一种车用管件的外表面图像采集装置

1.本实用新型属于采用机器视觉技术检测车用管件表面质量时的图像采集辅助装置领域，具体涉及一种车用管件的外表面图像采集装置。


背景技术：

2.汽车用管件主要包括油管、水管和液压管，这些管件在形成最终产品前可能会出现划痕、毛刺等的质量问题，汽车一旦使用了存在缺陷的油管、水管和液压管，可能导致汽车故障，因而需对形成最终产品前的直管进行外观质量检测。
3.现有的管件质量检测大多数仍需人工检测，使得检测线的自动化程度低，影响检测效率，而且人工检测的效率非常低下，容易造成视觉疲劳，也难以避免人为疏漏，并不能很好地把关管件的质量。而且在面对大批量的产品时，需要消耗大量的时间与人力，检测效率非常低下，随着我国工业智能化程度的深入，基于机器视觉技术的自动化检测方式已经是成熟的工业检测方法，采用基于机器视觉技术的自动化检测方式需要一个自动化检测平台装置。
4.管件的壁厚、材质等因素决定了管件的强度不高，若是对管件的固定夹紧方式不当，容易使管件变形。为了获取管件外表面图像，一般把视觉检测装置固定，使管件能在夹具的夹持下旋转拍照获得，而采用外夹持方式无法拍到管件的完整外表面，不利于整个表面检测；另外，由于待检测管件的型号不同，如果针对不同内径与长度的管件分别设计与其匹配的夹具，则会大幅增加成本，降低了企业的生产率。
5.另一方面，视觉检测装置是固定的，但检测管件的型号不同，管件有不同的直径和长度，检测时如果相机固定不动，不改变对焦距离，可能会出现部分型号管件的图像模糊不清的问题；金属管件具有反光现象，若只有相机位置发生改变，不改变打光区域，会照成拍摄图像质量下降；对于过长的管件，相机不能一次拍摄其全部特征，相机需有移动调节装置，但若光源不随着相机一起移动，则也会出现图像质量下降的情况，以至于后续对图像分析会出现错误的结论。
6.目前，市场上没有完全符合上述要求的汽车管件表面图像采集装置，因此，设计一种用于车用管件质量检测的管件外表面图像采集装置具有重要的意义。


技术实现要素：

7.本实用新型目的是为了解决现有技术存在的以上问题，提供一种车用管件的外表面图像采集装置，该装置能对不同型号与规格的汽车长筒型管件进行夹紧固定与拍摄，代替人工检测，大大提高了检测效率与准确度。
8.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：
9.一种车用管件的外表面图像采集装置包括夹具升降机构、上夹具机构、下夹具机构、水平移动机构、相机升降机构、拍摄机构和支撑平台；
10.所述夹具升降机构包括支撑件、升降驱动机构、第一丝杠和夹具升降板；所述支撑
件包括第一竖直滑道、第一孔和第一挡板，所述升降驱动机构包括第一电机和第一联轴器，第一电机安装在支撑件上端面上，所述第一丝杠上端光杆与第一联轴器连接，下端光杆与第一孔内轴承连接，所述夹具升降板包括第二孔和滑槽，所述第二孔内有轴承与第一丝杠配合；
11.所述上夹具机构包括锥形夹具，锥形橡胶套和缓冲装置；所述锥形橡胶套内部尺寸与锥形夹具外部尺寸一致，所述锥形橡胶套安装锥形夹具上；所述缓冲装置包括弹簧组、多个弹簧定位销、弹簧端板、轴承和多个螺母，所述弹簧组包括多根弹簧，所述的每一根弹簧完全相同，弹簧的两端分别套在一个弹簧定位销上，所述多个弹簧定位销固定在夹具升降板上端面上，其另一端固定在弹簧端板下端面上，所述弹簧端面中心有孔与轴承相互配合，所述轴承内径与锥形夹具上端轴外径相同，两者连接，所述多个螺母与多个弹簧定位销配合安装在升降板上端面；
12.所述下夹具装置包括固定套筒、旋转圆盘、多个相同下夹具板、驱动装置和第二联轴器，固定套筒包括上端盖和支撑板，所述上端盖包括六个相同的滑行槽和压盘，所述上端盖是可以拆卸的，所述旋转圆盘包括正六边形轨道和第一轴，所述旋转圆盘内置于固定套筒内，其下端与支撑板上端面连接，上端与压盘下端面接触，所述下夹具板包括行程块、夹具体、橡胶套和行程体。所述行程块厚度与高度与正六边形轨道厚度与高度一致，两者连接，所述橡胶套套在夹具体上，所述行程体外径与滑行槽宽度一致，两者相互配合；所述驱动装置包括第一自动旋转平台和第二自动旋转平台，所述第一自动旋转平台上端旋转盘面与固定套筒下端固定连接，所述第二自动旋转平台包括旋转盘和第二轴，所述第二自动旋转平台安装在固定套筒内；
