一种双龙门式带材表面质量检测装置的成像系统的制作方法

本发明主要涉及带材表面的质量检测，尤其涉及一种双龙门式带材表面质量检测装置的成像系统。

背景技术：

连续生产的带材，如带钢、带铝、铜箔、纸张及塑料等，在生产过程中由于加工工艺、生产环境、操作人员等多方面因素，导致带材的表面出现气泡、孔洞、划痕、刮伤等缺陷，这些缺陷不仅破坏带材的表面质量，而且降低产品的性能，限制产品的使用范围。因此需要对带材表面质量进行检测。以机器视觉为手段的表面检测技术已经成为主流，采集到优质图像的关键在于相机与检测面间有着合适的物距和角度，以及光源能够提供合适的光线。

被检测的带材特点如下：1)不同类型的带材厚度不同；2)由于材料特性和生产线的变化，其表面张力不同；3)材料表面反射特性不同；4)各类带材的缺陷类型和分布不同。因此不同类型的带材所需检测精度和范围不同，在成像部分需及时对相机和光源的高度、角度做出相应调整。

现有检测装置的成像系统每改变一个成像光路中的参数，如光源照射角度改变，需要重新手动调节相应支架，使光源照射和相机拍摄对准同一区域，但此类成像误差较大、费时效率低、操作不便；若不改变参数，则导致检测视场范围受到限制。所以，现有的带材检测装置无法及时作出调整来适应各类带材的检测要求。因此，如何精确又便捷的调整检测装置的成像系统，实现各类带材表面质量的自动检测，是值得关注的课题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种双龙门式带材表面质量检测装置的成像系统。为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

双龙门式带材表面质量检测装置的成像系统，包括大龙门高度调节机构，小龙门视角调节机构及成像装置；所述大龙门高度调节机构内侧滑动连接小龙门视角调节机构；大龙门高度调节机构和小龙门视角调节机构均处于带材表面法线方向；大龙门高度调节机构驱动调节小龙门视角调节机构与带材表面间的距离；成像装置安设于小龙门视角调节机构上，小龙门视角调节机构调整视角范围；

所述大龙门高度调节机构包括第一支架机构、第一步进电机、第一联轴器、第一双向丝杠、第一X型剪叉机构、第一滑杆和第一滑动机构；所述第一步进电机、第一联轴器与第一双向丝杠水平安设于第一支架机构内部；第一X型剪叉机构将第一双向丝杠与第一滑杆连接，第一滑杆两端固定于第一滑动机构；第一步进电机驱动第一双向丝杠转动，带动第一滑杆升降；

所述小龙门视角调节机构包括第二支架机构、第二步进电机、第二联轴器、第二双向丝杠、第二X型剪叉机构和第二滑杆；第二支架机构固定于第一滑动机构；第二步进电机、第二联轴器与第二双向丝杠水平安设于第二支架机构内部；第二X型剪叉机构将第二双向丝杠与第二滑杆连接；第二步进电机驱动第二双向丝杠转动，带动第二滑杆升降；

所述成像装置包括成像装置支架、线阵相机、线阵光源；成像装置支架上端与第二滑杆相连接，成像装置支架外侧中部与第二支架机构内侧连接，线阵相机和线阵光源固定在成像装置支架上，第二滑杆升降带动成像装置支架转动。

进一步地，所述第一支架机构包括第一支撑立柱、第二支撑立柱和第一横梁；第一支撑立柱和第二支撑立柱分别设置在带材两侧，竖直安放于地面；第二支撑立柱的上端内侧设有丝杠孔；第一横梁两端分别固接在第一支撑立柱和第二支撑立柱上端，与带材表面平行；

所述第一滑动机构包括第一滑块、第二滑块、第三滑块、第四滑块、第一滑动导轨和第二滑动导轨；第一滑块和第三滑块滑动连接在第一滑动导轨上，第二滑块和第四滑块滑动连接在第二滑动导轨上；第一滑动导轨竖直固定在第一支撑立柱内侧，第二滑动导轨竖直固定在第二支撑立柱内侧；第一滑杆的两端分别固接在第一滑块和第二滑块上；

