一种铁路货车弹簧几何尺寸检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及零部件检测技术，尤其涉及一种铁路货车弹簧几何尺寸检测装置，属于零件检测制造技术领域。


背景技术：

2.铁路货车走行部弹簧在工作中承受较大的动载荷或者冲击载荷，是决定列车安全运行的关键零件之一。随着我国货车的不断提速对车辆走行部的弹簧机械性能的要求也越来越高。为了保证在提速重载下的安全可靠，除了对弹簧的强度，韧性，耐冲性以及疲劳寿命等有较高要求，同时对走行部弹簧出厂加工的几何尺寸也提出了更高的要求。
3.目前铁路货车走行部弹簧尺寸测量的方法主要有接触式和非接触式两大类。其中接触式检测工具包括游标卡尺、量规等；非接触式装置有电子显微镜、三坐标测装置、机器视觉检测装置等。
4.一般情况下，这种带有高度重复性和智能性的工作是由肉眼来完成的，但在某些特殊情况下，依靠肉眼根本无法连续稳定地进行，且检测效率异常低下。
5.现有技术中，也可以采用视觉检测技术对弹簧进行尺寸测量，但这样的设备复杂，比如线结构光测量，多组相机固定角度拍摄检测等。结构光无法获取到弹簧整体数据，缺少磨耗面积检测，只能对高度，线径，直径等局部参数进行检测，缺少磨耗面的面积等关键尺寸。多组相机固定角度拍摄结构复杂，限制条件较多，要求弹簧必须摆正拍摄，但是如果弹簧在加工面出现偏差无法摆正时会导致最后的检测结果不准确。
6.因此，现有技术中亟待一种可以方便对货车走行部弹簧进行快速尺寸测量的检测设备。


技术实现要素：

7.本实用新型提供一种新的铁路货车弹簧几何尺寸检测装置，通过在机械臂上设置摄像头，从而能够利用机械臂与弹簧接近的过程中利用摄像头快速测量尺寸，以解决现有技术中弹簧测量过程缓慢，且设备复杂的技术问题。
8.本实用新型实施例的铁路货车弹簧几何尺寸检测装置，包括：机械臂、输送装置和摄像头；
9.所述机械臂具有可自由活动的自由端；该自由端上设置有气动夹，所述摄像头也固定在该自由端上；
10.所述输送装置靠近所述机械臂设置，且位于所述自由端的下方；所述机械臂的两侧分别设置有拣选平台；两个所述拣选平台与所述输送装置排布呈c形结构，所述机械臂位于该c形结构的中心位置。
11.如上所述的铁路货车弹簧几何尺寸检测装置，其中，所述输送装置具有传动带，该传动带上固定有多个可随该传动带同步移动的定位板；
12.该定位板的上表面设置有用于放置弹簧的弹簧卡槽。
13.如上所述的铁路货车弹簧几何尺寸检测装置，其中，所述自由端上设置有固定板；所述摄像头和所述气动夹均安装在该固定板上；
14.所述固定板上还设置有激光测距仪。
15.如上所述的铁路货车弹簧几何尺寸检测装置，其中，所述设备还包括：控制器；所述机械臂上具有多个驱动机械臂的伺服电机；所述输送装置具有驱动电机；所述激光测距仪、所述驱动电机、所述摄像头以及多个所述伺服电机均与所述控制器电连接。
16.如上所述的铁路货车弹簧几何尺寸检测装置，其中，所述机械臂包括：底座、第一关节、第二关节和第三关节；所述自由端铰接在所述第三关节上；
17.所述底座上设置有竖直转轴，所述第一关节通过该竖直转轴可水平转动的安装于所述底座上；所述第一关节上设置有水平转轴，所述第二关节通过该水平转轴可转动的安装在所述第一关节上；所述第二关节上设置有前后转轴，所述第三关节通过该前后转轴可转动的安装在所述第二关节上；
18.所述水平转轴、所述竖直转轴和所述前后转轴，三者相互垂直。
19.如上所述的铁路货车弹簧几何尺寸检测装置，其中，所述输送装置上设置有两条相互平行的传动带；所述定位板的两侧分别安装在两条所述传动带上。
20.如上所述的铁路货车弹簧几何尺寸检测装置，其中，所述固定板上设置有平面光源；所述平面光源具有发光表面，所述摄像头的长度方向与该发光表面相垂直；