13.所述水平移动机构包括手动旋转轮、第二丝杠、滑台导轨、水平滑台第一支撑架和第二支撑架，所述滑台导轨包括挡板，水平滑台设置于滑台导轨上，所述水平滑台包括第三孔和第四孔，所述第三孔内有轴承与第二丝杠配合，所述第二丝杠一端光杆与手动旋转轮配合，另一端光杆与第一支撑架内轴承连接。所述第二支撑架与手动旋转轮在同一侧，其上轴承与第一丝杠光杆配合；
14.所述相机升降机构包括支撑立板、相机升降平台、第三丝杠、相机升降驱动机构；支撑立板包括第二竖直滑轨和挡板，支撑立板下端面与水平平台固定；所述相机升降平台包括滑槽和第五孔，所述滑槽与竖直滑轨配合，所述孔内有轴承与第三丝杠配合，所述相机驱动机构包括第二电机和第三联轴器，所述第二电机的动力轴通过第三联轴器与第三丝杠的一端光杆连接，所述第三丝杠的另一端的光杆与第四孔内轴承配合连接；
15.所述采集装置包括线阵相机和线性光源装置，所述线阵相机下端面与相机升降平台上端面连接，所述线性光源装置包括手动旋转平台和线性光源，所述手动旋转平台下端面与相机升降平台上端面连接，所述手动旋转平台上端旋转面与线性光源固定连接。
16.进一步地，所述多个弹簧定位销是四个，弹簧组也包括四根弹簧。
17.进一步地，所述锥形橡胶套内部尺寸与锥形夹具外部尺寸一致，锥形橡胶套安装锥形夹具上。
18.进一步地，所述多个夹具板包括6个相同的夹具板，夹具板前端都是60 度，前端点可汇聚与一点，相邻的两个夹具板侧端面相切，且运行时也始终相切。
19.进一步地，所述第二自动旋转平台上端旋转面安装有第二轴，第二联轴器一端与
第二轴固定连接，另一端与第一轴固定连接。
20.进一步地，所述滑台导轨两端都安装有挡板。
21.进一步地，所述线阵相机与线性光源之间有一定夹角且线阵相机略低于线性光源高度，线阵相机和线性光源两者可同时水平移动或竖直移动且保持相对位置。
22.进一步地，所述自动旋转平台或手动旋转平台都是蜗轮蜗杆传动，手动旋转平台上端面附有刻度表盘。
23.进一步地，所述升降机构、上夹具机构和下夹具机构组成了夹具装置，水平移动机构、相机升降机构和拍摄机构组成了采集装置，两装置安装在支撑平台上，且两装置之间有一定的距离。
24.本实用新型的有益效果：
25.下夹具机构中的第二自动旋转平台运行可带动夹具体向外扩张，夹具升降机构带动上夹具中的锥形夹具向下运动，从而可对不同内径的管件进行夹紧，夹紧管件后，通过水平平台机构和线性光源装置可以对粗细不同的管件，来调整相机位置和光源打光位置，找到最佳拍摄位置，之后下夹具中的第一自动旋转平台运行可带动管件进行旋转，来拍摄管件外表面，而对于过长的管件，相机升降机构可带动拍摄机构上升来对管件进行分段拍摄，从而清晰完整的拍摄到管件的外表面。
附图说明
26.图1是本实用新型的结构示意图
27.图2是本实用新型夹具升降机构的结构示意图
28.图3是本实用新型上夹具机构的结构示意图
29.图4是本实用新型下夹具机构的结构示意图
30.图5是本实用新型固定套筒的结构示意图
31.图6是本实用新型旋转圆盘的结构示意图
32.图7是本实用新型夹具板的结构示意图
33.图8是本实用新型下夹具机构的局部结构示意图
34.图9是本实用新型水平移动机构的示意图
35.图10是本实用新型水平滑台的结构示意图
36.图11是本实用新型相机升降机构的结构示意图
37.图12是本实用新型拍摄机构的结构示意图
38.图13是本实用新型下夹具机构局部的结构示意图
39.图14是本实用新型下夹具部分机构工作时的结构示意图
具体实施方式
40.下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
41.如图1所示的一种基于机器视觉的管件拍摄平台，包括夹具升降机构1、上夹具机构2、下夹具机构3、水平移动机构4、相机升降机构5、拍摄机构6 和支撑平台7，其中升降机构1、上夹具机构2和下夹具机构3组成了夹具装置，水平移动机构4、相机升降机构5和拍摄机构6组成了采集装置，两装置安装在支撑平台7上端面，且两装置之间有一定的距离，两装