所述第一双向丝杠一端与第二支撑立柱上的丝杠孔相配合，另一端通过第一联轴器与第一步进电机输出轴水平连接，第一步进电机垂直固接在第一支撑立柱内侧上端；第一双向丝杠设有对中分布的左旋螺纹和右旋螺纹；

所述第一X型剪叉机构包括第一丝杠螺母、第二丝杠螺母、第一短连接杆、第二短连接杆、第一小滑块和第二小滑块；第一短连接杆和第二短连接杆的两端均设有铰接孔，中间设有销孔；第一小滑块和第二小滑块上端均设有铰接孔；第一丝杠螺母和第二丝杠螺母下侧均设有铰接孔；第一短连接杆和第二短连接杆通过销在中部交叉连接；第一短连接杆一端与第一丝杠螺母铰接，另一端和第二小滑块铰接；第二短连接杆的一端与第二丝杠螺母铰接，另一端和第一小滑块铰接；

第一丝杠螺母为左旋螺母，套在第一双向丝杠左旋螺纹区域，第二丝杠螺母为右旋螺母，套在第一双向丝杠右旋螺纹区域；第一小滑块和第二小滑块套在第一滑杆上。

进一步地，所述第二支架机构包括第三支撑立柱、第四支撑立柱和第二横梁；所述第三支撑立柱和第四支撑立柱分别设置在带材两侧，第三支撑立柱外侧上端与第一滑块固定连接，第三支撑立柱外侧下端与第三滑块固定连接，第四支撑立柱外侧上端与第二滑块固定连接，第四支撑立柱外侧下端与第四滑块固定连接；第四支撑立柱的上端内侧设有丝杠孔；第二横梁两端分别固接在第三支撑立柱和第四支撑立柱上端，与带材表面平行；

所述第二双向丝杠一端与第四支撑立柱上的丝杠孔相配合，另一端通过第二联轴器与第二步进电机输出轴水平连接；所述第二步进电机垂直固接在第三支撑立柱内侧上端；第二双向丝杠设有对中分布的左旋螺纹和右旋螺纹；

所述第二X型剪叉机构包括第三丝杠螺母、第四丝杠螺母、第一长连接杆、第二长连接杆、第三小滑块和第四小滑块；第一长连接杆和第二长连接杆的两端均设有铰接孔，中间设有销孔；第三小滑块和第四小滑块上端均设有铰接孔；第三丝杠螺母和第四丝杠螺母下侧均设有铰接孔；第一长连接杆和第二长连接杆通过销在中部交叉连接，第一长连接杆一端与第三丝杠螺母铰接，另一端和第四小滑块铰接；第二长连接杆的一端与第四丝杠螺母铰接，另一端和第三小滑块铰接；第三丝杠螺母为左旋螺母，套在第二双向丝杠左旋螺纹区域，第四丝杠螺母为右旋螺母，套在第二双向丝杠右旋螺纹区域；第三小滑块和第四小滑块套在第二滑杆上。

进一步地，成像装置支架包括第一横杆、第二横杆、第三横杆、第四横杆、第一短杆、第二短杆、第三短杆、第四短杆、第一长杆、第二长杆、第三长杆和第四长杆；所述第一短杆、第二短杆、第三短杆、第四短杆上端和下端均设有铰接孔；第一长杆、第二长杆、第三长杆、第四长杆上端和下端均设有铰接孔，中间设有销孔；

所述第一短杆上端与第二滑杆左端面A₁铰接，第一短杆下端与第一横杆左端面A₂铰接；第二短杆上端与第二滑杆右端面B₁铰接，第二短杆下端与第一横杆右端面B₂铰接；第三短杆上端与第二滑杆左端面A₁铰接，第三短杆下端与第二横杆左端面A₃铰接；第四短杆上端与第二滑杆右端面B₁铰接，第四短杆下端与第二横杆右端面B₃铰接；

