一种工件缺陷自动检测系统的制作方法

本实用新型涉及工件缺陷检测技术领域，特别涉及一种工件缺陷自动检测系统。

背景技术：

采用面阵工业相机可以直接获取工件表面数字图像，进而实现工件表面缺陷检测，目前，工件表面缺陷已可实现自动检测。但是，如轴孔类工件，对工件内部缺陷检测也是工业生产中必不可少的一个环节，然而，由于工件内部数字图像获取复杂，目前，工件内部缺陷检测自动化程度不高。

技术实现要素：

本实用新型目的是提供一种工件缺陷自动检测系统，解决现有技术中存在的上述问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种工件缺陷自动检测系统，包括底座，所述底座上垂直设置有线性导轨，所述线性导轨相对所述底座的另一端固定设置有内窥镜，所述内窥镜外接工业相机；所述线性导轨上位于所述内窥镜和所述底座之间的位置设置有运动平台，所述运动平台上设置有用于夹持待检测工件的夹具，所述运动平台还包括垂直运动控制器和旋转运动控制器；所述系统还包括总控制器和机械臂，所述总控制器分别与所述工业相机、垂直运动控制器、旋转运动控制器和机械臂电连接。

本实用新型的有益效果是：采用内窥镜采集待检测工件内部光学图像，工业相机将采集的光学图像转换为数字图像，并且，根据内窥镜的物镜视角大小及待检测工件内部检测区域大小，对待检测工件进行预设次数旋转图像采集，实现待检测工件内部检测区域全部数字图像的获取；基于获取的数字图像分析待检测工件是否存在缺陷，实现待检测工件内部缺陷自动化检测。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述内窥镜为硬管内窥镜；所述工业相机固定在所述硬管内窥镜上方，所述工业相机的摄像头通过视频成像转接口与所述硬管内窥镜的目镜连接。

采用上述进一步方案的有益效果是，硬管内窥镜成像效果优于光纤内窥镜，且成本较低，适用于苛刻的工业检测环境，内部集成柔性导光光缆将照明光传导到镜头顶端，保证检测区域的照明亮度。

进一步，所述系统还包括镜头定位器，所述镜头定位器固定设置在所述线性导轨上，所述硬管内窥镜的物镜贯穿所述镜头定位器的定位孔。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过镜头定位器的定位孔固定硬管内窥镜的物镜，防止物镜出现位置偏差。

进一步，所述线性导轨上设置有直线光栅尺，所述直线光栅尺与所述总控制器电连接。

采用上述进一步方案的有益效果是，直线光栅尺、总控制器和垂直运动控制器构成闭环位置控制系统，提高待检测工件在线性导轨上的位置精度。

进一步，所述总控制器包括图像分析仪和PLC(可编程逻辑控制器)，所述工业相机、图像分析仪、PLC依次首尾电连接形成回路，所述直线光栅尺、PLC、垂直运动控制器依次电连接，所述PLC还分别与所述旋转运动控制器和机械臂电连接。

采用上述进一步方案的有益效果是，PLC功能强，性价比高，硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强。

进一步，所述系统还包括直角板，所述直角板的一条直角边与所述线性导轨的侧壁固定连接，另一条直角边与所述底座的上表面固定连接。

采用上述进一步方案的有益效果是，保证线性导轨牢固且垂直的设置在底座上。

附图说明

图1为本实用新型一种工件缺陷自动检测系统的机械结构图；

图2为本实用新型一种工件缺陷自动检测系统的电路原理图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、底座，2、线性导轨，3、内窥镜，4、工业相机，5、运动平台，51、夹具，52、垂直运动控制器，53、旋转运动控制器，6、待检测工件，7、总控制器，71、图像分析仪，72、PLC，8、机械臂，9、镜头定位器，10、直线光栅尺，11、直角板。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，本实用新型实施例1所述一种工件缺陷自动检测系统，包括底座1，所述底座1上垂直设置有线性导轨2，所述线性导轨2相对所述底座1的另一端固定设置有内窥镜3，所述内窥镜3外接工业相机4；所述线性导轨2上位于所述内窥镜3和所述底座1之间的位置设置有运动平台5，所述运动平台5上设置有用于夹持待检测工件6的夹具51，所述运动平台5还包括垂直运动控制器52(如伺服电机)和旋转运动控制器53(如步进电机)；所述系统还包括总控制器7和机械臂8，所述总控制器7分别与所述工业相机4、垂直运动控制器52、旋转运动控制器53和机械臂8电连接。

本实用新型实施例2所述一种工件缺陷自动检测系统，在实施例1的基础上，所述内窥镜3为硬管内窥镜，在汽车配件轴孔类零件内部缺陷检测中，硬管内窥镜可采用防油防水特性的HSW工业光学硬管内窥镜，其视角为70度，硬杆直径为4mm，后置LED作为照明光源；所述工业相机4固定在所述硬管内窥镜上方，所述工业相机的摄像头通过视频成像转接口与所述硬管内窥镜的目镜连接，采集所述硬管内窥镜的目镜中的光学图像，工业相机4可采用Bas l er以太网接口的彩色CCD相机，其最高帧速率为90fps。

本实用新型实施例3所述一种工件缺陷自动检测系统，在实施例2的基础上，所述系统还包括镜头定位器9，所述镜头定位器9固定设置在所述线性导轨2上，所述硬管内窥镜的物镜贯穿所述镜头定位器9的定位孔。

本实用新型实施例4所述一种工件缺陷自动检测系统，在实施例1至3的任一实施例的基础上，所述线性导轨2上设置有直线光栅尺10，所述直线光栅尺10与所述总控制器7电连接。

