一种金属管端部表面质量检测装置

技术领域

本发明涉及金属管检测技术领域，尤其涉及一种金属管端部表面质量检测装置。

背景技术

金属管材作为下游行业输送流体物质的关键配件，其市场需求主要受下游工业企业固定资产投资的影响。这是因为受资质认证、生产能力、技术储备、销售渠道等各种条件制约，行业内部分企业集中优势资源开拓化工、核电、火电、军工等高附加值、高壁垒行业，走专业化道路。经过多年的发展，金属管材生产企业已在下游专业领域形成较为稳定的竞争格局。

自金属不锈钢管行业在我国发展几十年来，其加工技术及设备的可靠性得到了长足的发展，生产出的产品质量和规格已实现行业标准化，但面对庞大的市场供应量，不锈钢管的后续加工技术明显出现后劲不足的现象，为了增加日产量，企业一般都会采用增加单工序加工设备数量、增加工人数量及增加劳动时间等方式来达到市场需求量，经调研尤其在不锈钢管端口加工和质量检测工序上表现更为突出，其中端部表面质量检测工艺环节，多采用人工肉眼检测获设备单根检测，生产成本高、生产效率低，产品合格率低。

一篇公开号为CN201593975U的中国实用新型专利公开一种对钢管管端结构的测量系统，该测量系统包括有相互电连接的系统电器控制柜、CCD摄像系统、定位机构及图像处理显示机构；测量指令经过工控机的人机交互界面进入测量的指令后，工控机将信号传递给系统电气控制柜，系统电气控制柜里的PLC将信号传递给LED光源，同时系统电气控制柜的PLC信号控制连杆带动摄像头向前进给，摄像头进行拍摄，并通过USB线传输到工控机。该实用新型利用摄像头及工控机组成视觉系统自动捕捉钢管端面图像，经工控机进行图像处理，提高测量精度，消除人为误差、提高测量速度。但是，并未涉及金属钢管传送过程中管与管之间的相互接触贴紧、互相影响问题，检测精度及检测速度仍有待提高。

发明内容

本发明提出一种检测精度及检测效率更高的金属管端部表面质量检测装置，为解决现有技术中存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。

一种金属管端部表面质量检测装置，用于检测金属管材按照尺寸规格截断后的端部表面情况，其主要包括金属管传输机构、视觉检测系统、截停装置和金属管辅助往复推动装置，所述金属管传输机构用来输送金属管，所述视觉检测系统用来采集、识别待检测所述金属管的端部图像，所述截停装置用来将所述金属管截停在所述金属管传输机构上，所述金属管辅助往复推动装置用来推动被截停的若干所述金属管一起朝与传送方向相反的方向上运动，进而利用惯性使各所述金属管之间的间隔增大。

更为优选的是，所述金属管传输机构包括变频电机、传动轴、传送带和同步轮，所述传送带连接在所述传动轴和所述同步轮之间、用来传送待检测的金属管，所述变频电机与所述传动轴连接、用来提供传动动力。

更为优选的是，所述变频电机为变频异步电机，所述传送带为平行设置的两条输送带，所述金属管横跨在两套输送带之间随之输送。

更为优选的是，所述截停装置和所述金属管辅助往复推动装置对应所述金属管传输机构设置，包括用来截停所述金属管的电磁推杆和用来辅助所述金属管往复移动的推动装置。

所述电磁推杆设置在所述金属管的上侧或下侧；所述电磁推杆伸出时，截停所述金属管，所述电磁推杆缩回时，所述金属管在所述金属管传输机构上传送。

所述推动装置设置在所述金属管的上侧，用以下压推动所述金属管朝与传送方向相反的方向上运动；当出现多个所述金属管相互靠紧时，所述推动装置推动若干所述金属管一起朝与传送方向相反的方向上运动。

更为优选的是，所述推动装置包括安装架、下压板、下压动力机构、滑轨、滑块和推动动力机构，所述滑轨设置在所述安装架上，所述滑块与所述滑轨滑动安装，所述下压动力机构安装在所述滑块上，所述下压板与所述下压动力机构连接、并在所述下压动力机构的驱使下进行升降，所述推动动力机构用来带动所述滑块在所述滑轨上来回移动。

