一种工件表面的检测装置的制作方法

1.本发明涉及外观检测技术领域，尤其涉及一种工件表面的检测装置。


背景技术：

2.随着科技的发展和进步，对于各领域产品的精密度要求和外观要求越来越高，需要对产品外观进行外观检测，用于快速识别样品的外观缺陷，如凹坑、裂纹、翘曲、缝隙、污渍、沙粒、毛刺、气泡、颜色不均匀等。传统的检测方式一般是采用肉眼识别的方式，或借助外观检测设备逐个进行检测，因此有可能人为因素导致衡量标准不统一，以及长时间检测由于视觉疲劳会出现误判的情况，对产品外观瑕疵的检测依靠人工察看容易漏检，且工作效率低，劳动强度大容易产生视觉疲劳。
3.尽管在目前行业中产生了多种针对产品外观检测的检测设备，如中国发明专利申请号为202110668868.9中，公开了一种双边多工位多视点外观检测装置，包括产品移栽机构和相机检测机构，产品移栽机构包括产品夹具、第一旋转驱动组件、旋转板、第二支撑架和平移驱动模组，第一旋转驱动组件驱动旋转板相对第二支撑架转动，产品夹具安装在旋转板上，平移驱动模组驱动产品夹具水平移动，通过相机检测机构实现对产品的多个面和多角度进行外观检测。但是该方案只能对产品朝上的一面及外侧面进行外观检测，仍然无法实现对产品的各个面都进行外观检测。因此，对此方案存在技术不足，还需通过人工拿取的方式进行切换产品的检测面，影响工作效率。


技术实现要素：

4.发明解决的技术问题是提供一种布局合理，结构紧凑，提高自动化程度和工作效率的工件表面的检测装置，不需要人工更换工件的检测面，能够对工件的各个面进行表面缺陷检测。
5.本技术提供一种工件表面的检测装置，采用如下的技术方案：工件表面的检测装置，包括底座，所述底座上安装有检测组件和两个夹持组件；所述夹持组件包括旋转机构和至少一个用于夹取所述工件的取件单元，所述旋转机构驱动所述取件单元绕x轴方向转动，所述取件单元夹持所述工件并驱动所述工件绕所述取件单元中心轴线转动，用于调整所述工件的检测面；所述工件位于所述取件单元上，具有一正向所述取件单元的对内贴合面和一反向所述取件单元的对外检测面；所述检测装置包括第一状态和第二状态，当所述检测装置为第一状态时，至少一个所述夹持组件的取件单元夹取有所述工件，所述工件的一检测面对应所述检测组件的检测头；当所述检测装置为第二状态时，其中一夹持组件上的取件单元夹取另一夹持组件上取件单元所夹取的工件；用于切换所述工件的对内贴合面和对外检测面。
6.通过采用上述技术方案，工件通过一夹持组件上的取件单元进行夹持，工件的正
面作为对外检测面朝上设置，可通过检测组件的检测头进行检测，旋转机构驱动取件单元沿x轴方向旋转，使得工件的一侧面朝上，并且取件单元能够驱动工件转动，使得工件的每个侧面依次朝上，以便于检测组件进行检测，在需要对工件中作为对内贴合面的背面进行检测时，通过另一夹持组件上的取件单元夹取工件，使得工件的正面和背面在两个夹持组件上对应的两个取件单元之间进行翻转，实现工件上对内贴合面和对外检测面的切换，并检测。
7.进一步的，所述取件单元设有多个，并沿x轴方向分布；所述取件单元包括主体和主体中部竖直设置的驱动部，所述主体顶部设有多个绕所述驱动部中心轴线周向分布的夹取头，所述驱动部驱动多个所述夹取头在主体顶部上呈放射式移动；所述工件具有中空部，所述工件位于所述取件单元上，多个所述夹取头均延伸至所述中空部内，并通过所述驱动部自内向外移动卡接在所述工件的内侧壁上。
8.通过采用上述技术方案，能够通过夹取头从工件内侧夹持工件，使工件的外表面都暴露在外，方便工件的表面检测。
9.进一步的，多个所述夹取头滑动安装在所述主体上，所述夹取头的一端朝向所述驱动部，另一端与所述主体的外侧连接有弹性件；所述驱动部包括横截面上窄下宽的顶出部，所述驱动部沿竖直方向伸缩，并在伸缩过程中，多个所述夹取头始终抵靠在所述顶出部外壁。
