一种小型工件的外表面图像采集装置

本技术属于采用机器视觉技术检测工件时的图像采集装置领域，具体涉及一种小型工件的外表面图像采集装置。

背景技术：

1、小型工件是指单一人工能够搬运、拆卸、检测的尺寸较小、质量较轻的工件，小型工件是机器产品的基本组成部分，广泛出现在各类机械产品中，小型工件在生产加工过程中可能会出现沙眼、裂纹、毛刺、尺寸误差等质量问题，一旦产品使用了存在问题的小型工件，可能导致重要零件寿命降低甚至引发机器故障，因此需对加工后的小型工件进行表面质量检测。

2、小型工件种类繁多、形状各异，往往有多项检测指标，需要对多个角度进行检测，如轴类零件需要检测外圆柱面有无划痕、端面是否平整；如箱体类零件存在周向分布的多位置、多角度的检测面，而现有的小型工件质量检测大多数仍需人工检测，对于需要多个面检测的小型零件，一般采用多人分组、单人单面的检测方案，这种方案不但效率低下，且长时间工人检测对眼睛伤害较大，容易产生视觉疲劳造成误检，无法很好的把控小型工件的检测质量；而且当面临大批量的产品时，逐一进行人工检测耗时耗力，检测效率非常低下，随着我国工业智能化的发展，基于机器视觉技术的自动化检测方法也得到广泛应用，先通过机器视觉技术获取工件外表面的待检测图像后，再利用图像处理技术实现自动化检测，使用该检测方法需要一个自动化图像采集装置。

3、现有的图像采集装置一般包括拍摄装置和夹持装置，为保证小型工件外表面检测的稳定性（频繁移动相机会造成糊焦）和完整性（例如轴类零件要确保周向外表面完整检测），一般将拍摄装置固定，把待测工件装夹可以平面转动或直线运动的夹具上，通过单一方向的旋转或直线移动来调整工件位置， 如公开号为 cn 218098928 u的中国专利所述的一种适用于汽车发动机的机器视觉检测装置中，夹持旋转装置和检测平台的两个旋转动作相互独立，且仅限于单个平面的旋转，这种单一方向的位置调整存在拍摄死角，使得一些因为结构间阴影遮挡或有特殊角度要求的待测面无法准确采集，需要人为更换夹持方案并重新拆卸安装，耗时耗力。

4、另一方面，现有的小型工件夹持装置多为专用定制，不具备通用性，不同类型的小型工件需要的夹持方式和拍摄角度也不同，针对不同类型的小型工件分别设计与其匹配的可调角度夹持装置，成本高昂，造成资源浪费。

5、目前，市场上没有完全符合上述要求的自动化图像采集装置，因此，设计一种小型工件外表面图像采集装置具有重要的意义。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的上述缺点，本实用新型提供一种用于小型工件的外表面图像采集装置，能够解决现有的小型工件图像采集装置角度调整单一，人工检测效率低下的问题。

2、为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现。

3、一种小型工件外表面图像采集装置包括图像采集机构、旋转夹持机构、滑移搭载机构、垂直位移机构。

4、所述图像采集机构包括工业相机、相机座、夹紧旋钮、保持旋钮、垂杆和垂杆座，所述相机座两侧面有螺纹孔与夹紧旋钮配合，所述工业相机放置在相机座中通过夹紧旋钮夹紧，所述相机座上端面有通孔与垂杆配合，所述相机座通孔侧面有螺纹孔与保持旋钮配合，所述垂杆下端外螺纹与垂杆座上孔螺纹连接，安装在垂杆座上，所述垂杆座下方有环形阵列的螺纹孔，通过螺栓连接安装在平台底座上。

5、所述旋转夹持机构包括第一旋转夹持机构和第二旋转夹持机构，所述第一旋转夹持机构和第二旋转夹持机构对称放置且构造相同；所述第一旋转夹持机构包括电机安装螺钉、转台电机、第一夹持主体、转盘和插拔式夹具；所述第一夹持主体左侧有电机槽，所述转盘电机通过电机安装螺钉连接安装在第一夹持主体的电机槽内；所述第一夹持主体右侧上方圆孔内装有轴承，轴承内圈与转盘轴端外表面配合，所述转盘轴端内有孔与转盘电机的电机轴连接，所述转盘端面有呈雪花状分布的阵列孔；所述插拔式夹具有多种种类，可以根据工件的夹持方案互相组合使用，所述插拔式夹具一端与旋转夹持机构转盘上的阵列孔配合，另一端与被夹持的小型工件配合；所述第一夹持主体下方有通孔允许滑移搭载机构上的丝杠丝杆穿过，所述第一夹持主体左端面下方有法兰丝母安装孔，用于安装滑移搭载机构上的第一法兰丝母，所述第一夹持主体下方有一组对称的长方形滑槽，用于和滑移搭载机构上的条形滑轨配合。

