电机换向器外观缺陷自动化在线视觉检测装置的制作方法

本实用新型涉及在线视觉检测技术领域，具体涉及电机换向器外观缺陷自动化在线视觉检测装置。

背景技术：

在直流电机、交流串激电机制造中，换向器是关键零部件，其质量水平直接影响电机的整机品质。换向器因为自身材料缺陷、加工缺陷或者物流传递不当产生碰伤等外观缺陷而表现出来的外观质量问题，是必须作为不良品予以剔除的。现有的质量控制模式是人工目视检查，这种检查不但效率低下，还可能因为视觉疲劳而引起漏检。

为此，出现了在线视觉检测装置来代替人工目视，视觉检测就是用机器代替人眼来做测量和判断。视觉检测是指通过机器视觉产品将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。它在检测缺陷和防止缺陷产品被配送到消费者的功能方面具有不可估量的价值。

在电机换向器的外观缺陷在线视觉检测方面，出现了多种设备，如专利 CN107340294A、CN207872625U以及CN206270256U，虽然这些设备在一定程度上实现了自动化在线视觉检测，但是仍然存在各种问题：1.换向器是通过插接件固定在检测台上或者放入一主体机构中进行拍照，在移动换向器时，机械夹有上下平移等多个动作，严重影响了检测速度，2.顶面检测时，光源多从上向下照射，获取的图像不精确影响质量判断；3.前后不同换向器之间的检测不连贯或者操作路径长，使得整个设备的检测速度慢，无法满足现在更高的检测速度和精度的要求。

因此，有必要设计一种检测速度更高，准确度更高的换向器在线视觉检测装置。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：现有的电机换向器外管缺陷在线视觉检测装置的检测速度慢，检测精度不高，有待进一步提高。

本实用新型提供了解决上述问题的电机换向器外观缺陷自动化在线视觉检测装置。

本实用新型通过下述技术方案实现：

电机换向器外观缺陷自动化在线视觉检测装置，包括夹持移动装置、检测台、顶面拍照装置、侧面拍照装置和分拣滑槽，所述夹持移动装置包括多个水平夹、水平夹开合驱动机构、连接多个水平夹的滑板以及驱动滑板水平运动的滑板驱动机构，所述检测台包括处于同一水平面的顶面检测台和侧面检测台，所述顶面拍照装置位于所述顶面检测台正上方，所述侧面拍照装置位于所述侧面检测台的正侧面，所述水平夹包括将换向器从产品到位口水平运输至所述顶面检测台的第一水平夹，将换向器从所述顶面检测台水平运输至所述侧面检测台的第二水平夹以及将换向器从所述侧面检测台水平运输至分拣滑槽入口的第三水平夹，所述侧面检测台包括第二载板和驱动第二载板转动的旋转驱动机构，所述分拣滑槽包括良品滑槽和不良品滑槽。

本实用新型优选的电机换向器外观缺陷自动化在线视觉检测装置，所述产品到位口、顶面检测台、侧面检测台以及分拣滑槽入口等间距分布，相邻两个水平夹之间的距离与该间距相等。

本实用新型的设计原理为：根据电机换向器的外观缺陷特征获取顶面和侧面的图像并根据图像特征分析判断，然后根据分析结果进行良品和不良品的区分。检测的速度由换向器的移动路径长短、移动速度以及前后换向器之间的检测时间间隔，本申请的检测台表面均为水平面，不存在插接结构或者容纳框之类的结构，在侧面检测时，旋转驱动机构带动第二载板转动，换向器与第二载板之间产生的摩擦力使得换向器一起旋转，换向器在被水平夹移动的所有过程均为水平移动，不存在上下移动，其移动路径短；另外，为了实现前后换向器的连续检测，三个水平夹等间距设定在同一滑板上，在上一个换向器被移动下一工位上时，下一个换向器进入本工位，即能实现换向器的依次连续检测，而且间隔时间短，仅为水平夹快速水平移动一个间隔单元所用的时间，依次检测完成的换向器根据检测结果分别放入良品滑槽或不良品滑槽。

进一步地，所述滑板驱动机构为直线电机，优选高速电机，所述直线电机安装在所述滑板的下方。

本实用新型优选的电机换向器外观缺陷自动化在线视觉检测装置，所述顶面检测台包括第一载板和位于第一载板下方的第一光源，所述第一载板为透明板，图像清晰度影响着最后良品和不良品的分析判断，而图像的清晰度与所拍摄的图片的锐度有关，当第一光源从换向器的底部向上照射时，采集到的图片的待测部分是黑色的，图片的锐度更好，检测精度更高，而第一光源从上向下照射时，采集的图片的待测部分是白色的，锐度较差，检测精度受限。

