涡轮壳流道检测系统及方法与流程

本发明涉及表面检测技术领域，具体而言，涉及一种涡轮壳流道检测系统及方法。

背景技术：

近年来，随着涡轮增压器快速发展与技术更新，其广泛应用于汽车、航空、轮船等领域，对其主要部件涡轮壳的要求也越来越高，由于零件在铸造及加工制造过程中产生多肉、铁屑残留，尤其是零件流道内部，如图1所示，由于此位置是零件的主要功能部位，若残留异物会严重影响涡轮增压器的性能，通常的检测工艺是靠人工进行，劳动力消耗量大、速度低、成本高，而且存在视觉盲区，无法完全识别不良。因此亟待研发新的智能化技术进行该部位的检测。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种涡轮壳流道检测系统，巧妙利用激光传感器、位移传感器、高精度机械机构等实现涡轮壳流道内壁检测，能保证有效探测工件盲区，提高检测精度，操作简便可靠，保证了检测有效性，使上述问题得到改善。

本发明的另一个目的在于提供一种涡轮壳流道检测方法，实现涡轮壳流道的机械化检测，减少劳动力消耗，提高检测效率。

本发明是这样实现的：

本发明的实施例提供了一种涡轮壳流道检测系统，包括工作台架、功能机构、标记机构及控制系统；所述工作台架为框架结构，所述工作台架包括主体台架、工作台及控制面板，所述工作台与所述主体台架连接，所述控制面板固定于所述主体台架；所述功能机构安装于所述工作台架，所述功能机构包括机械滚轮探测装置、激光位移探测装置、弹性检测装置及旋转定位装置，所述机械滚轮探测装置与所述主体台架连接且所述机械滚轮探测装置能够相对于所述主体台架沿竖向或横向移动，所述激光位移探测装置位于所述主体台架的一边且所述激光位移探测装置与所述主体台架连接，所述弹性检测装置可滑动的设置于所述工作台架且所述弹性检测装置能够相对于所述工作台架沿横向移动，所述旋转定位装置与所述工作台架通过定位座连接，所述旋转定位装置能够带动工件相对于所述工作台架旋转；所述标记机构与所述工作台架连接且所述标记机构能够相对于所述工作台架靠近或远离工件，所述标记机构用于标记工件；所述控制系统与所述功能机构和所述标记机构电连接。

在该实施例中，对待检测件分三段分别进行检测，根据零件结构，设定机械滚轮探测装置、激光位移探测装置、弹性检测装置的检测区域，本实施例巧妙利用激光传感器、位移传感器、高精度机械机构等实现涡轮壳流道内壁检测，能保证有效探测工件盲区，提高检测精度，操作简便可靠，保证了检测有效性。

在本发明可选的实施例中，所述机械滚轮探测装置包括电动滑轨、驱动电机、滚轮探头和第一位移传感器，所述电动滑轨横向设置于所述主体台架，所述电动滑轨与所述主体台架可拆卸的连接，所述驱动电机与所述电动滑轨连接，所述滚轮探头与所述电动滑轨可滑动的连接，所述滚轮探头能够在所述驱动电机的作用下沿所述电动滑轨相对于所述工作台架在横向和竖向移动，所述第一位移传感器与所述滚轮探头连接，所述第一位移传感器用于将所述滚轮探头的移动距离反馈至外部控制器。

在本发明可选的实施例中，所述激光位移探测装置包括角度调整板和激光束发射器，所述角度调整板与所述工作台架可拆卸的连接，所述角度调整板设置有弧形凹槽，所述激光束发射器可滑动的设置于所述弧形凹槽内，所述激光束发射器用于实现激光的发射与接收。

在本发明可选的实施例中，所述弧形凹槽的两端面的夹角为50°，所述激光束发射器的角度调节范围0°-50°。

在本发明可选的实施例中，所述弹性检测装置包括气动导轨、第一驱动气缸、柔性探头及第二位移传感器，所述气动导轨与所述工作台可拆卸的连接，所述气动导轨沿所述工作台架的横向设置，所述第一驱动气缸与所述气动导轨连接，所述柔性探头与所述第一驱动气缸连接且所述第一驱动气缸用于带动所述柔性探头沿所述气动导轨的长度方向靠近或远离工件，所述第二位移传感器与所述第一驱动气缸连接且所述第二位移传感器用于将所述柔性探头的移动距离反馈至外部控制器。

在本发明可选的实施例中，所述旋转定位装置包括旋转转台、旋转电机、夹紧气缸、夹紧块、定位块、传感器固定块及接触传感器，所述定位座与所述工作台可拆卸的连接，所述旋转转台与所述定位座可转动的连接，所述旋转电机安装于所述工作台且所述旋转电机与所述旋转转台连接，所述旋转电机用于驱动所述旋转转台相对于所述工作台架转动，所述夹紧气缸与所述旋转转台连接，所述夹紧块与所述夹紧气缸连接且所述夹紧气缸能够带动所述夹紧块靠近或远离工件，所述定位块与所述旋转转台可滑动的连接且所述定位块用于与工件的定位面贴合，所述传感器固定块可滑动的设置于所述旋转转台，所述接触传感器固定于所述传感器固定块。