10.通过采用上述技术方案，通过驱动部的伸缩工作方便取件单元快速夹取工件，及夹取头的复位，方便取件单元快速夹取另一取件单元上的工件。
11.进一步的，位于所述中空部内的部分夹取头不超出所述中空部，优选地，位于所述中空部内的部分所述夹取头不超出所述中空部深度的一半。
12.通过采用上述技术方案，能够有效实现工件在两个取件单元上的位置更换，避免两个取件单元的夹取头在同一个工件上发生碰撞。
13.进一步的，所述旋转机构包括安装在所述底座上的两个支撑架和转动连接在两个支撑架之间的横梁，多个所述取件单元均安装在所述横梁上；一所述支撑架上还设有驱动所述横梁绕x轴方向转动的第一传动单元；所述取件单元上还设有用于驱动所述主体转动的涡轮件，所述横梁上还设有一蜗杆件和驱动蜗杆件转动的第二传动单元，所述涡轮件均延伸至所述蜗杆件上，所述蜗杆件同时传动连接多个所述取件单元的涡轮件。
14.通过采用上述技术方案，通过安装多个取件单元可同时安装多个工件，并通过蜗杆件同步驱动多个取件单元旋转，使得多个取件单元同步转动，可同时对多个工件进行同步检测，提高工作效率；此外，蜗杆件与涡轮件传动连接，通过其自锁功能，取件单元只能通过蜗杆件进行转动，确保多个取件单元转动的统一性，保证检测精度。
15.进一步的，所述支撑架上设有用于检测所述横梁复位位置的第一传感器和检测所述横梁转动极限位置的第二传感器及第三传感器，所述第二传感器在所述支撑架上与所述第一传感器呈正90度夹角，所述第三传感器在所述支撑架上与所述第一传感器呈负90度夹角；所述横梁上设有第一检测件。
16.通过采用上述技术方案，能够检测横梁在转动时的极限角度位置，使两个夹持组件上的横梁能够相互对应，保证一夹持组件上的取件单元与另一夹持组件上的取件单元彼此对应，并处于同一直线位置上。
17.进一步的，所述第二传动单元包括驱动电机和套装在所述蜗杆件的传动轮，所述传动轮与所述蜗杆件同步转动，所述驱动电机的驱动轮与所述传动轮之间同步带连接；两个所述夹持组件中均设有用于检测所述取件单元旋转角度的检测单元；所述检测单元安装在一所述取件单元上，所述检测单元包括第二检测件和分布在第二检测件周向上的检测传感器，所述第二检测件与所述涡轮件同步转动，并相对所述检测传感器转动；所述蜗杆件包括多个依次固定连接的短蜗杆。
18.通过采用上述技术方案，通过检测单元能够检测取件单元上主体的旋转角度，进而确定工件在取件单元上的旋转位置，在工件的侧面朝向检测头时，取件单元通过第二传动单元的工作，实现旋转工件，切换工件的不同侧面，并朝向检测头，实现工件的各个侧面进行检测。
19.进一步的，所述检测组件和两个所述夹持组件均沿x轴方向平行设置，且两个所述夹持组件分别置于所述检测组件的两侧；当所述检测装置为第二状态时，所述取件单元的夹取头均朝向所述检测组件，且一个所述夹持组件的所有取件单元与另一个所述夹持组件的所有取件单元一一对应。
20.通过采用上述技术方案，使得用于夹取同一个工件的两个取件单元彼此对应，实现工件的夹取切换。
21.进一步的，所述底座上还安装有用于驱动两个所述夹持组件均沿y轴方向朝向所述检测组件移动的驱动组件；所述驱动组件包括沿y轴方向延伸的移动滑轨和直线驱动单元；所述夹持组件均滑动安装在所述移动滑轨上，所述检测组件横跨在所述驱动组件的两侧。
22.通过采用上述技术方案，实现两个夹持组件朝向检测组件移动，实现工件的检测，并通过两个夹持组件的相互靠近或偏离，实现检测装置的第二状态的工作，进行工件在两个夹持组件上相应的两个取件单元之间切换。
23.进一步的，所述检测组件包括横跨设置的固定架和固定架两侧的检测排，多个所述检测头沿x轴方向排列分布形成所述检测排；所述固定架的两侧均依次安装有第一安装板和第二安装板，所述第一安装板沿x轴方向滑动安装在所述固定架上，所述第二安装板沿z轴方向滑动安装在所述第一安装板上，所述检测头均通过z向滑动组滑动安装在所述第二安装板上；所述z向滑动组均设有驱动所述检测头移动的手动微调件。