置中的各机构配合可对不同内径和长度的管件进行夹紧与拍摄。
42.如图2所示夹具升降机构1包括支撑件1-1、升降驱动机构1-2、第一丝杠1-3和夹具升降板1-4；所述支撑件1-1包括第一竖直滑道1-1-1、第一孔1-1-2 和第一挡板1-1-3，第一竖直滑道1-1-1上下两端装有第一挡板1-1-3，第一竖直滑道1-1-1两端的第一挡板1-1-3的距离是夹具升降板1-4可移动的范围，防止夹具升降板1-4脱离第一丝杠1-3，所述升降驱动机构1-2包括第一电机1-2-1和第一联轴器1-2-2，第一电机1-2-1安装在支撑件1-1上端面上，所述第一丝杠 1-3上端光杆与第一联轴器1-2-2连接，下端光杆与第一孔1-1-2内轴承连接，所述夹具升降板1-4包括第二孔1-4-1和第一滑槽1-4-2，所述第二孔1-4-1内有轴承与第一丝杠1-3配合，第一滑槽1-4-2的内尺寸与竖直滑道1-1-1外尺寸一致，两者配合，第一电机1-2-1的运行带动第一丝杠1-3旋转，从而带动夹具升降板 1-4上下移动，第一滑槽1-4-2与第一竖直滑道1-1-1的配合，可以阻挡夹具升降板1-4运动时产生的切向力，防止夹具升降板1-4发生转动。
43.如图3所示上夹具机构2包括锥形夹具2-1，锥形橡胶套2-2和缓冲装置 2-3；所述锥形橡胶套2-1内部尺寸与锥形夹具2-2外部尺寸一致，所述锥形橡胶套2-2安装锥形夹具2-1上，锥形夹具2-1不仅可以夹紧管件还可以起到定心作用，而锥形橡胶套2-2可以减少锥形夹具2-1对管件内壁的损坏，同时也可增加摩擦力防止管件和锥形夹具2-1之间发生相对滑动；缓冲装置2-3包括弹簧组 2-3-1、多个弹簧定位销2-3-2、弹簧端板2-3-3、轴承2-3-4和多个螺母2-3-5，所述弹簧组2-3-1包括四根弹簧，所述的每一根弹簧完全相同，弹簧的两端分别套在一个弹簧定位销2-3-2上；所述多个弹簧定位销2-3-2固定在升降板1-4上端面上，其另一端固定在弹簧端板2-3-3下端面上，所述多个弹簧定位销2-3-2是四个，所述弹簧端面2-3-3中心有孔与轴承2-3-4相互配合，所述轴承2-3-4内径与锥形夹具2-1上端轴外径相同，两者连接，所述多个螺母2-3-5与多个弹簧定位销2-3-2配合安装在升降板1-4上端面，缓冲装置2-3可以减少锥形夹具2-1 在夹紧管件时对管件的冲击力，轴承1-3-4与锥形夹具1-1的配合，可使锥形夹具1-1在下夹具装置2的带动下与管件一起转动。
44.如图4-图8所示下夹具装置3包括固定套筒3-1、旋转圆盘3-2、多个相同下夹具板3-3、驱动装置3-4和第二联轴器3-5，固定套筒3-1包括上端盖3-1-1 和支撑板3-1-2，所述上端盖3-1-1包括六个相同的滑行槽3-1-1-1和压盘3-1-1-2，所述上端盖2-1-1是可以拆卸的，以便于旋转圆盘3-2与夹具板3-3的装拆与维护，所述旋转圆盘3-2包括正六边形轨道3-2-1和第一轴3-2-2，所述旋转圆盘 3-2内置于固定套筒3-1内，其下端与支撑板3-1-2上端连接，下端与压盘接触 3-1-1-2，压盘3-1-1-2可防止旋转圆盘3-2出现上下振动，所述下夹具板3-3包括行程块3-3-1、夹具体3-3-2、橡胶套3-3-3和行程体3-3-4。所述行程块3-3-1 厚度与高度与正六边形轨道3-2-1厚度与高度一致，两者连接，所述橡胶套3-3-3 套在夹具体3-3-2上，所述行程体3-3-4外径与滑行槽3-1-1-1宽度一致，两者相互配合；所述驱动装置3-4包括第一自动旋转平台3-4-1和第二自动旋转平台 3-4-2，所述第一自动旋转平台3-4-1上端旋转盘面与固定套筒3-1下端固定连接，所述第二自动旋转平台3-4-2包括旋转盘3-4-2-1和第二轴3-4-2-2，所述第二自动旋转平台3-4-2安装在固定套筒3-1内，第二自动旋转平台3-4-2上端旋转面安装有第二轴3-4-2-2，第二联轴器3-5一端与第二轴3-4-2-2固定连接，另一端与第一轴3-2-2固定连接，第二自动旋转平台3-4-2采用蜗轮蜗杆转动，有自锁功能，第二自动旋转平台3-4-2通过第二联轴器3-5可带动旋转圆盘3-2发生转动，旋转圆