在本发明可选的实施例中，所述标记机构包括标记笔及第二驱动气缸，所述标记笔与所述第二驱动气缸连接，所述第二驱动气缸固定于所述主体台架，所述第二驱动气缸用于驱动所述标记笔靠近或远离工件。

在本发明可选的实施例中，所述控制系统包括plc控制器，所述plc控制器安装于所述工作台架，所述plc控制器与所述控制面板连接。

本发明的实施例还提供了一种涡轮壳流道检测方法，应用上述的涡轮壳流道检测系统，所述涡轮壳流道检测方法包括：

步骤s1：将工件定位夹紧，旋转工件，所述激光位移探测装置利用激光束探测所述激光位移探测装置与工件内表面的距离值h1，h1信号反馈至外部控制器，与第一预设值y1进行对比，如果h1没有落入y1的范围内，则工件不合格；

步骤s2：所述机械滚轮探测装置移动至指定位置并与工件的表面接触，旋转工件，所述机械滚轮探测装置将探测滚轮相对于工作台架的移动距离h2实时反馈至外部控制器，与第二预设值y2进行对比，如果h2没有落入y2的范围内，则工件不合格；

步骤s3：所述弹性检测装置移动至与工件流道接触，探测工件流道背面区域，所述弹性检测装置将探头相对于本体移动的距离h3反馈至外部控制器，与第三预设值y3进行对比，如果h3没有落入y3的范围内，则工件不合格。

在本发明可选的实施例中，所述涡轮壳流道检测系统设置有蜂鸣报警器，当任一步骤检测过程中设备出现异常情况时，所述蜂鸣报警器蜂鸣警示，工件恢复至初始位置；当所述步骤s1、所述步骤s2、所述步骤s3全部运行正常时，所述标记机构对不合格工件进行标识，或所述标记机构对合格工件进行标识，或所述标记机构分别对不合格工件和合格工件进行不同的标识。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

该涡轮壳流道检测系统，巧妙利用激光传感器、位移传感器、高精度机械机构等实现涡轮壳流道内壁检测，能保证有效探测工件盲区，提高检测精度，操作简便可靠，保证了检测有效性。

应用上述涡轮壳流道检测系统的涡轮壳流道检测方法，实现涡轮壳流道的机械化检测，减少劳动力消耗，提高检测效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为涡轮壳流道区域示意图；

图2为本发明第一实施例提供的涡轮壳流道检测系统的结构示意图；

图3为图2的机械滚轮探测装置的结构示意图；

图4为图2的激光位移探测装置的结构示意图；

图5为图2的弹性检测装置的结构示意图；

图6为图2的旋转定位装置的结构示意图；

图7为图2的标记机构的结构示意图。

图标：100-涡轮壳流道检测系统；11-主体台架；12-工作台；13-控制面板；131-按键；132-指示灯；14-安全光栅；15-不良品存放框；16-定位座；21-机械滚轮探测装置；211-电动滑轨；212-驱动电机；213-滚轮探头；214-第一位移传感器；22-激光位移探测装置；221-角度调整板；2211-弧形凹槽；222-激光束发射器；23-弹性检测装置；231-气动导轨；232-第一驱动气缸；233-柔性探头；234-第二位移传感器；24-旋转定位装置；241-旋转转台；242-旋转电机；243-夹紧气缸；244-夹紧块；245-定位块；246-传感器固定块；247-接触传感器；3-标记机构；31-标记笔；32-第二驱动气缸。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

第一实施例

请参照图1，本实施例提供一种涡轮壳流道检测系统100，包括工作台架、功能机构、标记机构3及控制系统。

在本实施例中，工作台架提供支撑工件的台架，功能机构安装于工作台架，功能机构包括机械滚轮探测装置21、激光位移探测装置22、弹性检测装置23及旋转定位装置24，旋转定位装置24可以实现工件的定位与旋转操作，机械滚轮探测装置21、激光位移探测装置22及弹性检测装置23分步对工件检测，提高工件检测的机械化，提高检测精度及检测效率；通过标记机构3，实现工件合格品与不合格品的区分，便于操作人员清理不合格品；控制系统用于功能机构以及标记机构3的运转与停止，便于实现自动化检测。

