專利名稱：用于細(xì)長腔體的視覺檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于視覺檢測裝置，尤其涉及一種用于細(xì)長腔體的視覺檢測 裝置。
背景技術(shù)：
用于細(xì)長腔體的視覺檢測裝置是為長細(xì)比較大的腔體提供內(nèi)部裝 配、噴涂或焊接質(zhì)量的部件，要求檢測裝置回轉(zhuǎn)半徑小、行程長、機(jī)構(gòu) 剛性強(qiáng)，以實現(xiàn)末端攝像系統(tǒng)在小范圍內(nèi)精確讀取圖像。對于大范圍檢 測所需的細(xì)長探桿加工要求很高，通常采用精度很高的滑塊機(jī)構(gòu)或直線 電機(jī)，成本很高，采用現(xiàn)有冷拉型材研制大行程高精度機(jī)構(gòu)可顯著降低 成本?，F(xiàn)有的細(xì)長腔體內(nèi)部裝配、噴涂或焊接質(zhì)量檢測機(jī)構(gòu)通常為內(nèi)窺 鏡式，其結(jié)構(gòu)柔性大，末端攝像系統(tǒng)難以精確定位。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于細(xì)長腔體的視覺檢測裝置，解決末端攝像系統(tǒng) 難以精確定位的問題，同時，降低其成本。
本發(fā)明的一種用于細(xì)長腔體的視覺檢測裝置，包括底座，升降機(jī)構(gòu)， 運動機(jī)構(gòu)以及攝像系統(tǒng)，所述底座包括底板及與其固定連接、均勻分布
的支撐桿；所述升降機(jī)構(gòu)與底座固接，包括升降臺、導(dǎo)桿套、導(dǎo)桿、制 動套及升降機(jī)，升降臺上圓周方向均布導(dǎo)桿套，每個導(dǎo)桿套內(nèi)插有導(dǎo)桿， 制動套與導(dǎo)桿套螺紋連接，位于升降臺中心的升降機(jī)與運動機(jī)構(gòu)連接； 其特征在于
所述運動機(jī)構(gòu)包括探桿、探桿空心套、中心齒輪、探桿支撐座、平 移電機(jī)座、齒條、平移電機(jī)齒輪、運動支撐臺、旋轉(zhuǎn)電機(jī)齒輪、旋轉(zhuǎn)電機(jī)和平移電機(jī)，運動支撐臺上固連兩個探桿支撐座，通過軸承支撐探桿 空心套，探桿插于探桿空心套內(nèi)，固定于運動支撐臺的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動旋 轉(zhuǎn)電機(jī)齒輪帶動中心齒輪旋轉(zhuǎn)，中心齒輪與探桿空心套固連，帶動探桿
繞軸線作回轉(zhuǎn)運動；平移電機(jī)通過平移電機(jī)座固定于探桿空心套，驅(qū)動 平移電機(jī)齒輪，探桿上固連有齒條，平移電機(jī)齒輪與齒條嚙合，帶動探 桿平移；
所述攝像系統(tǒng)裝設(shè)于運動機(jī)構(gòu)的探桿末端，包括支撐板、攝像機(jī)、 棱鏡和光源，攝像機(jī)和棱鏡通過支撐板裝設(shè)于探桿軸線上，光源位于支 撐板背面。
所述的視覺檢測裝置，其特征在于 所述探桿為正多邊形橫截面的冷拉型材；
探桿空心套是中心為大圓柱孔、兩端為正多邊形孔的階梯狀圓柱形 銅套，由兩端的正多邊形孔支撐探桿。
所述的視覺檢測裝置，其特征在于
所述運動機(jī)構(gòu)中，所述中心齒輪與旋轉(zhuǎn)龜機(jī)齒輪相對的一側(cè)與制動
齒輪嚙合，制動齒輪與制動器固連；
所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)齒輪，中心齒輪以及制動齒輪均為直齒齒輪或者斜齒 齒輪。
本發(fā)明底座用于支撐整個檢測機(jī)構(gòu)，可在其底板上方加裝控制板， 電機(jī)驅(qū)動器；在其底板下方可加裝滾輪，使之可以移動。
所述升降機(jī)構(gòu)用于手動或電動驅(qū)動其上的運動機(jī)構(gòu)和攝像系統(tǒng)在垂 直方向上運動。通過升降機(jī)驅(qū)動其上的運動機(jī)構(gòu)運動，到位后由制動套 鎖住導(dǎo)桿套和導(dǎo)桿，運動機(jī)構(gòu)的重量直接加載在制動套上。所述運動機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動探桿做旋轉(zhuǎn)及平移兩種運動，由旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū) 動探桿繞探桿軸線旋轉(zhuǎn)，由平移電機(jī)驅(qū)動探桿沿探桿軸線平移。
所述攝像系統(tǒng)用于拍攝腔體內(nèi)部的圖像，.由攝像系統(tǒng)支撐板、攝像 機(jī)、光源、棱鏡組成，通過攝像機(jī)的調(diào)焦可以獲取腔體徑向方向的精致 圖像。