本实用新型实施例5所述一种工件缺陷自动检测系统，在实施例4的基础上，所述总控制器7包括图像分析仪71和PLC72，所述工业相机4、图像分析仪71、PLC72依次首尾电连接形成回路，所述直线光栅尺10、PLC72、垂直运动控制器52依次电连接，所述PLC72还分别与所述旋转运动控制器53和机械臂8电连接。

本实用新型实施例6所述一种工件缺陷自动检测系统，在实施例1至5的任一实施例的基础上，还包括直角板11，所述直角板11的一条直角边与所述线性导轨2的侧壁固定连接，另一条直角边与所述底座1的上表面固定连接。

本实用新型实施例7所述一种工件缺陷自动检测方法，采用实施例1至3任一所述系统，所述方法包括如下步骤：

步骤1，总控制器7驱动机械臂8将待检测工件6安装于夹具51上；

步骤2，总控制器7发送垂直运动信号至垂直运动控制器52，垂直运动控制器52驱动运动平台5垂直运动，使所述待检测工件6位于检测水平位置；

步骤3，总控制器7发送旋转运动信号至旋转运动控制器53，旋转运动控制器53驱动运动平台5旋转预设角度，使所述待检测工件6旋转所述预设角度；

步骤4，总控制器7驱动工业相机4采集内窥镜3中的光学图像；工业相机4将采集的光学图像转换为数字图像，并将所述数字图像传输至总控制器7；

步骤5，总控制器7根据所述数字图像，分析所述待检测工件6是否存在缺陷；

是，则输出不合格结果，结束所述待检测工件6的检测；并驱动机械臂8取下所述待检测工件6，取新的待检测工件6；返回执行步骤1；

否，则判断所述待检测工件6是否已旋转预设次数；是，则输出合格结果，结束所述待检测工件6的检测；并驱动机械臂8取下所述待检测工件6，取新的待检测工件6；返回执行步骤1；否，则返回执行步骤3；其中，预设角度结合内窥镜3的物镜视角大小进行设置，预设次数结合内窥镜3的物镜视角大小及待检测工件6的检测区域进行设置，如：内窥镜3的物镜视角为70°，待检测工件6为轴孔内零件，需检测轴孔内部缺陷，为获取轴孔内部完整图像，预设角度和预设次数可分别应设置为60°和6次；获取6幅数字图像，只有6幅数字图像均合格，此待检测工件6才合格。

本实用新型实施例8所述一种工件缺陷自动检测方法，在实施例7的基础上，所述线性导轨2上设置有直线光栅尺10；所述步骤2具体实现包括如下步骤：

步骤a21，总控制器7发送垂直运动信号至垂直运动控制器52，垂直运动控制器52驱动运动平台5垂直运动；

步骤a22，直线光栅尺10检测所述待检测工件6位置坐标，并将所述位置坐标传输至总控制器7；

步骤a23，总控制器7将所述位置坐标与检测水平位置坐标进行比较，误差小于预设值，则执行步骤3；反之，返回执行步骤a21。

本实用新型实施例9所述一种工件缺陷自动检测方法，在实施例8的基础上，所述总控制器7包括图像分析仪71和PLC72；

所述步骤2进一步具体实现包括如下步骤：

步骤b21，PLC72发送垂直运动信号至垂直运动控制器52，垂直运动控制器52驱动运动平台5垂直运动；

步骤b22，直线光栅尺10检测所述待检测工件6位置坐标，并将所述位置坐标传输至PLC72；

步骤b23，PLC72将所述位置坐标与检测水平位置坐标进行比较，误差小于预设值，则执行步骤3；反之，返回执行步骤b21。

本实用新型实施例10所述一种工件缺陷自动检测方法，在实施例7的基础上，所述总控制器7包括图像分析仪71和PLC72；

所述步骤3具体实现为PLC72发送旋转运动信号至旋转运动控制器53，旋转运动控制器53驱动运动平台5旋转预设角度，使所述待检测工件6旋转所述预设角度；

所述步骤4具体实现为PLC72驱动工业相机4采集内窥镜3中的光学图像；工业相机4将采集的光学图像转换为数字图像，并将所述数字图像传输至图像分析仪71；

所述步骤5具体实现为图像分析仪71接收所述数字图像，根据所述数字图像，分析所述待检测工件6是否存在缺陷；

是，则发送不合格信号至PLC72；PLC72输出不合格结果，结束所述待检测工件6的检测，并驱动机械臂8取下所述待检测工件6，取新的待检测工件6，返回执行步骤1；

否，则发送合格信号至PLC72；PLC72判断所述待检测工件6是否已旋转预设次数，是，则输出合格结果，结束所述待检测工件6的检测，并驱动机械臂8取下所述待检测工件6，取新的待检测工件6，返回执行步骤1；否，则返回执行步骤3。

为验证本实用新型检测可靠性，采用本实用新型对200件汽车配件进行连续自动化内部缺陷检测，测试结果如下表所示：

汽车配件内部缺陷的自动检测结果统计

其中，漏检是指将有缺陷工件错误检测为合格品，误检是指将合格工件错误检测为不合格品，检测结果表明本实用新型能够有效解决工件内部缺陷的自动化检测，系统稳定性高，检测结果可靠性强。

本实用新型实现工件内部缺陷自动化检测，适用于工件内部涂抹不均匀和工件内部裂纹等工件内部缺陷检测；且，不将内窥镜深入工件内部，而是直接对于工件表面，亦可实现工件表面缺陷自动化检测。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。