下面对该涡轮壳流道检测系统100的各个部件的具体结构和相互之间的位置关系进行详细说明。

工作台架为框架结构，用于支撑功能机构、标记机构3及控制系统。如图所示，工作台架包括主体台架11、工作台12及控制面板13，主体台架11起到支撑、定位的作用；工作台12与主体台架11连接，便于工件的放置；控制面板13固定于主体台架11，控制面板13设置有多个按键131，用于与控制器连接。多个按键131包括启动按键、停止按键、复位按键灯，多个按键131与控制系统连接，用于实现电气控制。控制面板13上还包括多个指示灯132，例如电源指示灯和运行指示灯，电源指示灯代表设备上电指示，运行指示灯代表设备自动运行。

需要指出的是，本实施例中，工作台架为竖向设置，说明书中的横向与竖向均以工作台架为参照基准。

进一步地，为了提高检测效率，工作台架还包括不良品存放框15，不良品存放框15位于工作台12底部。在批量工件的检测过程中，遇到不良品工件，可以先将不良品工件放置于不良品存放框15，减少操作人员的多余操作，提高检测效率。

进一步地，为了提高检测过程的安全性，主体台架11的两边设置有安全光栅14，当安全光栅14感应到有障碍物时，设备报警，此时按下控制面板13的复位按键，报警解除。

如图3所示，机械滚轮探测装置21包括电动滑轨211、驱动电机212、滚轮探头213及第一位移传感器214。电动滑轨211横向设置于工作台架，电动滑轨211的两端分别与主体台架11连接；驱动电机212与电动滑轨211连接，用于控制位于电动滑轨211上的滚轮探头213的移动，滚轮探头213与电动滑轨211可滑动的连接。滚轮探头213能够在驱动电机212的作用下沿电动滑轨211相对于主体台架11在横向和竖向移动，从而实现不同位置对工件的探测工作。第一位移传感器214与滚轮探头213连接，当滚轮探头213接触工件表面，对工件进行检测时，第一位移传感器214用于将滚轮探头213的移动距离反馈至外部控制器。为了方便电动滑轨211的维修与检测，电动滑轨211与主体台架11可拆卸的连接。

需要注意的是，电动滑轨211相对于工作台12的距离可以根据工件的实际情况选取，本实施例不作限定。

如图4所示，激光位移探测装置22包括角度调整板221和激光束发射器222，角度调整板221与主体台架11可拆卸的连接，并且角度调整板221位于工作台架的一边，便于工件的装卸与检测；角度调整板221设置有弧形凹槽2211，激光束发射器222可滑动的设置于弧形凹槽2211内。激光束发射器222能够沿弧形凹槽2211相对于角度调整板221滑动，从而实现不同角度的激光束投射，完成不同位置的工件的检测。

需要指出的是，角度调整板221的高度在本实施例中不作限定，使用者可以根据工件的实际情况选取不同的角度调整板221的高度。

作为本实施例的可选方式，弧形凹槽2211的两端面的夹角为50°，相当于，激光束发射器222可以实现0°-50°范围内的角度调节。

在本实施例中，激光束发射器222可以实现激光的发射与接收，通过接收反馈的激光，收集距离信号。

如图5所示，弹性检测装置23固定于工作台12，弹性检测装置23包括气动导轨231、第一驱动气缸232、柔性探头233及第二位移传感器234。气动导轨231与工作台12可拆卸的连接，气动导轨231沿工作台架的横向设置，第一驱动气缸232与气动导轨231连接，柔性探头233与第一驱动气缸232连接且第一驱动气缸232用于带动柔性探头233沿气动导轨231的长度方向靠近或远离工件，第二位移传感器234与第一驱动气缸232连接，并且第二位移传感器234用于将柔性探头233的移动距离反馈至外部控制器。

需要指出的是，第一位移传感器214和第二位移传感器234均为高精度位移传感器，便于测得滚轮探头213与柔性探头233的位移信号，提高测量精度。

如图6所示，旋转定位装置24与工作台12通过定位座16连接，旋转定位装置24包括旋转转台241、旋转电机242、夹紧气缸243、夹紧块244、定位块245、传感器固定块246及接触传感器247。定位座16可拆卸的设置于工作台12，旋转转台241与定位座16可转动的连接，旋转电机242安装于工作台12并且旋转电机242与旋转转台241连接，旋转电机242用于驱动旋转转台241相对于工作台12转动；夹紧气缸243与旋转转台241连接且夹紧气缸243能够跟随旋转转台241转动；夹紧块244与夹紧气缸243连接且夹紧气缸243能够带动夹紧块244靠近或远离工件；定位块245与夹紧块244平行设置，工件位于定位块245与夹紧块244之间，定位块245可滑动的设置于旋转转台241，定位块245用于与工件的定位面贴合，实现工件的定位；传感器固定块246可滑动的设置于旋转转台241，接触传感器247固定于传感器固定块246。当工件装夹定位时，工件的定位面与定位块245贴合，接触传感器247与工件接触，接触传感器247的灯点亮，提示工件定位准确。

