一种带视觉的螺纹自动检测装置及使用方法与流程

本发明属于机械自动化领域，具体涉及一种带视觉的螺纹自动检测装置及使用方法。

背景技术：

螺纹是人类最早发明的简单机械之一。螺纹具有容易装配、容易拆卸的优越性，使得其广泛地应用于机械制造、航空航天、核电、化工、军工等领域。螺纹零件的机械性能除了与材料、加工工艺相关外，几何参数的加工质量也是影响其性能的重要因素。因此，螺纹几何参数的检测是螺纹零件生产过程中的重要环节。对螺纹进行测量分析可以有效减少不会合格螺纹的使用，预防连接失效。传统的螺纹检测方法大多为手工式检测，利用螺纹量规进行接触式检测，工人根据手工检测结果对待检测产品进行判定产品是否合格，其工作量大、工作效率低且测量结果易受人为因素影响，不仅缺乏测量效率，而且缺少整体的合格判定依据，已不能满足生产的实际需求。

技术实现要素：

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供一种带视觉的螺纹自动检测装置及使用方法，该螺纹检测设备自动化程度高，节省劳动力，能够实现常规螺纹的尺寸检测和外观检测。

本发明所提供一种带视觉的螺纹自动检测装置及使用方法，包括振动盘装置、第一输送线装置、机器人装置、综合检测台和第二输送线；振动盘装置包括振动盘和振动盘安装座；振动盘固定安装于振动盘安装座上，振动盘安装座固定安装于地面；第一输送线装置包括第一输送线、限位装置、螺纹工件、光电传感器和光电传感器安装板，第一输送线与振动盘相连，并位于同一水平面，限位装置包括第一输送挡板、第一输送安装板、第二输送挡板和第二输送安装板，第一输送挡板一侧固定连接于第一输送安装板，第二输送挡板固定连接于第二输送安装板，限位装置固定安装于第一输送线上，限位装置与振动盘相连，光电传感器固定于光电传感器安装板上，光电传感器安装板固定安装于第一输送线一侧；机器人装置包括四自由度机器人、机器人安装底座、第一安装法兰、法兰连接板、第一夹紧气缸和第一夹紧抓手，四自由度机器人固定安装于机器人安装底座上，机器人安装底座与第一输送线位于同一水平面，第一安装法兰固定安装于四自由度机器人末端，法兰连接板与第一安装法兰固定连接，第一夹紧气缸固定安装于法兰连接板上，第一夹紧抓手连接于第一夹紧气缸上；综合检测台包括检测台底座、第一线性滑轨、第二线性滑轨、立柱、螺纹通止规检测装置、螺纹视觉检测装置和工件固定装置，检测台底座与第一输送线位于同一水平面，第一线性滑轨固定安装于检测台底座上，立柱包括机架和机架安装板，机架通过机架安装板垂直安装于第一线性滑轨上，第二线性滑轨固定安装在机架上；螺纹通止规检测装置安装于第二线性滑轨上；螺纹通止规检测装置包括螺纹检测连接板、螺纹检测电机、端部浮动机构、弹性联轴器、力矩传感器、夹装卡盘、和螺纹通止规，螺纹通止规、力矩传感器、夹装卡盘、弹性联轴器与螺纹检测电机同轴连接，端部浮动机构固定安装于螺纹检测电机一侧；螺纹视觉检测装置包括相机支架、支架安装板和工业相机，相机支架通过支架安装板固定安装于检测台底上，工业相机安装于相机支架上；工件固定装置包括旋转平台、第二夹紧气缸、第二夹紧抓手、第二安装法兰、旋转电机、螺纹工件；第二夹紧抓手安装于第二夹紧气缸上，第二夹紧气缸固定安装于旋转平台上，旋转平台固定安装于第二安装法兰上，第二安装法兰同轴安装于旋转电机上。螺纹视觉检测装置与工件固定装置位于第一线性滑轨同一侧，螺纹通止规检测装置与旋转电机同轴布置。

