一种用于连杆加工的自动翻转夹具及视觉检测方法与流程

本发明涉及连杆加工设备及视觉检测技术领域，尤其涉及一种用于汽车连杆加工的自动翻转夹具及定位翻转角度的视觉检测方法。

背景技术：

机械视觉是使机器具有视觉感知功能的系统，研究以应用为背景的专用视觉系统，只提供对执行某一特定任务相关的景物描述。机器视觉可以通过视觉传感器获取环境的二维图像，并通过视觉处理器进行分析和解释，进而转换为符号，让机器人能够辨识物体，得到物体的数据信息，最后输出机械操作指令。现今，运用机械视觉技术能解决工业上自动化识别问题。

针对已有激光加工方式，出现了直立式激光竖直加工裂解槽方法，简化了连杆裂解槽的加工步骤，提高加工效率，其中直立式激光竖直加工裂解槽方法如下：将连杆放置在夹具体上后，控制单元通过驱动装置控制x轴移动平台、y轴移动平台及z轴移动平台运动，以使连杆的大头孔上待切割裂解槽的位置正对激光切割头，待激光切割头切割第一条连杆裂解槽后，将夹具体绕支撑体转动180°，使连杆的顶部平面与底部平面互换，再用激光切割头切割第二条连杆裂解槽，完成加工裂解槽工序，夹具体翻转复位。

在该连杆裂解加工技术中，难点是夹具板翻转后复位问题，如果复位后夹具板与加工平面不垂直，使得裂解槽加工位置不精确，而裂解槽加工是裂解技术的第一道工序，对后续工序的加工质量具有重要的影响，针对这个问题提出的视觉调整检测方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种运行可靠、测量精确、且能够快速、准确定位夹具板翻转角度的自动翻转夹具。

本发明的另一目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于上述自动翻转夹具的视觉检测方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种用于连杆加工的自动翻转夹具，该翻转夹具用于加工汽车的连杆，主要包括平台本体、用于固定工件的夹具组件、驱动夹具翻转的驱动组件、固定夹具的支撑组件和用于检测夹具是否翻转到位的校正组件。所述平台本体水平固定，所述支撑组件固定安装在平台本体上，所述夹具组件安装在支撑组件上，并可在支撑组件上实现转动。所述驱动组件安装在平台本体上，位于夹具本体的一端并与夹具本体传动连接，驱动夹具本体翻转。所述校正组件安装在夹具组件的另一端，与驱动组件连接，通过驱动组件控制夹具组件的翻转角度。校正组件的检测端与夹具组件相对，通过获取夹具端面的图像，并对图像进行处理、分析和对比，从而实现翻转角度的检测与校正，最终使夹具翻转到位。

具体的，所述夹具组件包括夹具本体、用于固定工件位置的肩部推头、侧部推头和拉杆。所述夹具本体中间镂空，用于装夹工件，夹具本体的两端设有用于旋转支撑和动力传动的圆柱连接体，夹具本体通过圆柱连接体与支撑组件连接，并实现在支撑组件上的自由翻转。所述肩部推头和侧部推头活动地安装在夹具本体上，用于定位工件的肩部和侧部位置，具体的，所述肩部推头和侧部推头通过驱动缸或弹簧实现机械式压紧。所述拉杆安装在夹具本体的一端上，拉杆的一端与气缸连接，另一端伸进连杆内，通过气缸的驱动实现连杆位置的固定。

具体的，所述驱动组件包括驱动电机、固定座和联轴器。所述驱动电机通过固定座安装在平台本体上，所述联轴器的一端与驱动电机连接，另一端与夹具本体的圆柱连接体固定连接，驱动夹具本体翻转。

具体的，所述支撑组件包括前支撑体、后支撑体和轴承。所述前支撑体和后支撑体分别安装在夹具本体的两端，所述轴承分别设置在前后支撑体上。所述夹具本体通过圆柱连接体插入轴承上分别与前后支撑体活动连接，实现自由翻转。

具体的，所述校正组件包括检测相机、镜头、光源、光源控制器、支撑架、控制箱和图像处理器。所述支撑架固定安装在平台本体上，所述光源、镜头和检测相机从前往后依次固定在支撑架上，所述光源、镜头和检测相机的中心在同一水平线上。所述光源控制器的一端与光源连接，另一端与电源连接，通过光源控制器可以实现光源亮度的自由调节，从而改变光照效果，提高成像质量和控制精度。所述控制箱的一端与驱动电机连接，所述图像处理器分别与检测相机和控制箱连接。工作时，检测相机通过镜头对焦并在光源照射下获取清晰的端面图像，并将图像数据发送至图像处理器，图像处理器取得数据后经过处理、分析和比较后获得夹具本体与水平线之间的夹角，最后通过控制驱动电机正反转来调整夹具本体的翻转角度，从而实现翻转角度的高精度检测和定位。