优选地，所述透明板为光学玻璃板。

本实用新型优选的电机换向器外观缺陷自动化在线视觉检测装置，所述侧面拍照装置与所述侧面检测台之间设置有灯板，所述灯板提供侧面拍照时所用的第二光源。

进一步地，提供所述第二光源的灯板上设置有间隙，所述侧面拍照装置的相机刚好能透过该间隙对转动的换向器进行侧面检测。

在待测换向器到达侧面检测台时，旋转驱动机构带动换向器旋转一周，根据第二载板与换向器之间的摩擦力大小确定转速为0.3-0.5s/圈时，换向器既能稳定在第二载板上侧面拍照装置又能进行清晰地拍照。

所述旋转驱动机构优选为旋转电机。

本实用新型优选的电机换向器外观缺陷自动化在线视觉检测装置，所述产品到位口位于进料传输带的末端，所述进料传输带的末端设置挡杆，且所述挡杆位于所述水平夹子的上方，这样挡杆既可以防止待测换向器从进料传输带的末端滑落，又不影响第一水平夹的操作。

本实用新型优选的电机换向器外观缺陷自动化在线视觉检测装置，所述第滑板上安装有伸缩机构，所述第三水平夹与所述伸缩机构连接，所述伸缩机构的伸缩方向沿第三水平夹的长度方向。进一步地，所述良品滑槽位于靠近所述滑板的一端，所述不良品滑槽位于远离所述滑板的一端，当检测结果为不良品时，所述第三水平夹会在伸缩机构的带动下向不良品滑槽移动，从而将不良品送入不良品滑槽的入口。

本实用新型优选的电机换向器外观缺陷自动化在线视觉检测装置，所述顶面拍照装置包括第一相机和带动第一相机上下移动的升降机构，所述侧面拍照装置包括第二相机和带动第二相机前后移动的伸缩机构，这样可以根据不同换向器型号进行拍照时准确对焦。

本实用新型优选的电机换向器外观缺陷自动化在线视觉检测装置，还包括多个传感器，所述传感器均与控制器连接，所述控制器与顶面拍照装置、侧面拍照装置、水平夹开合驱动机构、滑板驱动机构、旋转驱动机构及伸缩机构连接。

所述产品到位口设置有第一传感器，用于检测换向器是否到位，如果是，启动第一水平夹夹持该换向器接着启动滑板驱动机构运动，所述顶面检测台的设置有第二传感器，用于检测换向器是否到达顶面检测台，如果是，启动第一电源，所述顶面拍照装置设置有第三传感器，用于检测顶面检测台下方的第一电源是否亮，如果是，触发顶面拍照装置拍照，所述侧面检测台设置有第四传感器，用于检测换向器是否到达侧面检测平台，如果是，则启动第二光源，所述侧面拍照装置设置有第五传感器，用于检测第二光源是否亮，如果是，侧面拍照装置进行拍照，同时启动旋转驱动机构带动所述载板转动，转动一圈，停止完成侧面检测。

本实用新型具有如下的有益效果：

1.本实用新型通过将顶面检测台和侧面检测台设置在同一水平面，三个水平夹连接在同一滑板上，统一驱动水平移动，水平夹在夹持换向器进行运动的整个过程均为水平移动，移动路径短，且采用高度电机驱动滑板运动，从而实现了检测过程的移动路径短，移动速度快，极大地缩短了检测时间。

2.本实用新型在顶面检测台的下方设置第一光源，并配合透明板作为第一载板，使得采集的待测部分的图片为黑色，提高了图像的锐度，进而提高了图像的清晰度，进而提高了顶部检测的精度，而在侧面拍照时，也有侧面的第二光源进行照射，提高了侧面图片的清晰度，从而提高检测精度。

3.本实用新型通过设置多个传感器精确采集信号，并通过控制器对各部件进行精确控制，使得每一步操作都精确连贯，极大地提高了整个检测的速度和精度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型立体结构示意图。