所述第一长杆上端与第二横杆左端面A₃铰接，第一长杆下端与第四横杆左端面A₅铰接；第二长杆上端与第二横杆右端面B₃铰接，第二长杆下端与第四横杆右端面B₅铰接；第三长杆上端与第一横杆左端面A₂铰接，第三长杆下端与第三横杆左端面A₄铰接；第四长杆上端与第一横杆右端面B₂铰接，第四长杆下端与第三横杆右端面B₄铰接；第一长杆和第三长杆通过销轴穿过销孔，固定在第三支撑立柱中部，第一长杆和第三长杆可绕销轴转动，第二长杆和第四长杆通过销轴穿过销孔，固定在第四支撑立柱中部，第二长杆和第四长杆可绕销轴转动；第一横杆和第四横杆上均固定有线阵光源，第二横杆和第三横杆上均固定有线阵相机。

进一步地，所述第一滑动导轨通过螺栓固定连接在第一支撑立柱内侧，第二滑动导轨通过螺栓固定连接在第二支撑立柱内侧。

进一步地，所述第一短杆和第二短杆之间夹角α范围是60°～120°，所述第三短杆和第四短杆间夹角与第一短杆和第二短杆之间的夹角相同。

进一步地，所述第一横杆、第二横杆、第三横杆和第四横杆可人工调节角度，使线阵光源发射的光线进入线阵相机镜头。

本发明的有益效果是：

1.本发明适用对象广，针对不同种类带材的厚薄、张力大小、表面反射特性和缺陷分布等特点，通过系统简单的升降调整，可良好地满足光源、相机与检测平面间夹角的要求和物距的要求。

2.本发明操作便捷，控制步进电机替代手动操作，可精确调节相机和光源的高度及角度，实现高效、高精度驱动检测。

3.本发明可针对薄型带材检测穿透型缺陷，系统上下光源打光的区域重合，能对带材上下表面同一区域的图像进行实时识别与采集，利用光线透射的特性检测孔洞、边裂等缺陷。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明中大龙门高度调节机构示意图；

图3为本发明中小龙门视角调节机构示意图；

图4为本发明中成像系统示意图；

其中1-大龙门高度调节机构，101-第一横梁，102-第一小滑块，103-第一双向丝杠，104-第一丝杠螺母，105-第一短连接杆，106-销，107-第二短连接杆，108-第二丝杠螺母，109-第一滑杆，110-第二滑块，111-第二支撑立柱，112-第二小滑块，113-第二滑动导轨，114-第四滑块，115-第三滑块，116-第一支撑立柱，117-第-滑动导轨，118-第一联轴器；119-第一滑块，120-第一步进电机；

2-小龙门视角调节机构，201-第二横梁，202-第三丝杠螺母，203-销，204-第二长连接杆，205-第四丝杠螺母，206-第二双向丝杠，207-第四支撑立柱，208-第四小滑块，209-第二滑杆，210-第三小滑块，211-第一长连接杆，212-第三支撑立柱，213-第二步进电机；214-第二联轴器；

3-成像装置，301-第四短杆，302-第二短杆，303-销轴，304-第四长杆，305-第一横杆；306-第二长杆；307-第四横杆，308-线阵光源，309-第一短杆，310-第三长杆，311-第三横杆，312-第一长杆，313-第三短杆，314-第二横杆，315-线阵相机；

4-带材；

A₁-第二滑杆左端面，A₂-第一横杆左端面，A₃-第二横杆左端面，A₄-第三横杆左端面，A₅-第四横杆左端面；B₁-第二滑杆右端面，B₂-第一横杆右端面，B₃-第二横杆右端面，B₄-第三横杆右端面，B₅-第四横杆右端面。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

具体实施例1

如图1所示，双龙门式带材表面质量检测装置的成像系统，包括大龙门高度调节机构1，小龙门视角调节机构2及成像装置3；所述大龙门高度调节机构1内侧滑动连接小龙门视角调节机构2；大龙门高度调节机构1和小龙门视角调节机构2均处于带材4表面法线方向；大龙门高度调节机构1驱动调节小龙门视角调节机构2与带材4表面间的距离；成像装置3安设于小龙门视角调节机构2上，小龙门视角调节机构2调整视角范围；