24.通过采用上述技术方案，通过固定架两侧设置的检测排，能够分别对两个夹持组件上的工件检测，每个检测头均能够与一取件单元对应，实现对应取件单元上的工件检测。并且检测排能够在x轴和z轴两个方向上调节，结合夹持组件在y轴方向上移动，能够提高检测头检测位置的灵活性，并通过手动微调件实现焦距上的微调，提高检测精度。
25.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过夹持组件上设置的多个取件单元，能够一次夹取多个工件，实现多工位检测，提高工作效率;2.同时通过驱动取件单元的旋转和取件单元驱动工件的多次旋转，能够使一个夹持组件上工件的5个面（除朝向取件单元上的对内贴合面）均通过检测组件检测，并通过另一个夹持组件夹取工件，将工件进行翻转后，并对工件未能完成检测的对内贴合面再通过检测组件检测，不需要人工换取切换工件，即可完成工件的各个外表面检测;3.整体结构紧凑，布局合理，在对工件的外观检测过程中，无需人工操作，提高了自动化程度和检测精度，保证工件检测质量。
26.为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本发明提供的一种较佳实施例的示意图；图2为本发明提供的检测装置第一状态下侧视图；图3为本发明提供的检测装置第二状态下侧视图；图4为本发明提供的取件单元结构示意图；图5为本发明提供的取件单元上部剖面结构示意图；图6为本发明提供的旋转机构结构示意图；图7为本发明提供的横梁与支撑架连接处结构示意图；图8为本发明提供的第二传动单元结构示意图；图9为本发明提供的检测单元与取件单元安装结构示意图；图10为本发明提供的驱动组件安装结构示意图；图11为本发明提供的检测组件安装结构示意图。
29.图中标号：100、工件；1、底座；2、检测组件；201、检测头；21、固定架；22、第一安装板；23、第二安装板；24、手动微调件；3、夹持组件；31、旋转机构；311、支撑架；312、横梁；32、取件单元；321、主体；322、驱动部；3221、顶出部；323、夹取头；324、滑槽；325、弹性件；326、涡轮件；33、蜗杆件；331、短蜗杆；34、传动箱；35、检测单元；351、第二检测件；352、检测传感器；36、半圆板；4、第一传动单元；5、第二传动单元；51、驱动电机；52、传动轮；53、驱动轮；61、第一传感器；62、第二传感器；63、第三传感器；64、第一检测件；7、驱动组件；71、移动滑轨；72、直线驱动单元。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.请结合参阅图1、图2和图3所示，一种工件表面的检测装置，包括底座1，所述底座1上安装有检测组件2和两个夹持组件3；夹持组件3包括旋转机构31和至少一个用于夹取工件100的取件单元32，旋转机构31驱动取件单元32绕x轴方向转动，取件单元32夹持工件100并驱动工件100绕取件单元32中心轴线转动，用于调整工件100的检测面，在本实施例中，工件100为具有中空部的框型件；当工件100位于取件单元32上，工件100具有一正向取件单元32的对内贴合面和一反向取件单元32的对外检测面；检测装置包括第一状态和第二状态，当检测装置为第一状态时，至少一个夹持组件3的取件单元32夹取有工件100，工件100的一检测面对应检测组件2的检测头201；当检测装置为第二状态时，其中一夹持组件3上的取件单元32夹取另一夹持组件3上取件单元32所夹取的工件100，用于切换工件100的对内贴合面和对外检测面，在第二状态时，仅有一个夹持组件3上的取件单元32夹取有工件100。