振动盘装置位于第一输送装置的取料端，机器人装置位于第一输送线装置的放料端和第二输送线的取料端之间，综合检测平台布置在第一输送线装置的取料端一侧。

一种带视觉的螺纹自动检测装置及使用方法，使用方法如下：在使用时，将螺纹工件装入振动盘中，在振动盘的自动整形筛选作用下完成工件的自动上料，并经过限位装置到达第一输送线上；当螺纹工件经过限位装置末端时，光电传感器接受到信号触发，将螺纹工件的位置信号传达给四自由度机器人；四自由度机器人获得触发信号之后，通过四自由度机器人末端带动第一夹紧气缸驱动的第一夹紧抓手到达第一输送线上方并实现对螺纹工件的抓取；之后在四自由度机器人的运作下，将螺纹工件安置于工件固定装置上；螺纹工件安置于工件固定装置上之后，第二夹紧气缸驱动第二夹紧抓手夹紧固定螺纹工件；螺纹工件固定后，第二线性滑轨带动螺纹通止规检测装置向下移动，螺纹通止规在螺纹检测电机的带动下发生旋转运动，端部浮动机构能够确保螺纹通止规在接触螺纹工件端部时不会伤及工件，当螺纹通止规旋转运动到螺纹工件端部被检测的螺纹内时，螺纹通止规在螺纹工件螺纹内继续向下旋转，若通规旋转通过被检测的螺纹，螺纹通止规继续向下旋转运动，若止规旋转不过被检测螺纹的2.5圈，止规在螺纹内旋转将会受到扭矩阻力，此时力矩传感器能够检测出止规所受到的扭矩阻力并传递至螺纹检测电机，螺纹检测电机输出轴反转并在驱动电机的带动下上升，使得螺纹通止规反向旋转并向上复位，根据“通规过，止规不过为合格”的原则，则该螺纹工件表面螺纹尺寸合格；若通规旋转通过被检测的螺纹，螺纹通止规继续向下旋转运动，若止规旋转也通过被检测螺纹，此时螺纹通止规反向旋转并向上复位，根据“通规过，止规过未不合格”的原则，则该螺纹工件表面螺纹尺寸较大，不合格，则该螺纹工件将在四自由度机器人的作用下抓取并剔除，另外，夹装卡盘能够实现对不同型号通止规的快速换装；完成对螺纹工件的螺纹尺寸通止规检测之后，下一步实现对螺纹工件外观的视觉检测；螺纹工件在工件固定装置上固定，在旋转电机的驱动下，带动由第二安装法兰所固定的旋转平台旋转，并进一步带动固定在旋转平台上的螺纹工件旋转，此时，位于综合检测台表面上的螺纹视觉检测装置的工业相机启动，并完成对螺纹工件表面螺纹的360度全面检测，并将所获得的检测图片结果与事先准备的模板做对比，在计算机的匹配下自动完成螺纹表面的外观检测，并经由计算机将所得信号反馈实现，若匹配结果不同，则螺纹工件表面螺纹不合格，若匹配结果相同，则螺纹工件表面螺纹合格，至此完成对螺纹工件表面螺纹的外观检测；若螺纹工件经过螺纹通止规检测及螺纹视觉外观检测之后均合格，则说明被检测螺纹工件表面螺纹合格，之后，四自由度机器人带动第一夹紧抓手将螺纹工件抓取并安置于第二输送线上，尔后，完成后续工位或封装。