所述大龙门高度调节机构1包括第一支架机构、第一步进电机120、第一联轴器118、第一双向丝杠103、第一X型剪叉机构、第一滑杆109和第一滑动机构；所述第一步进电机120、第一联轴器118与第一双向丝杠103水平安设于第一支架机构内部；第一X型剪叉机构将第一双向丝杠103与第一滑杆109连接，第一滑杆109两端固定于第一滑动机构；第一步进电机120驱动第一双向丝杠103转动，带动第一滑杆109升降；

所述小龙门视角调节机构2包括第二支架机构、第二步进电机213、第二联轴器214、第二双向丝杠206、第二X型剪叉机构和第二滑杆209；第二支架机构固定于第一滑动机构；第二步进电机213、第二联轴器214与第二双向丝杠206水平安设于第二支架机构内部；第二X型剪叉机构将第二双向丝杠206与第二滑杆209连接；第二步进电机213驱动第二双向丝杠206转动，带动第二滑杆209升降；

所述成像装置3包括成像装置支架、线阵相机315、线阵光源308；成像装置支架上端与第二滑杆209相连接，成像装置支架外侧中部与第二支架机构内侧连接，线阵相机315和线阵光源308固定在成像装置支架上，第二滑杆209升降带动成像装置3支架转动。

如图2所示，所述第一支架机构包括第一支撑立柱116、第二支撑立柱111和第一横梁101；第一支撑立柱116和第二支撑立柱111分别设置在带材4两侧，竖直安放于地面；第二支撑立柱111的上端内侧设有丝杠孔；第一横梁101两端分别固接在第一支撑立柱116和第二支撑立柱111上端，与带材4表面平行；

所述第一滑动机构包括第一滑块119、第二滑块110、第三滑块115、第四滑块114、第一滑动导轨117和第二滑动导轨113；第一滑块119和第三滑块115滑动连接在第一滑动导轨117上，第二滑块110和第四滑块114滑动连接在第二滑动导轨113上；第一滑动导轨117竖直固定在第一支撑立柱116内侧，第二滑动导轨113竖直固定在第二支撑立柱111内侧；第一滑杆109的两端分别固接在第一滑块119和第二滑块110上；

所述第一双向丝杠103一端与第二支撑立柱111上的丝杠孔相配合，另一端通过第一联轴器118与第一步进电机120输出轴水平连接，第一步进电机120垂直固接在第一支撑立柱116内侧上端；第一双向丝杠103设有对中分布的左旋螺纹和右旋螺纹；

所述第一X型剪叉机构包括第一丝杠螺母104、第二丝杠螺母108、第一短连接杆105、第二短连接杆107、第一小滑块102和第二小滑块112；第一短连接杆105和第二短连接杆107的两端均设有铰接孔，中间设有销孔；第一小滑块102和第二小滑块112上端均设有铰接孔；第一丝杠螺母104和第二丝杠螺母108下侧均设有铰接孔；第一短连接杆105和第二短连接杆107通过销106在中部交叉连接；第一短连接杆105一端与第一丝杠螺母104铰接，另一端和第二小滑块112铰接；第二短连接杆107的一端与第二丝杠螺母108铰接，另一端和第一小滑块102铰接；

第一丝杠螺母104为左旋螺母，套在第一双向丝杠103左旋螺纹区域，第二丝杠螺母108为右旋螺母，套在第一双向丝杠103右旋螺纹区域；第一小滑块102和第二小滑块112套在第一滑杆上。

如图3所示，所述第二支架机构包括第三支撑立柱212、第四支撑立柱207和第二横梁201；所述第三支撑立柱212和第四支撑立柱207分别设置在带材4两侧，第三支撑立柱212外侧上端与第一滑块119固定连接，第三支撑立柱212外侧下端与第三滑块115固定连接，第四支撑立柱207外侧上端与第二滑块110固定连接，第四支撑立柱207外侧下端与第四滑块114固定连接；第四支撑立柱207的上端内侧设有丝杠孔；第二横梁201两端分别固接在第三支撑立柱212和第四支撑立柱207上端，与带材4表面平行；