本發(fā)明基于圓柱坐標(biāo)系設(shè)計，可進(jìn)行周向旋轉(zhuǎn)，軸線平移，徑向微 調(diào)，通過控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)和平移電機(jī)的協(xié)作運動，實現(xiàn)攝像系統(tǒng)精確定位，
檢測旋轉(zhuǎn)半徑不大于40mm，運動范圍0 1000ram，可用于大型腔體內(nèi)部裝 配質(zhì)量檢測；本發(fā)明探桿采用冷拉型材，剛度高，成本低。


圖l是本發(fā)明實施例的主視圖； 圖2是本發(fā)明實施例的俯視圖中標(biāo)記底座l，升降機(jī)構(gòu)2，運動機(jī)構(gòu)3，攝像系統(tǒng)4，底板5，支 撐桿6，控制盒7，電機(jī)驅(qū)動器8，升降臺9，導(dǎo)桿套IO，制動套ll，導(dǎo)桿 12，升降機(jī)13，探桿14，探桿空心套15，中心齒輪16，探桿支撐座17， 平移電機(jī)座18，齒條19，平移電機(jī)齒輪20，運動支撐臺21，旋轉(zhuǎn)電機(jī)齒 輪22，旋轉(zhuǎn)電機(jī)23，制動器24，制動齒輪25，平移電機(jī)26，支撐板27， 攝像機(jī)28，棱鏡29，光源30。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。 圖l、圖2所示的實施例由底座1、升降機(jī)構(gòu)2、運動機(jī)構(gòu)3和攝像系統(tǒng) 4組成。
底座1包括底板5、支撐桿6、控制盒7和電機(jī)驅(qū)動器8;支撐桿6、控 制盒7、電機(jī)驅(qū)動器8均固定在底板5上；底板5的下方可以安裝滾輪使整個機(jī)構(gòu)可以移動。
升降機(jī)構(gòu)2包含升降臺9、導(dǎo)桿套IO、制動套ll、導(dǎo)桿12和升降機(jī)13; 升降機(jī)的垂直方向由導(dǎo)桿套10和導(dǎo)桿12共同決定；升降機(jī)13驅(qū)動運動機(jī) 構(gòu)3垂直方向運動；制動套11與導(dǎo)桿套10通過螺紋連接，制動套ll抱緊或 松開支撐桿6使得升降機(jī)構(gòu)2停止或運動。
運動機(jī)構(gòu)3包括探桿14、探桿空心套15、中心齒輪16、探桿支撐座17、 平移電機(jī)座18、齒條19、平移電機(jī)齒輪20、旋轉(zhuǎn)電機(jī)齒輪22、旋轉(zhuǎn)電機(jī) 23、制動器24、制動齒輪25和平移電機(jī)26?？梢詫崿F(xiàn)探桿繞自身軸線旋 轉(zhuǎn)和沿自身軸線平移兩種運動。
通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)23驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)齒輪22帶動中心齒輪16旋轉(zhuǎn)，探桿空 心套15作為帶動探桿10作回轉(zhuǎn)運動的大方鍵；旋轉(zhuǎn)電機(jī)齒輪22，中心齒 輪16以及制動齒輪25均為斜齒齒輪，斜齒輪組增強(qiáng)了探桿空心套15旋轉(zhuǎn) 的穩(wěn)定性，增強(qiáng)了檢測系統(tǒng)的剛度；制動器24通過與中心齒輪16嚙合的 制動齒輪25控制旋轉(zhuǎn)運動的起停。
探桿空心套15可以是中心為大圓柱孔兩端為正方孔或正六邊形孔的 階梯狀圓柱形銅套，由兩端的小段正方孔或正六邊形孔支撐探桿14，中 心的大圓柱孔不與探桿14接觸，便于冷拉型材的探桿14在探桿空心套15 滑動。在加工和運輸過程中通常都會給冷拉型材造成一定的彎曲度，使 彎曲的探桿14通過探桿空心套15的原則在于探桿空心套15與探桿14的 截面尺寸間隙與探桿空心套15支撐探桿14的長度之比略大于探桿14的彎 曲度。探桿14是未經(jīng)熱處理型材，機(jī)加工極易變形，為減少其變形僅對 其進(jìn)行少數(shù)鉆孔加工，且鉆孔位置對稱。
平移電機(jī)26通過平移電機(jī)座18與探桿空心套15固結(jié)在一起，通過平 移電機(jī)26驅(qū)動平移電機(jī)齒輪20和固結(jié)在探桿14上的齒條19，帶動探桿14 沿自身軸線平移。平移電機(jī)26和平移電機(jī)座18隨探桿空心套15的旋轉(zhuǎn)而 旋轉(zhuǎn)。攝像系統(tǒng)的攝像機(jī)28、棱鏡29、光源30通過支撐板27固結(jié)在探桿14 的末端，攝像過程中，打開光源30，攝像機(jī)28通過鏡頭前方的棱鏡29反 射讀入與探桿軸線垂直方向的腔體內(nèi)部圖像；探桿14旋轉(zhuǎn)運動帶動攝像 機(jī)28讀取待測腔體周向的所有內(nèi)部圖像；探桿14平移運動帶動攝像機(jī)28 讀取待測腔體軸線方向內(nèi)部圖像；通過攝像機(jī)28的調(diào)焦獲取待測腔體徑 向方向的精致圖像。