图2为本实用新型俯视结构示意图。

图3为本实用新型换向器进入良品滑槽时的结构示意图。

图4为本实用新型换向器进入不良品滑槽时的结构示意图。

图5为本实用新型顶面拍照时的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-进料传输带，100-挡杆，2-换向器，3-滑板，4-直线导轨，5-底板，50-挡块，6-第一水平夹，7-第二水平夹，8-第三水平夹，80-L形连接座，9-良品滑槽， 10-不良品滑槽，11-第一相机，12-升降机构，13-顶面检测台，130-第一载板， 131-第一光源，14-第二相机，15-第二相机伸缩机构，16-侧面检测台，17-第二光源，18-安装板，19-伸缩机构，190-伸缩气缸，191-伸缩杆，192-L形板体，20- 直线电机。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1-图4所示，电机换向器外观缺陷自动化在线视觉检测装置，包括夹持移动装置、检测台、顶面拍照装置、侧面拍照装置和分拣滑槽，所述夹持移动装置包括多个水平夹、水平夹开合驱动机构、设置多个水平夹的滑板3以及驱动滑板3水平运动的滑板驱动机构，所述检测台包括处于同一水平面的顶面检测台 13和侧面检测台16，所述顶面拍照装置位于所述顶面检测台13正上方，所述侧面拍照装置位于所述侧面检测台16的正侧面，所述水平夹包括将换向器2从产品到位口水平运输至所述顶面检测台13的第一水平夹6，将换向器2从所述顶面检测台13水平运输至所述侧面检测台16的第二水平夹7以及将换向器2从所述侧面检测台16水平运输至分拣滑槽入口的第三水平夹8，所述侧面检测台16 包括第二载板和驱动第二载板转动的旋转驱动机构，所述旋转驱动机构为旋转电机，所述分拣滑槽包括良品滑槽9和不良品滑槽10。

所述水平夹均为气动夹。

所述顶面拍照装置包括第一相机11和能驱动第一相机11上下移动的升降机构12，所述第一相机11位于所述顶面检测台13的正上方，所述升降机构12能带动第一相机11上下移动从而实现对焦，在具体使用时，先根据换向器2的尺寸进行对焦，对于检测同类换向器2时，保持第一相机11的位置不变。

所述侧面拍照装置包括第二相机14和能驱动第二相机14伸缩的第二相机伸缩机构15，所述第二相机14位于所述侧面检测台16的侧面，所述第二相机伸缩机构15能带动第二相机14前后移动实现对焦，在具体使用时，先根据换向器 2的尺寸进行对焦，对于检测同类换向器2时，保持第一相机11的位置不变。

所述滑板3的下方设置有直线导轨4，所述滑板3限位在直线导轨4上，并在滑板驱动机构的作用下沿直线导轨4水平运动。

所述直线导轨4安装在底板5上，所述底板5的两端设置有挡块50，所述挡块50可以对滑板3起到限位作用。

所述产品到位口、顶面检测台13、侧面检测台16以及分拣滑槽入口等间距水平分布，相邻两个水平夹之间的距离与该间距相等。

根据电机换向器2的外观缺陷特征获取顶面和侧面的图像并根据图像特征分析判断，然后根据分析结果进行良品和不良品的区分。检测的速度由换向器2 的移动路径长短、移动速度以及前后换向器2之间的检测时间间隔，本申请的检测台表面均为水平面，不存在插接结构或者容纳框之类的结构，在侧面检测时，旋转驱动机构带动第二载板转动，换向器2与第二载板之间产生的摩擦力使得换向器2一起旋转，换向器2在被水平夹移动的所有过程均为水平移动，不存在上下移动，其移动路径短；另外，为了实现前后换向器2的连续检测，三个水平夹等间距设定在同一滑板3上，在上一个换向器2被移动下一工位上时，下一个换向器2进入本工位，即能实现换向器2的依次连续检测，而且间隔时间短，仅为水平夹快速水平移动一个间隔单元的时间，依次检测完成的换向器2根据检测结果分别放入良品滑槽9或不良品滑槽10。

所述滑板驱动机构为直线电机20，所述直线电机20安装在所述底板5上，且位于所述滑板3的下方，能驱动滑板3从而带动水平夹快速水平移动，对待测换向器2进行位移。

所述侧面拍照装置与所述侧面检测台16之间设置有灯板，所述灯板提供侧面拍照时所用的第二光源17。

提供所述第二光源17的灯板上设置有间隙，所述侧面拍照装置的相机刚好能透过该间隙对转动的换向器2进行侧面检测。

在待测换向器2到达侧面检测台16时，旋转驱动机构带动换向器2旋转一周，根据第二载板与换向器2之间的摩擦力大小确定转速为0.3-0.5s/圈时，换向器2既能稳定在第二载板上侧面拍照装置又能进行清晰地拍照，旋转驱动机构为旋转电机。

所述产品到位口位于进料传输带1的末端，所述进料传输带1的末端设置挡杆100，且所述挡杆100位于所述水平夹子的上方，这样挡杆100既可以防止待测换向器2从进料传输带1的末端滑落，又不影响第一水平夹6的操作。

