轨6带动两轴摆台5-3沿直线运动。机架1的四周及其顶部设置防护板，防护板将机架1及其上部件围合成长方体，从而组成封闭的操作空间，其中一个侧面的防护板设置成对开门的推拉机构，人工打开上述防护板侧面的推拉机构，地轨6带动两轴摆台5-3朝向上述位于侧面的防护板运动，人工对两轴摆台5-3进行上下料。为了便于检测底板501及其上部件的转动空间，两轴摆台5-3的底板与地轨6的输出端之间通过地轨连接板504相连，地轨连接板504的一端安装在两轴摆台5-3的输出端，地轨连接板504的另一端与两轴摆台5-3中连接底板534相连，两个支撑立柱533分别安装在连接底板534的两侧。地轨连接板504靠近连接底板534的一端设置成从上往下的斜台，斜台的角度优选为45度；从而保证检测底板501与地轨连接板504不发生干涉，检测底板501更大的转动空间，本实施例中检测底板501朝向一侧的最大转动角度为45度。

三维直角坐标机械手2包括两个平行设置的X轴驱动机构、两个平行设置的Z轴驱动机构，两个X轴驱动机构安装在机架1上端面且对称设置在两轴摆台5-3两侧，两个平行设置的Z轴驱动机构下部分别安装在两个X轴驱动机构的输出端，Y轴驱动机构的两端分别安装在两个Z轴驱动机构的输出端，旋转机构3通过连接框以安装在Z轴驱动机构的输出端。三维直角坐标机械手2为对称结构，保证了旋转机构3及其上部件运动的稳定性，旋转机构3采用旋转电机作为驱动元件，相比于旋转气缸驱动，旋转角度更大，转向灵活，转向驱动力更大。

视觉检测机构4包括相机连接架和多个视觉检测单元4-3，转动连接板402上部安装在旋转机构3的输出端，两个相机连接板401对称安装在转动连接板402下部的两侧，多个视觉检测单元4-3沿相机连接架的延伸方向布置，视觉检测单元4-3包括工业相机431和环形光源432，工业相机431的上部安装在相机连接架上，环形光源432设置在工业相机431的下方。

定位机构5-2包括端部挡板521、侧向挡板522和定位气缸523，端部挡板521和侧向挡板522分别设置在检测底板501相邻的外侧面，定位气缸523安装在检测底板501的下端面，定位气缸523朝向检测底板501外侧设置，定位板竖直设置且安装在定位气缸523的缸杆上，定位气缸523设置在端部挡板521或者侧向挡板522的对侧。定位机构5-2对防护栅格的端面和侧面进行定位。

一种适应于凹槽栅格的视觉检测设备表面质量的检测方法：A.人工放置防护栅格到检测夹持机构5上，定位机构5-2防护栅格的相邻侧面进行定位；B.两轴摆台5-3带动防护栅格转动至凹槽的底面正对视觉检测机构4，即凹槽的上表面正对视觉检测机构4，视觉检测机构4拍照并传输照片至检测系统中检测；C.通过两轴摆台5-3带动防护栅格沿X轴顺时针转动带动防护栅格向一侧的倾斜，视觉检测机构4对防护栅格中凹槽内侧面进行拍照，通过两轴摆台5-3带动防护栅格沿X轴反向转动带动防护栅格向另一侧的倾斜，视觉检测机构4对防护栅格中凹槽相对的另一内侧面进行拍照；D.旋转机构3带动视觉检测机构4转动90度，通过两轴摆台5-3带动防护栅格沿Y轴顺时针转动带动防护栅格向一侧的倾斜，视觉检测机构4对防护栅格中凹槽相邻的另一内侧面进行拍照，通过两轴摆台5-3带动防护栅格沿Y轴反向转动实现防护栅格向另一侧的倾斜，视觉检测机构4对防护栅格中凹槽其余的另一内侧面进行拍照；相机拍照并传输照片至检测系统中检测，检测过程中，三维直角坐标机械手2带动视觉检测机构4在空间内平动调整视觉检测机构4与防护栅格之间的距离。

防护栅格内部的横向隔条板和纵向隔条板互成90度布置，对于普通的栅格，横向隔条板和纵向隔条板的围成了凹槽的内侧面与凹槽底面、凹槽上端面成90度夹角。当横向隔条板或者纵向隔条板非垂直与检测底板501设置时，凹槽部分内侧面与凹槽底面的夹角较小，导致对于凹槽内侧面裂纹的检测难度增加，该设备尤其适应对凹槽内侧面与凹槽底面的最小夹角在50度和90度之间的防护栅格进行裂纹检测。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际结构可以有多种方式和变化。凡在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施实例，均属于本发明的保护范围。