所述第二双向丝杠206一端与第四支撑立柱207上的丝杠孔相配合，另一端通过第二联轴器214与第二步进电机213输出轴水平连接；所述第二步进电机213垂直固接在第三支撑立柱212内侧上端；第二双向丝杠206设有对中分布的左旋螺纹和右旋螺纹；

所述第二X型剪叉机构包括第三丝杠螺母202、第四丝杠螺母205、第一长连接杆211、第二长连接杆204、第三小滑块210和第四小滑块208；第一长连接杆2111和第二长连接杆204的两端均设有铰接孔，中间设有销孔；第三小滑块210和第四小滑块208上端均设有铰接孔；第三丝杠螺母202和第四丝杠螺母205下侧均设有铰接孔；第一长连接杆211和第二长连接杆204通过销106在中部交叉连接，第一长连接杆211一端与第三丝杠螺母202铰接，另一端和第四小滑208块铰接；第二长连接杆204的一端与第四丝杠螺母205铰接，另一端和第三小滑块210铰接；第三丝杠螺母202为左旋螺母，套在第二双向丝杠206左旋螺纹区域，第四丝杠螺母205为右旋螺母，套在第二双向丝杠206右旋螺纹区域；第三小滑块210和第四小滑块208套在第二滑杆209上。

如图4所示，成像装置支架包括第一横杆305、第二横杆314、第三横杆311、第四横杆307、第一短杆309、第二短杆302、第三短杆313、第四短杆301、第一长杆312、第二长杆306、第三长杆310和第四长杆304；所述第一短杆309、第二短杆302、第三短杆313、第四短杆301上端和下端均设有铰接孔；第一长杆312、第二长杆306、第三长杆310、第四长杆304上端和下端均设有铰接孔，中间设有销孔；

所述第一短杆309上端与第二滑杆209左端面A₁铰接，第一短杆309下端与第一横杆305左端面A₂铰接；第二短杆302上端与第二滑杆209右端面B₁铰接，第二短杆302下端与第一横杆305右端面B₂铰接；第三短杆313上端与第二滑杆209左端面A₁铰接，第三短杆313下端与第二横杆314左端面A₃铰接；第四短杆301上端与第二滑杆209右端面B₁铰接，第四短杆301下端与第二横杆314右端面B₃铰接；

所述第一长杆312上端与第二横杆314左端面A₃铰接，第一长杆312下端与第四横杆307左端面A₅铰接；第二长杆306上端与第二横杆314右端面B₃铰接，第二长杆306下端与第四横杆307右端面B₅铰接；第三长杆310上端与第一横杆305左端面A₂铰接，第三长杆310下端与第三横杆311左端面A₄铰接；第四长杆304上端与第一横杆305右端面B₂铰接，第四长杆304下端与第三横杆311右端面B₄铰接；第一长杆312和第三长杆310通过销轴303穿过销孔，固定在第三支撑立柱212中部，第一长杆312和第三长杆310可绕销轴303转动，第二长杆306和第四长杆304通过销轴303穿过销孔，固定在第四支撑立柱中部，第二长杆和第四长杆可绕销轴303转动；第一横杆305和第四横杆307上均固定有线阵光源308，第二横杆314和第三横杆311上均固定有线阵相机315。

需要说明的是，所述第一滑动导轨117通过螺栓固定连接在第一支撑立柱116内侧，第二滑动导轨113通过螺栓固定连接在第二支撑立柱111内侧。

此外，所述第一短杆309和第二短杆302间夹角α为60°，所述第三短杆313和第四短杆301间夹角与第一短杆309和第二短杆302之间的夹角相同。

另外，所述第一横杆305、第二横杆314、第三横杆311和第四横杆307可人工调节角度，使线阵光源308发射的光线进入线阵相机镜头315。

具体实施例2：

第一短杆309和第二短杆302间夹角α为90°，第三短杆313和第四短杆301间夹角取值与α一致为90°。其余方案同实施例1。

具体实施例3：

第一短杆309和第二短杆302间夹角α为120°，第三短杆313和第四短杆3016间夹角取值与α一致为120°。其余方案同实施例1。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。