进一步地，为了避免工件夹伤，夹紧块244为尼龙夹紧块244，可以缓冲夹紧气缸243施加的驱动力与工件接触后形成的压力。

需要说明的是，定位块245、传感器固定块246分别与旋转转台241可滑动的连接，可以根据不同的工件，改变定位块245、传感器固定块246位于旋转转台241的位置，实现不同工件的装夹定位。定位块245与旋转转台241的滑动连接可以为多种形式，传感器固定块246与旋转转台241的滑动连接可以为多种形式，使用者可以根据实际情况选取不同的连接方式。

标记机构3与主体台架11连接，并且标记机构3能够相对于主体台架11靠近或远离工件，从而实现工件的标记。如图7所示，标记机构3包括标记笔31和第二驱动气缸32，标记笔31与第二驱动气缸32连接，第二驱动气缸32固定于主体台架11，第二驱动气缸32用于驱动标记笔31靠近或远离工件，当标记笔31与工件接触时，完成对工件的标记。

控制系统包括plc控制器，plc控制器安装于工作台架，plc控制器与控制面板13连接。plc控制器完成各个运动机构的启动、停止、直线运动、正逆向旋转、气缸动作、位移传感器处理和其他的一些电气要求。按键131与plc控制器连接，可以实现电气控制。

本发明实施例的工作原理为：

根据使用条件，设置各部件的运行参数，将工件放置于旋转转台241，工件的定位面贴紧定位块245，接触传感器247灯亮，按下启动按键，夹紧气缸243带动夹紧块244移动，夹紧工件，旋转转台241开始转动，激光位移探测装置22开始工作，收集距离信号；涡轮壳流道口旋转至柔性探头233位置时，旋转转台241停止转动，第一驱动气缸232开始工作，沿气动导轨231开始移动，直至第二位移传感器234反馈信号，柔性探头233检测完成后，装置退回，旋转转台241继续旋转直到一周后开始逆方向旋转，同时机械滚轮探测装置21在驱动电机212带动下沿电动滑轨211在横向和竖向两个方向移动，在工件回到初始位置后，滚轮探头213移动指定检测位置，旋转转台241继续正方向旋转，同时第一位移传感器214实时反馈滚轮探头213移动的距离，直至旋转转台241转到270°位置，机械滚轮探测装置21退回，同时旋转转台241再次逆方向转动至初始位置，第二驱动气缸32带动标记笔31进行标识操作，整个检测过程全部完成。在运行的过程中，当安全光栅14感应到有障碍物时，设备报警，此时按下控制面板13上的复位按键，报警可以解除同时设备回至原位等待启动。

本发明分三段分别进行检测，根据零件结构，设定机械滚轮探测装置21检测0-270°回旋区域、激光位移探测装置227检测倾角50°内一周、柔性探头233检测80mm范围内区域，可以识别出该区域≥3mm异常凸起异。

第二实施例

本实施例提供一种涡轮壳流道检测方法，应用第一实施例提供的涡轮壳流道检测系统100，包括如下步骤：

步骤s1：将工件放置于工作台架，通过旋转定位装置24将工件夹紧定位，旋转工件一周，工件旋转的同时，激光位移探测装置22利用激光束反馈工件内部表面至接收器的距离参数h1到外部控制器，并与第一预设值y1进行对比，如果h1没有落入y1的范围内，则工件不合格；

步骤s2：旋转工件至初始位置，机械滚轮探测装置21移动至指定位置并与工件的表面接触，旋转工件转到270°位置，机械滚轮探测装置21的探测滚轮沿工件表面轮廓移动，实时反馈探测滚轮相对于工作台架的移动距离参数h2至外部控制器，并与第二预设值y2进行对比，如果h2没有落入y2的范围内，则工件不合格；

步骤s3：工件恢复至初始位置，弹性检测装置23移动至与工件流道接触，弹性检测装置23直线移动，探测工件流道背面区域，根据弹性检测装置23移动的距离h3与第三预设值y3进行对比，如果h3没有落入y3的范围内，则工件不合格。

进一步地，涡轮壳流道检测系统100设置有蜂鸣报警器，当任一步骤检测过程中设备出现异常情况时，蜂鸣报警器蜂鸣警示，工件恢复至初始位置；当步骤s1、步骤s2、步骤s3全部运行正常时，标记机构3对工件进行标识。这里的标记可以为多种情况，例如，标记机构3对不合格工件进行标识，或标记机构3对合格工件进行标识，或标记机构3分别对不合格工件和合格工件进行不同的标识。

本发明巧妙利用激光传感器、位移传感器、高精度机械机构等实现涡轮壳流道内壁检测，能保证有效探测工件盲区，提高检测精度，操作简便可靠，保证了检测有效性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。