32.工件100通过一夹持组件3上的取件单元32进行夹持，工件100的正面作为对外检测面朝上设置，可通过检测组件2的检测头201进行检测，旋转机构31驱动取件单元32沿x轴方向旋转，使得工件100的一侧面朝上，并且取件单元32能够驱动工件100转动，使得工件100的每个侧面依次朝上，以便于检测组件2进行检测，在需要对工件100中作为对内贴合面的背面进行检测时，通过另一夹持组件3上的取件单元32夹取工件100，使得工件100的正面和背面在两个夹持组件3上对应的两个取件单元32之间进行翻转，实现工件100上对内贴合面和对外检测面的切换，并检测。
33.其中，取件单元32设有多个，并沿x轴方向分布，通过多个取件单元32可一次对多个工件100进行检测，实现多工位检测，提高检测效率；如图4所示，取件单元32包括主体321和主体321中部竖直设置的驱动部322，主体321顶部设有多个绕驱动部322中心轴线周向分布的夹取头323，驱动部322驱动多个夹取头323在主体321顶部上呈放射式移动；在本实施例中，取件单元32为外接气源的伸缩气缸，驱动部322为伸缩气缸的伸缩杆。
34.工件100位于取件单元32上，多个夹取头323均延伸至中空部内，并通过驱动部322自内向外移动卡接在工件100的内侧壁上。能够通过夹取头323从工件100内侧夹持工件100，不影响工件100外侧面的检测，使工件100的外表面都暴露在外，方便工件100的表面检测。
35.在第二状态下，两个夹持组件3上两个对应的取件单元32需要同时夹持在同一个工件100上，进行工件100的位置切换，由于取件单元32均夹持在工件100的内侧壁，为避免两个取件单元32的夹取头323在同一个工件100上发生碰撞，位于中空部内的部分夹取头323不超出中空部，避免夹取头323伸出中空部与另一个对应的取件单元32发生碰撞。
36.作为优选方案，在本实施例中，位于中空部内的部分夹取头323不超出中空部深度的一半，既实现夹取头323对工件100的夹持，也避免两个取件单元32发生碰撞。
37.在另一实施例中，两个取件单元32夹持在同一工件100上，其中一取件单元32的夹
取头323与另一取件单元32的夹取头323在工件100的中空部内相互错位，能够避免两个取件单元32的夹取头323在工件100的中空部内碰撞。
38.如图5所示，多个夹取头323滑动安装在主体321上，主体321的顶部设置有多个对应夹取头323的滑槽324，夹取头323下部配合安装在滑槽324内，并能够沿滑槽324移动，夹取头323的一端朝向驱动部322，另一端与主体321的外侧连接有弹性件325，弹性件325具体为弹簧，且弹簧的压缩方向与夹取头323的滑动方向相同；其中，驱动部322包括横截面上窄下宽的顶出部3221，驱动部322沿竖直方向伸缩，并在伸缩过程中，多个夹取头323始终抵靠在顶出部3221外壁。驱动部322在伸出时，通过顶出部3221推动各个夹取头323在主体321顶部由中部逐渐向外部移动，并压缩弹簧，直至各夹取头323抵压在工件100的内侧壁上，实现工件100的夹持，驱动部322在收缩时，各夹取头323通过弹簧弹力复位。通过驱动部322的伸缩工作方便取件单元32快速夹取工件100，及夹取头323的复位，从而方便取件单元32快速夹取另一取件单元32上的工件100。
39.由于工件100在检测时，需要将工件100的正面（或反面）和四个侧面依次对应检测头201，进行外观检测，因此，需要将工件100的正面与工件100的侧面之间进行切换，工件100的四个侧面之间进行切换。
40.如图6所示，旋转机构31包括安装在底座1上的两个支撑架311和转动连接在两个支撑架311之间的横梁312，多个取件单元32均安装在横梁312上；一支撑架311上还设有驱动横梁312绕x轴方向转动的第一传动单元4，第一传动单元4为电机，横梁312的两端与支撑架311转动连接，电机的驱动轴与横梁312传动连接，并驱动横梁312绕着横梁312与支撑架311的转动连接处转动；横梁312转动的同时，横梁312上的各个取件单元32同步转动，实现工件100上用于对应检测头201的正面（或背面）与侧面之间位置切换。