盘3-2转动从而使夹具板3-3上的行程块3-3-1会沿着正六边形轨道 3-2-1发生相对滑动以及夹具体3-3-2向外扩张，从而夹紧管件，行程体3-3-4与滑行槽3-1-1的配合会减少相邻两个夹具板3-3的相互作用力以及使夹具板3-3 按照所设方向运动，固定管件后，第一自动旋转平台3-4-1带动管件匀速转动或停留在特定位置，以满足多种需求。
45.如图9-图10所示水平移动机构4包括手动旋转轮4-1、第二丝杠4-2、滑台导轨4-3、水平滑台4-4、第一支撑架4-5和第二支撑架4-6，所述滑台导轨 4-3包括第二挡板4-3-1，水平滑台4-4设置于滑台导轨4-3上，所述水平滑台4-4 包括第三孔4-4-1和第四孔4-4-2，所述第三孔4-4-1内有轴承与第二丝杠4-4-2 配合，所述第二丝杠4-2一端光杆与手动旋转轮4-1配合，另一端光杆与第一支撑架4-5内轴承连接。所述第二支撑架4-6与手动旋转轮4-1在同一侧，其上轴承与第一丝杠4-2光杆配合，第二挡板4-3-1可以防止水平滑台4-4滑出滑台导轨4-3，第二支撑架4-6能使第二丝杠4-2运行更加稳定，从而增强整个装置的稳定性。
46.如图11所示相机升降机构5包括支撑立板5-1、相机升降平台5-2、第三丝杠5-3、相机升降驱动机构5-4；支撑立板5-1包括第二竖直滑轨5-1-1和第三挡板5-1-2，支撑立板5-1下端面与水平平台5-4固定；所述相机升降平台5-2 包括第二滑槽5-2-1和第五孔5-2-2，所述第二滑槽5-2-1与第二竖直滑轨5-1-1 配合，所述第五孔5-2-2内有轴承与第三丝杠5-3配合，所述相机驱动机构5-4 包括第二电机5-4-1和第三联轴器5-4-2，所述第二电机5-4-1的动力轴通过第三联轴器5-4-2与第三丝杠5-3的一端光杆连接，所述第三丝杠5-3的另一端的光杆与第四孔4-4-2内轴承配合连接，第二电机5-4-1运行使第三丝杠5-3发生转动从而带动相机升降平台5-2上下移动，同时又因丝杠本身带有自锁功能，从而不会发生下滑，竖直滑轨5-1-1可以防止相机升降平台5-2发生转动。
47.如图12所示拍摄机构6包括线阵相机6-1和线性光源装置6-2,所述线阵相机6-1下端面与相机升降平台5-2上端面连接，所述线性光源装置6-2包括手动旋转平台6-2-1和线性光源6-2-2，所述手动旋转平台6-2-1下端面与相机升降平台5-2上端面连接，所述手动旋转平台6-2-1上端旋转面与线性光源6-2-2固定连接。相机升降平台5-2可带动线阵相机6-1和线性光源装置6-2上下移动，从而可以对过长杆件进行分段拍摄，通过手动旋转平台6-2-1可使线性光源6-2-2 发生转动，找到最佳打光位置，拍摄出清晰图片，手动旋转台6-2-1上端面印有刻度表盘，以方便记录。
48.如图13-图14所示多个夹具板3-3包括6个相同的夹具板3-3，夹具板前端都是60度，前端点在无工作条件下汇聚与一点，相邻的两个夹具板侧端面相切，此时也是最小内撑的状态，相邻两个夹具板侧端面工作时也始终相切，滑行槽2-1-1与行程体2-3-4的配合减少了相邻两个夹具板2-3工作时的相互作用力，降低了夹具板工作时的磨损同时也规定了夹具的最大行程。
49.本实用新型工作原理：
50.下夹具机构3中的第二自动旋转平台3-4-2运行通过第二联轴器3-5可带动旋转圆盘3-2旋转，旋转圆盘3-2旋转会与行程块3-3-1发生相对滑动，使得多个夹具体3-3向外扩张，从而夹紧管件的下端，夹具升降机构1带动上夹具机构2向下运动，使锥形夹具2-1夹紧管件的上端，水平平台机构4可以针对粗细不同的管件，来调整相机位置，找到最佳拍摄位置，拍摄位置确定后通过手动旋转平台6-2-1调整线性光源6-2-2打光角度，来找到最佳打光位置，之后第一自动旋转平台3-4-1运行带动管件进行旋转，而对于过长的管件，相机升
降机构 5可带动拍摄机构6上升来对管件进行分段拍摄，从而清晰完整的拍摄到管件的外表面。
51.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。