21.所述弹簧卡槽内设置有用于套设于弹簧内侧的导柱。
22.如上所述的铁路货车弹簧几何尺寸检测装置，其中，两个所述拣选平台分别为成品放置台和废品放置台。
23.本实用新型实施例中，通过机械臂对输送装置上的弹簧进行拣选，首先利用摄像头确定弹簧的尺寸是否合格，由于机械臂可以利用自身活动的优势能够以特定的角度接近弹簧，因此摄像头可以以规定的高度和角度对弹簧进行拍照定位，并可多角度拍摄以获取该弹簧的多方面几何尺寸，从而判断该弹簧是否合格。最后再通过气动夹拾取弹簧，最终利用机械臂将该弹簧放置在相应的拣选平台上，实现了尺寸测量和拣选操作的同步进行。
附图说明
24.图1为本实用新型实施例的铁路货车弹簧几何尺寸检测装置的俯视图；
25.图2为本实用新型实施例的铁路货车弹簧几何尺寸检测装置的正面视图；
26.图3为本实用新型实施例的铁路货车弹簧几何尺寸检测装置的侧面视图；
27.图4为本实用新型实施例的铁路货车弹簧几何尺寸检测装置的机械臂结构示意图。
具体实施方式
28.本实用新型所述的铁路货车弹簧几何尺寸检测装置可以采用以下材料和部件制成，且不限于如下材料和部件，例如：摄像头、传动带、机械臂、伺服电机、集成控制器、单片机等。
29.需要注意的是，本实用新型中摄像头的工作过程需要借助现有技术中的图形识别技术，利用图像的数字化处理和比对来测量所拍摄图片的尺寸；但本实用新型保护的是整
个检测设备的具体物理结构，与现有技术中的图形识别技术无关。
30.如图1所示为本实用新型实施例的铁路货车弹簧几何尺寸检测装置的俯视图；结合图2和图3。
31.本实施例铁路货车弹簧几何尺寸检测装置，包括：机械臂2、输送装置1和摄像头3；摄像头3一般为具有光学成像传感器的数字摄像头，用于对弹簧9进行拍照。
32.所述机械臂2具有可自由活动的自由端；该自由端上设置有气动夹4，所述摄像头3也固定在该自由端上；该自由端上的气动夹4可以随自由端以各种角度以及方向移动，气动夹4可以拾取弹簧9，在摄像头3检测完毕后，从而将合格与不合格弹簧进行分类放置。
33.所述输送装置1靠近所述机械臂2设置，且位于所述自由端的下方；所述机械臂2的两侧分别设置有拣选平台；两个所述拣选平台与所述输送装置1排布呈c形结构，所述机械臂2位于该c形结构的中心位置。
34.具体的，两个所述拣选平台分别为成品放置台52和废品放置台51。
35.一般情况下，所述输送装置1具有传动带，该传动带上固定有多个可随该传动带同步移动的定位板10；该定位板10的上表面设置有用于放置弹簧9的弹簧卡槽。
36.弹簧9安装在定位板10上进行初始定位，但是由于弹簧加工的个体差异，会导致摆放角度存偏差(非垂直于托盘)，本实施例中，摄像头首先在初始位置对弹簧进行定位照，获取弹簧具体姿态，再调整拍摄角度对目标位置进行拍摄，并计算相应弹簧关键几何参数。
37.由于摄像头3安装在机械臂上，能够以各种角度对准弹簧，从而能够实现弹簧端圈支承部分磨平面积、弹簧支撑圈端部与工作圈之间的距离以及磨平区未磨到面积的识别与测量；同时，摄像头还能够识别弹簧表面的缺陷。由于本实用新型的特定结构，从而能够借助基于人工智能与机器视觉的边缘识别技术，实现对弹簧够快速扫描，能够采用一个摄像头拍摄不同角度下的弹簧尺寸，从而确保检测质量的同时提高质检效率。
38.本实用新型实施例中，通过机械臂对输送装置上的弹簧进行拣选，首先利用摄像头确定弹簧的尺寸是否合格，由于机械臂可以利用自身活动的优势能够以特定的角度接近弹簧，因此摄像头可以以规定的高度和角度对弹簧进行拍照，在初始拍照后，能够变化角度再次拍摄，并利用视觉测量技术获取该弹簧的几何尺寸，从而判断该弹簧的尺寸是否合格。最后再通过气动夹拾取弹簧，最终利用机械臂将该弹簧放置在相应的拣选平台上，实现了尺寸测量和拣选操作的同步进行。