6、所述滑移搭载机构包括搭载平台、第一水平丝杠座、第一法兰丝母、条形滑轨、丝杠丝杆、第二法兰丝母、第二水平丝杠座、联轴器、丝杠电机、第一铰链轴、第一滑杆、第一滑杆座、第二滑杆座、第二滑杆和第二铰链轴；所述第一水平丝杠座和第二水平丝杠座通过六角螺栓连接安装在搭载平台上，所述丝杠丝杆安装在第一、二丝杠座之间，所述第一水平丝杠座轴承孔内有轴承与丝杠丝杆左端光杆配合，所述第二水平丝杠座的左侧轴承孔内有轴承与丝杠丝杆右端光杆配合，所述丝杠丝杆右端光杆比第二水平丝杠座内轴承轴向尺寸长且有部分伸出，所述丝杠丝杆右端光杆伸出部分与丝杠电机轴端通过联轴器连接，所述丝杠电机通过螺栓连接安装在第二水平丝杠座右端面上，所述第一法兰丝母和第二法兰丝母通过螺纹连接安装在丝杠丝杆上且对称放置，第一、第二法兰丝母通过螺栓连接分别安装在旋转夹持机构中的第一、第二夹持主体下方的圆孔内；所述条形滑轨通过沉头螺钉连接安装在搭载平台上的丝杠丝杆两侧；所述第一滑杆座和第二滑杆座通过两组沉头螺钉连接安装在搭载平台下方，所述第一滑杆座和第二滑杆座之间有间隔，所述第一滑杆座方形通孔与第一滑杆右端配合，所述第一滑杆可与第一滑杆座相对滑动，所述第一滑杆左端有孔与第一铰链轴配合，所述第二滑杆座方形孔通过沉头螺钉与第二滑杆左端连接，所述第二滑杆与第二滑杆座固定，所述第二滑杆右端有孔与第二铰链轴配合。

7、所述垂直位移机构包括第一垂直位移机构、第二垂直位移机构和平台底座，所述第一垂直位移机构和第二垂直位移机构对称放置且零件构成相同；所述第一垂直位移机构包括第一垂直丝杠电机、丝杠上端座、第一垂直丝母、垂直丝杠丝杆和第一丝杠座；所述第一垂直丝杠电机通过螺栓连接安装在在丝杠上端座上，所述丝杠上端座通过螺栓连接安装在第一丝杠座上，所述第一丝杠座通过螺栓连接安装在平台底座上，所述垂直丝杠丝杆在丝杠上端座和第一丝杠座之间，所述垂直丝杠上端座内有联轴器，使垂直丝杠丝杆上端光杆与第一垂直丝杠电机通过联轴器连接，所述垂直第一丝杠座轴承孔内有轴承与丝杠下端光杆配合，所述垂直丝杠丝杆上通过螺纹连接安装有第一垂直丝母，所述第一垂直丝母和第一滑杆通过第一铰链轴连接；所述第二垂直丝母和第二滑杆通过第二铰链轴连接。

8、进一步的，所述相机座左右两侧有螺纹孔，用于安装夹紧旋钮；所述相机座有圆柱通孔与垂杆配合，通孔侧面有螺纹孔与保持旋钮配合。

9、进一步的，所述第一夹持主体右端面上方圆孔轴承内圈与转盘的轴端尺寸一致，两者配合；所述第一夹持主体左端面有法兰螺母安装孔与第一法兰丝母配合；所述第一夹持主体有通孔，通孔尺寸略大于丝杠丝杆的外径尺寸。

10、进一步的，所述滑移搭载机构上的两法兰丝母镜像安装在丝杠丝杆上，当丝杠电机带动丝杠丝杆转动时，两法兰丝母同时向内或向外运动。

11、进一步的，所述第一滑杆左端孔与第一垂直丝母右端孔尺寸一致，二者通过第一铰链轴连接；所述第二滑杆右端孔与第二垂直丝母左端孔尺寸一致，二者通过第二铰链轴连接；所述第一滑杆与第一滑杆座可发生相对滑动，所述第二滑杆与第二滑杆座固定连接。

12、进一步的，所述旋转夹持机构可实现工件第一拍摄角度调整，所述滑移搭载机构和垂直位移机构配合可实现工件第二拍摄角度调整，两角度调整方法相互独立，组合使用可以实现工件复杂角度的外表面图像拍摄。

13、本实用新型的有益效果：

14、旋转夹持机构的两转盘上有呈雪花形分布的多组阵列孔，可以选择不同的插拔式夹具实现对不同类型的小型工件的装夹；控制滑移搭载机构上的丝杠电机带动旋转夹持机构对工件夹紧；控制旋转夹持机构中的两转盘电机实现对工件第一拍摄角度调整，分别控制垂直位移机构中的第一垂直丝杠电机和第二垂直丝杠电机，使两垂直丝母反向运动，第一滑杆被拉出，滑移搭载机构发生角度偏转，从而对工件实现第二拍摄角度调整，两种角度调整相互独立，可以组合实现工件复杂姿态的调整，无需频繁拆卸，便于获取小型工件检测所需的外表面图像，为后续图像处理与质量检测工作提供良好准备。