權(quán)利要求
1.一種用于細(xì)長腔體的視覺檢測裝置，包括底座(1)，升降機(jī)構(gòu)(2)，運動機(jī)構(gòu)(3)以及攝像系統(tǒng)(4)，所述底座(1)包括底板(5)及與其固定連接、均勻分布的支撐桿(6)；所述升降機(jī)構(gòu)(3)與底座(1)固接，包括升降臺(9)、導(dǎo)桿套(10)、導(dǎo)桿(12)、制動套(11)及升降機(jī)(13)，升降臺(9)上圓周方向均布導(dǎo)桿套(10)，每個導(dǎo)桿套(10)內(nèi)插有導(dǎo)桿(12)，制動套(11)與導(dǎo)桿套(12)螺紋連接，位于升降臺(9)中心的升降機(jī)(13)與運動機(jī)構(gòu)(3)連接；其特征在于所述運動機(jī)構(gòu)包括探桿(14)、探桿空心套(15)、中心齒輪(16)、探桿支撐座(17)、平移電機(jī)座(18)、齒條(19)、平移電機(jī)齒輪(20)、運動支撐臺(21)、旋轉(zhuǎn)電機(jī)齒輪(22)、旋轉(zhuǎn)電機(jī)(23)和平移電機(jī)(26)，運動支撐臺(21)上固連兩個探桿支撐座(17)，通過軸承支撐探桿空心套(15)，探桿(14)插于探桿空心套(15)內(nèi)，固定于運動支撐臺(21)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)(23)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)齒輪(22)帶動中心齒輪(16)旋轉(zhuǎn)，中心齒輪(16)與探桿空心套(15)固連，帶動探桿(14)繞軸線作回轉(zhuǎn)運動；平移電機(jī)(26)通過平移電機(jī)座(18)固定于探桿空心套(15)，驅(qū)動平移電機(jī)齒輪(20)，探桿(14)上固連有齒條(19)，平移電機(jī)齒輪(20)與齒條(19)嚙合，帶動探桿(14)平移；所述攝像系統(tǒng)(4)裝設(shè)于運動機(jī)構(gòu)(3)的探桿(14)末端，包括支撐板(27)，攝像機(jī)(28)，棱鏡(29)和光源(30)，攝像機(jī)(28)和棱鏡(29)通過支撐板(27)裝設(shè)于探桿(14)軸線上，光源(30)位于支撐板(27)背面。
2. 如權(quán)利要求l所述的視覺檢測裝置，其特征在于 所述探桿為正多邊形橫截面的冷拉型材；探桿空心套是中心為大圓柱孔、兩端為正多邊形孔的階梯狀圓柱形 銅套，由兩端的正多邊形孔支撐探桿。
3.如權(quán)利要求1或2所述的視覺檢測裝置，其特征在于-所述運動機(jī)構(gòu)中，所述中心齒輪與旋轉(zhuǎn)電機(jī)齒輪相對的一側(cè)與制動齒輪嚙合，制動齒輪與制動器固連；所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)齒輪，中心齒輪以及制動齒輪均為直齒齒輪或者斜齒齒輪。
全文摘要
用于細(xì)長腔體的視覺檢測裝置，屬于視覺檢測裝置，解決末端攝像系統(tǒng)難以精確定位的問題，同時，降低其成本。本發(fā)明包括底座、升降機(jī)構(gòu)、運動機(jī)構(gòu)以及攝像系統(tǒng)，升降機(jī)構(gòu)調(diào)整運動機(jī)構(gòu)垂直方向位移，使探桿與待檢測腔體同軸；運動機(jī)構(gòu)包括探桿、探桿空心套、中心齒輪、探桿支撐座、平移電機(jī)座、齒條、平移電機(jī)齒輪、運動支撐臺、旋轉(zhuǎn)電機(jī)齒輪、旋轉(zhuǎn)電機(jī)和平移電機(jī)；攝像系統(tǒng)裝設(shè)于運動機(jī)構(gòu)的探桿末端，包括支撐板，攝像機(jī)，棱鏡和光源。本發(fā)明基于圓柱坐標(biāo)系設(shè)計，可進(jìn)行周向旋轉(zhuǎn)，軸線平移，徑向微調(diào)，回轉(zhuǎn)半徑小，軸向行程長，剛性好，加工制造方便，適用于腔體不封閉或有一端封閉的人力不可達(dá)的細(xì)長筒狀腔體的裝配、噴涂或焊接質(zhì)量檢測。
文檔編號G01B11/00GK101320005SQ20081004801
公開日2008年12月10日 申請日期2008年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月13日
發(fā)明者洋 劉, 濤 彭, 遲 徐, 李世其, 銳 王, 王峻峰, 馬天陽 申請人:華中科技大學(xué)