39.本实施例的铁路货车弹簧几何尺寸检测装置，所述自由端上设置有固定板 24；所述摄像头3和所述气动夹4均安装在该固定板24上；固定板24为一个水平结构板，摄像头垂直于该水平结构板的表面。
40.所述固定板24上还设置有激光测距仪，用于判断摄像头3拍照时距离弹簧的高度，从而便于精确计算弹簧的尺寸。
41.本实施例的铁路货车弹簧几何尺寸检测装置，还包括：控制器；所述机械臂2上具有多个驱动机械臂的伺服电机；所述输送装置1具有驱动电机；所述激光测距仪、所述驱动电机、所述摄像头3以及多个所述伺服电机均与所述控制器电连接。
42.控制器包含：plc控制器、机器视觉模块和中央处理模块；plc控制器分别和机器人、机器视觉模块以及中央处理模块进行通信。plc控制器接中央处理模块的处理结果，驱动机械臂工作。中央处理模块主要是一台工业计算机，工业计算机置于电控柜之内，用来对
摄像头采集的图像数据进行处理、数据保存以及结果输出。同时，中央处理模块和控制模块相连，发送相应控制指令。
43.本实施例的铁路货车弹簧几何尺寸检测装置，如图4所示，所述机械臂2 包括：底座20、第一关节21、第二关节22和第三关节23；所述自由端铰接在所述第三关节23上；固定板24安装在第三关节23上。
44.所述底座20上设置有竖直转轴，所述第一关节21通过该竖直转轴可水平转动的安装于所述底座20上；所述第一关节21上设置有水平转轴，所述第二关节22通过该水平转轴可转动的安装在所述第一关节21上；所述第二关节22 上设置有前后转轴，所述第三关节23通过该前后转轴可转动的安装在所述第二关节22上；所述水平转轴、所述竖直转轴和所述前后转轴，三者相互垂直。
45.从而能够保证第三关节23可以移动至任意位置和角度，并且定位板24与第三关节23之间也采用转轴连接，从而进一步增加了气动夹4和摄像头3移动时的自由度，从而能够保证摄像头3可以以任意角度对弹簧进行拍照。
46.本实施例的铁路货车弹簧几何尺寸检测装置，所述固定板24上设置有平面光源；所述平面光源具有发光表面，所述摄像头3的长度方向与该发光表面相垂直；从而使平面光源的发光面位于摄像头3之后，能给摄像头提供稳定的光源，以提高拍照清晰度。
47.一般情况下，所述输送装置1上设置有两条相互平行的传动带；所述定位板10的两侧分别安装在两条所述传动带上，从而保证定位板10传动的平稳性。
48.所述弹簧卡槽内设置有用于套设于弹簧9内侧的导柱，从而保证弹簧9能够稳固的放置于弹簧卡槽内。
49.本实用新型实施例铁路货车弹簧几何尺寸检测装置的优点在于：
50.1、检测鲁棒性高：本装置通过相机初定位，确定弹簧姿态，再根据弹簧具体姿态对其进行关键位置测量拍摄，此方法可有效避免因弹簧姿态，加工面不合格等因素造成的测量误差。
51.2、检测信息全面：此装置利用机械臂带动机器视觉模块从不同角度对弹簧进行拍摄，可获得弹簧出厂检测的全方位信息，可适用于不同规格的弹簧。
52.另外，本实用新型的铁路货车弹簧几何尺寸检测装置制作成本不高，布局精致，结构设计紧凑，成品质量稳定，维护方便，适用于各种弹簧的检测。
53.上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助一些变形加必需的通用技术叠加的方式来实现；当然也可以通过简化上位一些重要技术特征来实现。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分为：整体的结构和连接方式，并配合本实用新型各个实施例所述的结构。
54.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。