工作时，所述下压动力机构驱使所述下压板下压在若干所述金属管的上侧，压住之后所述推动动力机构带动所述滑块、所述下压动力机构、所述下压板一起朝与传送方向相反的方向上运动并随后抬起所述下压板，利用惯性使各所述金属管分开。

更为优选的是，所述下压板为橡胶板，所述下压动力机构为气缸，所述下压板直接安装在气缸的气缸轴上。

更为优选的是，所述推动动力机构由滚珠丝杆和步进电机组成，所述滚珠丝杆与所述滑块螺纹连接，所述步进电机用来带动所述滚珠丝杆进行旋转。

更为优选的是，所述视觉检测系统包括遮光罩、光源和采集摄像头，所述光源和所述采集摄像头对应所述金属管的端部设置，所述遮光罩罩在所述光源和所述采集摄像头外。

更为优选的是，所述采集摄像头为位置可调安装结构，包括调节轴和轴固定块，所述采集摄像头安装在所述调节轴上，所述调节轴穿设于所述轴固定块的锁紧孔上并被锁紧件锁紧。

更为优选的是，所述光源为位置可调安装结构，包括调节底座，在所述调节底座上设有滑槽，所述光源滑动安装在所述滑槽上。

更为优选的是，所述视觉检测系统的工作原理为：1）采集金属管端部缺陷图像，并使用LABELIMG软件对缺陷图像进行标注分类；采集金属管端部无缺陷图像，与分类后的缺陷图像组成样本集；2）使用YOLOV5网络模型对样本集进行训练学习，得到训练后的YOLOV5网络模型；3）采集待检测金属管的端部图像；4）对采集到的待检测金属管的端部图像进行降噪、滤波预处理；5）使用训练后的YOLOV5网络模型对降噪、滤波预处理后的图像进行识别，得到识别结果。

本发明提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点。

一、本发明提供的一种金属管端部表面质量检测装置，将金属管传输机构、视觉检测系统、截停装置和金属管辅助往复推动装置有机结合在一起，智能化、自动化程度高，结构设计简单合理，且稳定性好，能够满足客户的实际生产要求；利用截停装置和金属管辅助往复推动装置，可以使金属管传输机构上相互贴紧的金属管分开，进而能够在规定的条件下和时间内达到规定的质量检测和数量要求，检测效率及检测准确性更好。

二、采用可靠的电磁推杆定位机构和步进驱动控制的金属管辅助往复推动装置，产品故障率低，寿命长，保证产品的准确定位及设备运行的稳定性，加工精度高，稳定性好；同时，在保证整体设备可靠性和稳定性的前提下，注重安全生产与设备维护；能够为同类行业及金属管材行业的应用提供参考价值，可广泛推广应用于军工行业、高校实验室、汽车零部件行业、民用不锈钢、制冷供暖行业、民用五金、卫浴等行业。

三、本发明融合视觉检测系统，检测效率高，每分钟可完成60-100根以上的产品数量，能在金属管传输过程中实现金属管材端部断边刮痕残边、毛刺、凹槽等表面质量缺陷自动检测。

附图说明

图1所示为本发明提供的金属管端部表面质量检测装置的结构示意图。

图2所示为金属管传输机构的结构示意图。

图3所示为电磁推杆的结构示意图。

图4所示为推动装置的结构示意图。

图5所示为光源的安装结构示意图。

图6所示为采集摄像头的安装结构示意图。

图7所示为视觉检测系统的工作原理图。

附图标记说明。

1：金属管传输机构，2：视觉检测系统，3：截停装置，4：金属管辅助往复推动装置，5：机械主体支撑架，6：金属管。

1-1：变频电机，1-2：传动轴，1-3：传送带，1-4：同步轮。

2-1：遮光罩，2-2：光源，2-3：采集摄像头，2-4：调节底座，2-5：滑槽，2-6：调节轴，2-7：轴固定块，2-8：锁紧件。

3-1：电磁推杆，3-2：横梁。

4-1：安装架，4-2：下压板，4-3：下压动力机构，4-4：滑轨，4-5：滑块，4-6：推动动力机构。

4-6-1：滚珠丝杆，4-6-2：步进电机。

具体实施方式

下面结合说明书的附图，对本发明的具体实施方式作进一步的描述，使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