所述进料传输带1包括两边的担板和中间的滑槽，所述滑槽为传输带，所述换向器2在滑槽上随着传输带的运动而移动。

所述第一水平夹6和第二水平夹7通过安装座连接在滑板3上表面。

所述滑板3上安装有伸缩机构19，所述第三水平夹8与所述伸缩机构19连接。

所述伸缩机构19为气动伸缩机构19，所述伸缩机构19包括伸缩气缸190、与伸缩气缸190连接的伸缩杆191和与伸缩杆191连接的L形板体192，所述第三水平夹8的连接端设置有L形连接座80，所述L形连接座80的短板与第三水平夹8的连接端连接，所述L形连接座80的长板与所述L形板体192螺栓连接，当L形板体192在伸缩气缸190的作用下运动时会带动L形连接座(80)以及第三水平夹8一起做伸缩运动，从而实现第三水平夹8对换向器进行良品和不良品的分拣。

所述良品滑槽9位于靠近所述滑板3的一端，所述不良品滑槽10位于远离所述滑板3的一端，当检测结果为不良品时，所述第三水平夹8会在伸缩机构 19的带动下向不良品滑槽10移动，从而将不良品送入不良品滑槽10的入口，第三水平夹8松开不良品后迅速回缩至原始状态；而当检测结果为良品时，伸缩机构19不工作，第三水平夹8从侧面检测台16直接平移至良品滑槽9的入口。

本实用新型的装置还包括多个传感器，所述传感器均与控制器连接，所述控制器与顶面拍照装置、侧面拍照装置、水平夹开合驱动机构、滑板驱动机构、旋转驱动机构及伸缩机构19连接，从而控制各个机构的运动。

所述产品到位口设置有第一传感器，用于检测换向器2是否到位，如果是，启动第一水平夹6夹持该换向器2接着启动滑板驱动机构运动，所述顶面检测台 13的设置有第二传感器，用于检测换向器2是否到达顶面检测台13，如果是，启动第一电源，所述顶面拍照装置设置有第三传感器，用于检测顶面检测台13 下方的第一电源是否亮,如果是，触发顶面拍照装置拍照，所述侧面检测台16设置有第四传感器，用于检测换向器2是否到达侧面检测平台，如果是，则启动第二光源17，所述侧面拍照装置设置有第五传感器，用于检测第二光源17是否亮，如果是，侧面拍照装置进行拍照，同时启动旋转电机带动所述载板转动，转动一圈，停止完成侧面检测。

所述进料传输带1、检测台、底板5、顶面拍照装置、侧面拍照装置以及分拣滑槽均设置在安装板18上。

所述升降机构12、滑板3侧边及第二相机伸缩机构15处均设置有电缆导轨，以规整收纳电线。

实施例2

如图5所示，本实施例与实施例1的区别在于，所述顶面检测台13包括第一载板130和位于第一载板130下方的第一光源131，所述第一载板130为透明板，图像清晰度影响着最后良品和不良品的分析判断，而图像的清晰度与所拍摄的图片的锐度有关，当第一光源131从换向器2的底部向上照射时，采集到的图片的待测部分是黑色的，图片的锐度更好，检测精度更高，而第一光源131从上向下照射时，采集的图片的待测部分是白色的，锐度较差，检测精度低。

具体的工作过程为：换向器2由进料传输带1传输到位后，即到达产品到位口，触动第一传感器，第一传感器将信号传输给控制器，控制器控制水平夹开合驱动机构工作，在此等待的第一水平夹6在水平夹开合驱动机构的作用下夹住换向器2，然后水平移动到顶面检测台13，当换向器2到达第一载板130上时，第二传感器采集信号并传输给控制器，控制器控制第一水平夹6松开，并移动至原来的位置，等待下一个产品到来，由于滑板3整体移动，第一水平夹6移动的同时所述第二水平夹7到达顶面检测台13处，在这个过程中，换向器2到达第一载板130的信号也会触发第一光源131打开，紧接着第一光源131触发第一相机 11的第三传感器，第一相机11拍照，进行算法分析后，得出检测结果，顶面拍照完成后，所述第二水平夹7夹持该换向器2高速水平移动至侧面检测台16，此时第四传感器采集信号，并触发第二光源17打开照亮，第五传感器接收到侧面光源的信号，触发第二相机14进行拍照，侧面照片拍摄完毕；同时，第二光源17也触发了旋转电机，电机开始旋转，0.3秒旋转一圈，检测完成后，第三水平夹8夹持换向器2向分拣滑槽入口水平移动，根据检测结果发出两种信号给控制器，一种是良品，一种是不良品信号，当控制器接收到良品信号时，分拣滑槽入口是良品滑槽9的入口，第三水平夹8松开即可进入良品滑槽9，而当控制器接收到不良品信号时，会启动伸缩机构工作，推动第三水平夹8向不良品滑槽方向运动，到达不良品滑槽的入口时，第三水平夹8松开，不良品落入不良品滑槽 10。

本实用新型中，所述“上”、“下”、“底”、“顶”、“水平”、“前后”和“左右”等均以附图的方位为准。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。