优选的，旋转电机采用伺服电机-减速器结构；螺纹检测电机采用伺服电机-谐波减速器结构；第一夹紧气缸和第二夹紧气缸均采用气动装置。

本发明具有以下特点：

（1）本发明采用振动盘自动上料方式，降低企业成本和人员劳动强度，提高工作效率；

（2）本发明采用四自由度机器人对工件进行准确抓取及安置，大大提高了不同工件之间的柔性需求；

（3）本发明采用螺纹通止规检测与机器视觉检测相结合的方式检测螺纹，检测过程不需要人为干预，保证产品质量的稳定和检测结果可靠，极大程度地实现了品质检测自动化。

附图说明

图1是本发明等轴测视角的结构示意图。

图2是本发明俯视视角的结构示意图。

图3是本发明设备中综合检测台等轴测视角的结构示意图。

图4是本发明设备中螺纹通止规检测装置的结构示意图。

图中：1：振动盘；2：振动盘安装座；3：螺纹工件；4：第一输送线；5：限位装置；6：光电传感器；7：光电传感器安装板；8：机器人安装底座；9：四自由度机器人；10：第二输送线；11：法兰连接板；12：第一安装法兰；13：第一夹紧气缸；14：第一夹紧抓手；15：工件固定装置；16：螺纹通止规检测装置；17：第二线性滑轨；18：立柱；19：螺纹视觉检测装置；20：第一线性滑轨；21：检测台底座；22：第一输送挡板；23：第一输送安装板；24：第二输送挡板；25：第二输送安装板；26：机架安装板；27：机架；28：螺纹检测连接板；29：螺纹检测电机；30：端部浮动机构；31：弹性联轴器；32：力矩传感器；33：夹装卡盘；34：螺纹通止规；35：相机支架；36：工业相机；37：支架安装板；38：旋转平台；39：第二夹紧抓手；40：第二安装法兰；41：旋转电机；42：第二夹紧气缸；43：驱动电机。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4所示，一种带视觉的螺纹自动检测装置及使用方法由振动盘装置、第一输送线装置、机器人装置、综合检测台、第二输送线组成。振动盘装置包括振动盘1和振动盘安装座2，振动盘1固定安装于振动盘安装座2上，振动盘安装座2固定安装于地面；第一输送线装置包括第一输送线4、限位装置5、螺纹工件3、光电传感器6和光电传感器安装板7，第一输送线4与振动盘1相连，并位于同一水平面，限位装置5包括第一输送挡板22、第一输送安装板23、第二输送挡板24和第二输送安装板25，第一输送挡板22一侧固定连接于第一输送安装板23，第二输送挡板24固定连接于第二输送安装板25，限位装置5固定安装于第一输送线4上，限位装置5与振动盘1相连，光电传感器6固定于光电传感器安装板7上，光电传感器安装板7固定安装于第一输送线4一侧；机器人装置包括四自由度机器人9、机器人安装底座8、第一安装法兰12、法兰连接板11、第一夹紧气缸13和第一夹紧抓手14，四自由度机器人9固定安装于机器人安装底座8上，机器人安装底座8与第一输送线4位于同一水平面，第一安装法兰12固定安装于四自由度机器人9末端，法兰连接板11与第一安装法兰12固定连接，第一夹紧气缸13固定安装于法兰连接板11上，第一夹紧抓手14连接于第一夹紧气缸13上；综合检测台包括检测台底座21、第一线性滑轨20、第二线性滑轨17、立柱18、螺纹通止规检测装置16、螺纹视觉检测装置19和工件固定装置15；检测台底座21与第一输送线4位于同一水平面；第一线性滑轨20固定安装于检测台底座21上，立柱18包括机架27和机架安装板26，机架27通过机架安装板26垂直安装于第一线性滑轨20上，第二线性滑轨17固定安装在机架27上，螺纹通止规检测装置16安装于第二线性滑轨17上，螺纹通止规检测装置16包括螺纹检测连接板28、螺纹检测电机29、端部浮动机构30、弹性联轴器31、力矩传感器32、夹装卡盘33和螺纹通止规34，螺纹通止规34、力矩传感器32、夹装卡盘33、弹性联轴器31和螺纹检测电机29同轴连接，端部浮动机构30固定安装于螺纹检测电机29一侧，螺纹视觉检测装置19包括相机支架35、支架安装板37和工业相机36，相机支架35通过支架安装板37固定安装于检测台底座21上，工业相机36安装于相机支架35上，工件固定装置15包括旋转平台38、第二夹紧气缸42、第二夹紧抓手39、第二安装法兰40、旋转电机41和螺纹工件3，第二夹紧抓手39安装于第二夹紧气缸42上，第二夹紧气缸42固定安装于旋转平台38上，旋转平台38固定安装于第二安装法兰40上，第二安装法兰40同轴安装于旋转电机41上，螺纹视觉检测装置19与工件固定装置15位于第一线性滑轨20同一侧，螺纹通止规检测装置16与旋转电机41同轴布置。