参照图1所示，一种金属管端部表面质量检测装置，用于检测金属管材按照尺寸规格截断后端部表面存在的毛刺等情况，主要包括金属管传输机构1、视觉检测系统2、截停装置、金属管辅助往复推动装置4和机械主体支撑架5等部分。

参照图2所示，所述金属管传输机构1包括变频电机1-1、传动轴1-2、传送带1-3和同步轮1-4，所述传送带1-3连接在所述传动轴1-2和所述同步轮1-4之间、用来传送截断后的金属管6，所述变频电机1-1与所述传动轴1-2连接、用来提供传动动力。

本实施例中，优选所述变频电机1-1为变频异步电机，优选所述传送带1-3为平行设置的两条输送带，所述金属管6横跨在两套输送带之间随之输送。显然，本领域技术人员根据实际需要的不同，可以用其他动力机构来代替变频异步电机，只要能够起到提供输送动力的作用即可。本领域技术人员也可以根据实际需要的不同，选用现有已知的或将来能够实现的其他结构形式的传动带，只要能够起到输送待检测和已检测金属管6即可；不限于本实施例。

结合图3、图4所示，所述截停装置3和所述金属管辅助往复推动装置4对应所述金属管传输机构1设置，包括用来截停所述金属管6的电磁推杆3-1和用来辅助金属管往复移动的推动装置。本实施例中，所述电磁推杆3-1设置在两条输送带之间，所述金属管辅助往复推动装置4设置金属管6上侧，以便下压推动金属管。根据实际需要的不同，所述电磁推杆3-1可以设置在金属管6的上侧或下侧；电磁推杆3-1伸出时，截停金属管6，电磁推杆3-1缩回时，金属管5随传动带一起传送。

在金属管6被电磁推杆3-1截停之后，若出现多个金属管相互靠紧，影响检测效果时，可以通过所述推动装置推动被截停的若干金属管6一起朝与传送带传送方向相反的方向上运动，利用惯性使各金属管6间的间隔增大，从而方便视觉检测系统2采集各金属管的端部表面质量信息。

在电磁推杆3-1缩回前，也可通过所述推动装置推动被截停的若干金属管6一起朝与传送带传送方向相反的方向上运动，利用惯性使各金属管6间的间隔增大，从而便于电磁推杆3-1截停下一待检测金属管。

在这里，采用电磁推杆作为截停机构，保证产品的准确定位及设备运行的稳定性，故障率低，使用寿命长。显然，本领域技术人员根据实际需要的不同，可以采用其他类型的截停机构代替电磁推杆，不限于本实施例。

再结合图3所示，电磁推杆3-1成对设置在一横梁3-2上，两所述电磁推杆3-1通过所述横梁3-2与金属管传输机构1连接。工作时，两所述电磁推杆3-1同步升降，起到更好的截停效果。显然，本领域技术人员根据实际需要的不同，可以适当改变电磁推杆的数量，不限于本实施例。

再结合图4所示，所述推动装置包括安装架4-1、下压板4-2、下压动力机构4-3、滑轨4-4、滑块4-5和推动动力机构4-6，所述安装架4-1与所述机械主体支撑架5连接固定，所述滑轨4-4设置在所述安装架4-1上，所述滑块4-5与所述滑轨4-4滑动安装，所述下压动力机构4-3安装在所述滑块4-4上，所述下压板4-2与所述下压动力机构4-3连接、并在所述下压动力机构4-3的驱使下进行升降，所述推动动力机构4-6用来带动所述滑块4-5在所述滑轨4-4上来回移动。

工作时，下压动力机构4-3驱使下压板4-2下压在被截停的金属管6的上侧，压住之后推动动力机构4-6带动滑块4-5、下压动力机构4-3、下压板4-2一起朝与传送带传送方向相反的方向上运动并随后抬起下压板4-2，利用惯性使各金属管分开。