41.取件单元32上还设有用于驱动主体321转动的涡轮件326，横梁312上还设有一蜗杆件33和驱动蜗杆件33转动的第二传动单元5，涡轮件326均延伸至蜗杆件33上，蜗杆件33同时传动连接多个取件单元32的涡轮件326；取件单元32的底部还安装有传动箱34，涡轮件326位于传动箱34内，并与取件单元32的主体321固定，第二传动单元5驱动蜗杆件33转动，同步带动各个取件单元32上的涡轮件326转动，取件单元32的主体321及夹取头323同步转动，使得被夹持在取件单元32夹取头323上的工件100同步转动，实现工件100上用于对应检测头201的各个侧面之间位置切换。
42.在一个夹持组件3上通过横梁312的旋转和安装在取件单元32上的工件100旋转，可以完成工件100的正面（或背面）和各个侧面的外观检测，通过安装多个取件单元32可同时安装多个工件100，并通过蜗杆件33同步驱动多个取件单元32旋转，使得多个取件单元32同步转动，可同时对多个工件100进行同步检测，提高工作效率；此外，蜗杆件33与涡轮件326传动连接，通过其自锁功能，取件单元32只能通过蜗杆件33进行转动，确保多个取件单元32转动的统一性，保证检测精度。
43.如图7所示，为了方便横梁312在支撑架311上转动时，能够精准转动，来调整取件单元32上所夹持工件100的检测面，支撑架311上设有用于检测横梁312复位位置的第一传感器61和检测横梁312转动极限位置的第二传感器62及第三传感器63，第二传感器62在支撑架311上与第一传感器61呈正90度夹角，第三传感器63在支撑架311上与第一传感器61呈
负90度夹角；第一传感器61、第二传感器62和第三传感器63均为对应在横梁312端部外的位置传感器，并绕着横梁312的转动轴线周向分布，横梁312上设有第一检测件64，第一检测件64位于横梁312端部并与横梁312同心同步转动，第一检测件64在转动过程中与相应的传感器检测反应，能够检测横梁312在转动时的极限角度位置，使两个夹持组件3上的横梁312能够相互对应，保证一夹持组件3上的取件单元32与另一夹持组件3上的取件单元32彼此对应，并处于同一直线位置上，也方便检测装置进行第二状态的工作，使两个夹持组件3上的取件单元32能够夹持同一个工件100，提高横梁312旋转的位置精度。
44.如图6和图8所示，第二传动单元5包括驱动电机51和套装在蜗杆件33的传动轮52，传动轮52与蜗杆件33同步转动，驱动电机51的驱动轮53与传动轮52之间同步带连接；驱动电机51工作，驱动传动轮52转动，传动轮52同步驱动蜗杆件33转动，来实现取件单元32上的各个工件100转动。
45.两个夹持组件3中均设有用于检测取件单元32旋转角度的检测单元35；如图9所示，检测单元35安装在一取件单元32上，检测单元35包括第二检测件351和分布在第二检测件351周向上的检测传感器352，第二检测件351与涡轮件326同步转动，并相对检测传感器352转动；第二检测件351安装连接涡轮件326的末端，并与涡轮件326同步转动，检测传感器352固定在传动箱34底部的半圆板36上，检测传感器352均为位置传感器，并设有3个，3个检测传感器352在半圆板上绕着第二检测件351依次间隔90度分布，在涡轮件326转动的过程中，通过同步转动的第二检测件351依次触发检测传感器352反应，实现涡轮件326的转动位置检测，继而确定工件100的旋转角度。
46.在本实施例中，蜗杆件33包括多个依次固定连接的短蜗杆331，传动轮52安装在其中一短蜗杆上，并驱动各个短蜗杆331同步转动。