作为本发明的优选方案，基于伺服电机具有控制精度高、抗过载能力强、低速运行平稳、发热和噪音小等优点，因此本发明所述驱动电机设为伺服电机。

作为本发明的优选方案，基于工业相机具有结构紧凑不易损坏、运行稳定工作可靠、连续工作时间长及环境适应性强的优点，因此本发明所述检测相机设为工业相机。

本发明的另一目的通过下述技术方案实现：

一种用于连杆加工的自动翻转夹具的视觉检测方法，该方法包括如下具体步骤：

步骤s1:将连杆装夹在夹具本体上，通过肩部推头、侧部推头和拉杆分别固定连杆的不同位置，从而锁定连杆位置；

步骤s2:预先调整光源控制器和镜头，使光源亮度和焦距合适，检测相机的成像清晰；

步骤s3:检测相机对夹具本体的端面进行拍照采集，并将图像数据发送至图像处理器；

步骤s4:图像处理器接收检测相机的图像数据，经过处理、分析和与水平线对比后，得出夹具本体与水平线之间的夹角θ；

步骤s5:若夹角θ不为零且旋转角度超过设定值，则控制驱动电机向后反转θ角度，若旋转角度未达到设定值，则控制驱动电机向前正转θ角度。

本发明的工作过程和原理是：本发明在翻转夹具的一端设有用于检测夹具本体翻转角度的校正组件，该校正组件通过检测相机获取夹具本体端面的图像数据，并将该图像数据实时发送给图像处理器，最后图像处理器对接收到的图像数据进行处理、分析和比较后，得到夹具本体与水平线之间的夹角，控制箱根据夹角大小来控制驱动电机的正反转，使夹具本体翻转到水平位置，最终实现夹具本体翻转角度的精确测量和定位，从而提高裂解槽的加工质量。

与现有技术相比，本发明还具有以下优点：

(1)本发明所提供的用于连杆加工的自动翻转夹具及视觉检测方法能够准确测量和定位夹具本体的翻转角度，明显提高裂解槽加工质量。

(2)本发明所提供的用于连杆加工的自动翻转夹具及视觉检测方法能够精确调整夹具本体的翻转角度，实现翻转角度的自动调节。

(3)本发明所提供的用于连杆加工的自动翻转夹具及视觉检测方法能够有效降低设备的生产成本，系统运行稳定、可靠、高效。

(4)本发明所提供的用于连杆加工的自动翻转夹具结构简单、容易拆装、维修方便、通用性强。

附图说明

图1是本发明所提供的用于连杆加工的自动翻转夹具的整体结构示意图。

图2是本发明所提供的翻转夹具的立体图。

图3是本发明所提供的翻转夹具的主视图。

图4是本发明所提供的夹具本体与水平线重合的示意图。

图5是本发明所提供的夹具本体与水平线之间的夹具小于90度的示意图。

图6是本发明所提供的夹具本体与水平线之间的夹具大于90度的示意图。

图7是本发明所提供的用于连杆加工的自动翻转夹具的工作流程图。

上述附图中的标号说明：

11-夹具本体，12-肩部推头，13-侧部推头，14-拉杆，15-圆柱连接体，21-驱动电机，22-固定座，23-联轴器，31-前支撑体，32-后支撑体，33-轴承，41-检测相机，42-镜头，43-光源，44-光源控制器，45-支撑架，46-控制箱，47-图像处理器，51-平台本体。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1、图2和图3所示，本发明公开了一种用于连杆加工的自动翻转夹具，该翻转夹具用于加工汽车的连杆，主要包括平台本体51、用于固定工件的夹具组件、驱动夹具翻转的驱动组件、固定夹具的支撑组件和用于检测夹具是否翻转到位的校正组件。所述平台本体51水平固定，所述支撑组件固定安装在平台本体51上，所述夹具组件安装在支撑组件上，并可在支撑组件上实现转动。所述驱动组件安装在平台本体51上，位于夹具本体11的一端并与夹具本体11传动连接，驱动夹具本体11翻转。所述校正组件安装在夹具组件的另一端，与驱动组件连接，通过驱动组件控制夹具组件的翻转角度。校正组件的检测端与夹具组件相对，通过获取夹具端面的图像，并对图像进行处理、分析和对比，从而实现翻转角度的检测与校正，最终使夹具翻转到位。