本实施例中，优选所述下压板4-2为橡胶板，以便更好地与金属管6接触，推动金属管6。优选所述下压动力机构4-3为气缸，所述下压板4-2直接安装在气缸的气缸轴上、由其带动进行升降。优选所述推动动力机构4-6由滚珠丝杆4-6-1和步进电机4-6-2组成，所述滚珠丝杆4-6-1与所述滑块4-5螺纹连接，所述步进电机4-6-2用来带动所述滚珠丝杆4-6-1进行旋转。

显然，本领域技术人员根据实际需要的不同，可以采用其他材质的板件来制作下压板，下压动力机构4-3可以用直线电机等现有已知的或将来能够实现的其他动力机构代替，只要能够起到驱使所述下压板4-2进行升降的作用即可；所述推动动力机构4-6可以采用气缸等现有已知的或将来能够实现的其他动力机构代替，只要能够起到驱使所述滑块4-5沿所述滑轨4-4来回移动即可；不限于本实施例。

结合图5、图6所示，所述视觉检测系统2包括遮光罩2-1、光源2-2和采集摄像头2-3，所述光源2-2和所述采集摄像头2-3对应金属管6的端部设置，本实施例中，金属管6的两端分别设有相应的所述光源2-2和所述采集摄像头2-3，所述遮光罩2-1罩在所述光源2-2和所述采集摄像头2-3外、以减少外部光源对采集图像质量的影响。

本实施例中，优选所述光源2-2为条形光源，优选所述条形光源活动安装在一调节底座2-4上，以便根据实际需要适当调节光源2-2的位置。具体地，在所述调节底座2-4设有滑槽2-5，所述光源2-2滑动安装在所述滑槽2-5上。显然，光源2-2不局限为条形光源，也可以为环形光源等，只要能够起到照亮金属管端部、辅助采集摄像头进行图像采集的目的即可，光源2-2的位置可调安装结构也不局限于以上举例的调节底座、滑槽形式，任何现有已知的或将来能够实现的其他形式的光源位置可调安装结构均是本发明的保护范畴。

本实施例中，优选所述采集摄像头2-3为位置可调安装结构，包括调节轴2-6和轴固定块2-7，所述采集摄像头2-3安装在所述调节轴2-6上，所述调节轴2-6穿设于所述轴固定块2-7的锁紧孔上并被锁紧件2-8锁紧；所述锁紧件2-8优选为螺栓，松开螺栓即可移动所述调节轴2-6进而调节所述采集摄像头2-3的安装位置，所述采集摄像头2-3调节到位后锁紧螺栓即可，调节方便快捷。

显然，采集摄像头2-3为位置可调安装结构不局限于以上举例的具体结构，本领域技术人员根据实际需要的不同可以采用其他结构形式的位置可调安装结构，只要能够实现采集摄像头2-3位置可调的目的即可。

参照图7所示，本实施例提供的一种金属管端部表面质量检测装置，其视觉检测系统的工作原理为：1）采集金属管端部缺陷图像，并使用LABELIMG软件对缺陷图像进行标注分类；采集无缺陷产品图像；2）使用YOLOV5网络模型对样本集进行训练学习，得到训练后的YOLOV5网络模型；3）采集待检测金属管的端部图像；4）对采集到待检测金属管的端部图像进行降噪、滤波预处理；5）使用训练后的YOLOV5网络模型对降噪、滤波预处理后的图像进行识别，得到识别结果。

本发明提供的一种金属管端部表面质量检测装置，可用于基于深度学习的机器视觉检测技术实现金属管材断面刮痕残边、毛刺、凹槽等表面质量缺陷自动检测，检测精度更高、检测成本更低。

另外需要说明的是，在本发明的描述中，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。

此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“至少”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。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的术语在本发明中的具体含义。

在发明中，除非另有规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅是表示第一特征水平高度高于第二特征的高度。第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

通过上述的结构和原理的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本发明不局限于上述的具体实施方式，在本发明基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本发明的保护范围，本发明的保护范围应由各权利要求项及其等同物限定之。具体实施方式中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。