47.通过检测单元35能够检测取件单元32中主体321的旋转角度，进而确定工件100在取件单元32上的旋转位置，在工件100的侧面朝向检测头201时，取件单元32通过第二传动单元5的工作，实现旋转工件100，切换工件100的不同侧面，并朝向检测头201，实现工件100的各个侧面进行检测。
48.再如图1和图10所示，检测组件2和两个夹持组件3均沿x轴方向平行设置，且两个夹持组件3分别置于检测组件2的两侧；当检测装置为第二状态时，取件单元32的夹取头323均朝向检测组件2，且一个夹持组件3的所有取件单元32与另一个夹持组件3的所有取件单元32一一对应，使得用于夹取同一个工件100的两个取件单元32彼此对应，实现工件100的夹取切换。
49.底座1上还安装有用于驱动两个夹持组件3均沿y轴方向朝向检测组件2移动的驱动组件7；驱动组件7包括沿y轴方向延伸的移动滑轨71和直线驱动单元72，直线驱动单元72为直线电机模组或滚珠丝杆；夹持组件3均滑动安装在移动滑轨71上，检测组件2横跨在驱动组件7的两侧。
50.将夹持组件3朝向检测组件2移动，实现夹持组件3上工件100的检测，并通过两个夹持组件3的相互靠近或偏离，实现检测装置的第二状态的工作，进行工件100在两个夹持组件3上相应的两个取件单元32之间切换，能够实现对工件100的各个外表面检测，不需要人工切换，提高自动化程度。
51.再如图1和图11所示，检测组件2包括横跨设置的固定架21和固定架21两侧的检测排，多个检测头201沿x轴方向排列分布形成检测排；固定架21的两侧均依次安装有第一安装板22和第二安装板23，第一安装板22沿x轴方向滑动安装在固定架21上，第一安装板22与固定架21之间通过x向直线电机模组连接，第二安装板23沿z轴方向滑动安装在第一安装板22上，第二安装板23和第一安装板22之间通过z向直线电机模组连接，检测头201均通过z向滑动组滑动安装在第二安装板23上；z向滑动组均设有驱动检测头201移动的手动微调件24，手动微调件24为螺纹调节杆，通过螺纹调节杆的旋转，调整检测头201在z向上的位置。
52.通过固定架21两侧设置的检测排，能够分别对两个夹持组件3上的工件100检测，每个检测头201均能够与一取件单元32对应，实现对应取件单元32上的工件100检测。并且检测排能够在x轴和z轴两个方向上调节，结合夹持组件3在y轴方向上移动，能够提高检测头201检测位置的灵活性，并通过手动微调件24实现焦距上的微调，提高检测精度。
53.使用时，需要对工件100正反面和四个侧面进行外观检测，预设好检测组件2上各检测头201的位置，使得夹持组件3移动至检测组件2正下方时，各个检测头201与正下方的各个取件单元32正对应，其中一个夹持组件3上的各个取件单元32夹持好工件100后，工件100的正面作为对外检测面朝上设置，背面作为对内贴合面朝向取件单元32，夹持组件3移动至检测组件2下方对应处，各检测头201对取件单元32上的工件100正面进行拍照检测，工件100正面检测完成后，横梁312朝向检测组件2翻转90度，各个取件单元32同步翻转，使得工件100一侧面朝向检测头201，并对该侧面检测，再通过工件100在取件单元32依次进行90度旋转，检测头201对工件100各个侧面依次检测，完成工件100除背面外的5个面检测，再通过另一夹持组件3的横梁312朝向检测组件2翻转90度，两个夹持组件3相向移动，使得两个夹持组件3上相对应的两个取件单元32均朝向同一个工件100，并通过另一个夹持组件3的取件单元32夹取工件100后，另一夹持组件3复位翻转90度，使得工件100在另一夹持组件3上背面朝上，再通过检测头201对工件100的背面进行检测，实现了对工件100的多工位检测的同时，能够对工件100的各个面进行外观检测，不需要工件100翻转工件100的检测面，提高自动化程度和工作效率。
54.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。