具体的，所述夹具组件包括夹具本体11、用于固定工件位置的肩部推头12、侧部推头13和拉杆14。所述夹具本体11中间镂空，用于装夹工件，夹具本体11的两端设有用于旋转支撑和动力传动的圆柱连接体15，夹具本体11通过圆柱连接体15与支撑组件连接，并实现在支撑组件上的自由翻转。所述肩部推头12和侧部推头13活动地安装在夹具本体11上，用于定位工件的肩部和侧部位置，具体的，所述肩部推头12和侧部推头13通过驱动缸或弹簧实现机械式压紧。所述拉杆14安装在夹具本体11的一端上，拉杆14的一端与气缸连接，另一端伸进连杆内，通过气缸的驱动实现连杆位置的固定。

具体的，所述驱动组件包括驱动电机21、固定座22和联轴器23。所述驱动电机21通过固定座22安装在平台本体51上，所述联轴器23的一端与驱动电机21连接，另一端与夹具本体11的圆柱连接体15固定连接，驱动夹具本体11翻转。

具体的，所述支撑组件包括前支撑体31、后支撑体32和轴承33。所述前支撑体31和后支撑体32分别安装在夹具本体11的两端，所述轴承33分别设置在前后支撑体32上。所述夹具本体11通过圆柱连接体15插入轴承33上分别与前后支撑体32活动连接，实现自由翻转。

具体的，所述校正组件包括检测相机41、镜头42、光源43、光源控制器44、支撑架45、控制箱46和图像处理器47。所述支撑架45固定安装在平台本体51上，所述光源43、镜头42和检测相机41从前往后依次固定在支撑架45上，所述光源43、镜头42和检测相机41的中心在同一水平线上。所述光源控制器44的一端与光源43连接，另一端与电源连接，通过光源控制器44可以实现光源43亮度的自由调节，从而改变光照效果，提高成像质量和控制精度。所述控制箱46的一端与驱动电机21连接，所述图像处理器47分别与检测相机41和控制箱46连接。工作时，检测相机41通过镜头42对焦并在光源43照射下获取清晰的端面图像，并将图像数据发送至图像处理器47，图像处理器47取得数据后经过处理、分析和比较后获得夹具本体11与水平线之间的夹角，最后通过控制驱动电机21正反转来调整夹具本体11的翻转角度，从而实现翻转角度的高精度检测和定位。

作为本发明的优选方案，基于伺服电机具有控制精度高、抗过载能力强、低速运行平稳、发热和噪音小等优点，因此本发明所述驱动电机21设为伺服电机。

作为本发明的优选方案，基于工业相机具有结构紧凑不易损坏、运行稳定工作可靠、连续工作时间长及环境适应性强的优点，因此本发明所述检测相机41设为工业相机。

如图4、图5、图6和图7所示，本发明还公开了一种用于连杆加工的自动翻转夹具的视觉检测方法，该方法包括如下具体步骤：

步骤s1:将连杆装夹在夹具本体11上，通过肩部推头12、侧部推头13和拉杆14分别固定连杆的不同位置，从而锁定连杆位置；

步骤s2:预先调整光源控制器44和镜头42，使光源43亮度和焦距合适，检测相机41的成像清晰；

步骤s3:检测相机41对夹具本体11的端面进行拍照采集，并将图像数据发送至图像处理器47；

步骤s4:图像处理器47接收检测相机41的图像数据，经过处理、分析和与水平线对比后，得出夹具本体11与水平线之间的夹角θ；

步骤s5:若夹角θ不为零且旋转角度超过设定值，则控制驱动电机21向后反转θ角度，若旋转角度未达到设定值，则控制驱动电机21向前正转θ角度。

本发明的工作过程和原理是：本发明在翻转夹具的一端设有用于检测夹具本体11翻转角度的校正组件，该校正组件通过检测相机41获取夹具本体11端面的图像数据，并将该图像数据实时发送给图像处理器47，最后图像处理器47对接收到的图像数据进行处理、分析和比较后，得到夹具本体11与水平线之间的夹角，控制箱46根据夹角大小来控制驱动电机21的正反转，使夹具本体11翻转到水平位置，最终实现夹具本体11翻转角度的精确测量和定位，从而提高裂解槽的加工质量。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。