旋转电机41采用伺服电机-减速器结构；螺纹检测电机29采用伺服电机-谐波减速器结构；第一夹紧气缸13和第二夹紧气缸42均采用气动装置。

一种带视觉的螺纹自动检测装置及使用方法，将螺纹工件3装入振动盘1中，在振动盘1的自动整形筛选作用下完成工件的自动上料，并经过限位装置5到达第一输送线4上；当螺纹工件3经过限位装置5末端时，光电传感器6接受到信号触发，将螺纹工件3的位置信号传达给四自由度机器人9；四自由度机器人9获得触发信号之后，通过四自由度机器人9末端带动第一夹紧气缸驱动的第一夹紧抓手14到达第一输送线4上方并实现对螺纹工件3的抓取；之后在四自由度机器人9的运作下，将螺纹工件3安置于工件固定装置15上；螺纹工件3安置于工件固定装置15上之后，第二夹紧气缸42驱动第二夹紧抓手39夹紧固定螺纹工件3；螺纹工件3固定后，第二线性滑轨17带动螺纹通止规检测装置16向下移动，螺纹通止规34在螺纹检测电机29的带动下发生旋转运动，端部浮动机构30能够确保螺纹通止规34在接触螺纹工件3端部时不会伤及工件，当螺纹通止规34旋转运动到螺纹工件3端部被检测的螺纹内时，螺纹通止规34在螺纹工件3螺纹内继续向下旋转，若通规旋转通过被检测的螺纹，螺纹通止规34继续向下旋转运动，若止规旋转不过被检测螺纹的2.5圈，止规在螺纹内旋转将会受到扭矩阻力，此时力矩传感器32能够检测出止规所受到的扭矩阻力并传递至螺纹检测电机29，螺纹检测电机29输出轴反转并在驱动电机43的带动下上升，使得螺纹通止规34反向旋转并向上复位，根据“通规过，止规不过为合格”的原则，则该螺纹工件表面螺纹尺寸合格；若通规旋转通过被检测的螺纹，螺纹通止规34继续向下旋转运动，若止规旋转也通过被检测螺纹，此时螺纹通止规34反向旋转并向上复位，根据“通规过，止规过未不合格”的原则，则该螺纹工件表面螺纹尺寸较大，不合格，则该螺纹工件将在四自由度机器人9的作用下抓取并剔除，另外，夹装卡盘33能够实现对不同型号通止规的快速换装；完成对螺纹工件3的螺纹尺寸通止规检测之后，下一步实现对螺纹工件外观的视觉检测；螺纹工件3在工件固定装置15上固定，在旋转电机41的驱动下，带动由第二安装法兰40所固定的旋转平台38旋转，并进一步带动固定在旋转平台38上的螺纹工件3旋转，此时，位于综合检测台表面上的螺纹视觉检测装置19所包括的工业相机36启动，并完成对螺纹工件表面螺纹的360度全面检测，并将所获得的检测图片结果与事先准备的模板做对比，在计算机的匹配下自动完成螺纹表面的外观检测，并经由计算机将所得信号反馈实现，若匹配结果不同，则螺纹工件3表面螺纹不合格，若匹配结果相同，则螺纹工件3表面螺纹合格，至此完成对螺纹工件3表面螺纹的外观检测；若螺纹工件3经过螺纹通止规检测及螺纹视觉外观检测之后均合格，则说明被检测螺纹工件3表面螺纹合格，之后，四自由度机器人9带动第一夹紧抓手14将螺纹工件3抓取并安置于第二输送线10上，尔后，完成后续工位或封装。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。