【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及管类零件尺寸和形位公差测量，特别是指一种基于机器视觉的产品尺寸及形位公差测量装置及方法。
技术介绍
1、管类零件目前的测量方式主要分为人工自检和智能设备自动检测，智能设备自动检测主要为接触式传感器测量，测量数据包含工艺尺寸、形位公差、螺纹、缝隙等，都以接触式测量为主，容易对高端产品的外观造成损伤，因此对于高端产品主要沿用人工测量。
2、但是人工测量主要采用游标卡尺、千分尺、内径量表、专用量具等，劳动强度大，人工记录测量结果，出错率高，而且检测速度慢、精度不够、一致性差、只能检测部分尺寸、存在漏检尺寸等问题。
技术实现思路
1、本专利技术提出一种基于机器视觉的产品尺寸及形位公差测量装置及方法，采用非接触自动测量，避免损伤管类产品外观，提高检测精度以及效率。
2、本专利技术的技术方案是这样实现的：基于机器视觉的产品尺寸及形位公差测量装置，包括图像及数据处理系统和操作台，操作台上设置有外部尺寸检测模块和内部尺寸检测模块，外部尺寸检测模块包括检测旋转机构，检测旋转机构径向的一侧设置有轴向移动的线阵相机和远心镜头，另一侧设置有轴向移动的平行光源，内部尺寸检测模块包括两个轴向移动机构，轴向移动机构设置于检测旋转机构的轴向端部，轴向移动机构上设置有周向转动的激光位移传感器；
3、图像及数据处理系统包括依次相连的图像采集模块、图像定位模块、图像轮廓处理模块、尺寸计算模块和数据分析处理模块，图像采集模块与线阵相机相连，尺寸计算模块还与数据采集模块相连
4、进一步地，还包括上料机构，上料机构包括上料工作台，上料工作台上设置有上料旋转机构，上料旋转机构端部的上方设置有扫描器和条形灯，扫描器与数据分析处理模块相连。
5、进一步地，上料机构还包括xz轴直线模组，xz轴直线模组位于上料工作台和操作台的上方，xz轴直线模组上设置有抓取机构。
6、进一步地，上料工作台上还设置有下料输送机构，下料输送机构位于上料旋转机构的下方，上料工作台和操作台之间设置有下料口，下料输送机构的上料端位于下料口处，且上料端设置有第二产品接近开关。
7、进一步地，检测旋转机构包括两个沿y轴间隔设置的支撑座，支撑座上设置有电机驱动的主动滚轮，主动滚轮上端的两侧均设置有从动滚轮，由主动滚轮摩擦带动从动滚轮转动，两个从动滚轮之间形成了v型支撑槽，两个支撑座之间设置有第一产品接近开关。
8、进一步地，抓取机构包括连接座，连接座上设置有电机驱动的旋转板，旋转板上沿周向设置有气动夹手。
9、进一步地，上料旋转机构轴向的两端均设置有挡位组件，至少一端的挡位组件可轴向移动。
10、进一步地，检测旋转机构轴向的两端均设置有定位组件，至少一端的定位组件可轴向移动；定位组件包括支板，支板上设置有轴向滑动的支杆，支杆靠近检测旋转机构的一端设置有支撑弹簧和定位滚轮，管类产品的端部与定位滚轮相抵。
11、进一步地，轴向移动机构包括y轴直线模组，y轴直线模组上设置有y轴滑台，y轴滑台上设置有电机驱动的传感器安装杆，激光位移传感器设置于传感器安装杆上。
12、基于机器视觉的产品尺寸及形位公差测量方法，采用所述的测量装置，包括以下步骤：
13、(1)将待测的管类产品置于检测旋转机构上；
14、(2)线阵相机、远心镜头和平行光源沿轴向从管类产品的一端移动至另一端，图像采集模块通过线阵相机采集管类产品一个轴向截面图像；
15、(3)图像定位模块依据管类产品的数据模型对截面图像进行定位绑定，自动归纳找出待检测的区域和待检测尺寸对应的像素个数；
16、(4)图像轮廓处理模块拟合出待检测区域的外形轮廓边缘，获得精确的像素个数，尺寸计算模块经相机像素映射距离数值标定后，结合精确的像素个数计算出待检测的尺寸；
17、(5)检测旋转机构带动管类产品旋转设定的角度，旋转多次，每次旋转后均重复步骤(2)-(4)，获得多个截面图像的待检测尺寸，进而获得管类产品的外部尺寸；
18、(6)轴向移动机构带动激光位移传感器伸入管类产品内的指定位置，激光位移传感器周向旋转一周，数据采集模块通过激光位移传感器采集一个周向截面的数据，尺寸计算模块采用三点法计算得出该指定位置的内径值。
19、进一步地，还包括以下步骤：数据分析处理模块通过扫描器获得待测管类产品的产品标识，将步骤(5)和(6)获得外部尺寸和内径值与产品标识相对应，并对外部尺寸和内径值进行分析、分类，存入数据库。
20、本专利技术的有益效果：
21、本专利技术通过轴向移动的线阵相机、远心镜头和平行光源的配合，以非接触视觉检测方式对管类产品的外部尺寸进行检测，通过周向转动的激光位移传感器和y轴直线模组的配合，以非接触的方式对管类产品的内部尺寸进行检测，通过图像及数据处理系统实现管类产品的尺寸、壁厚及壁厚差、形位公差的计算、分析和分类。
22、本专利技术的测量装置通过上料旋转机构、扫描器和条形灯配合，自动录入管类产品信息，通过xz直线模组、抓取机构的配合，实现管类产品检测的自动上料和下料。本专利技术的测量装置以稳定高效、标准一致的方式实现管类零部件多个尺寸的测量，并按照分类标准进行分拣，严格控制产品质量，在保证检测精度的同时，提高零件尺寸检测的效率。
23、本专利技术的测量装置实现了快速、准确检测中小口径发动机薄壁管件的尺寸及相关，达到识别工件检测速度：≤60s/件，工件检测精度：≤0.01mm，设备检测精度：≤0.008mm，设备检测分辨率：≤0.005mm，设备误检率：≤2‰。
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1.基于机器视觉的产品尺寸及形位公差测量装置，包括图像及数据处理系统和操作台，其特征在于：操作台上设置有外部尺寸检测模块和内部尺寸检测模块，外部尺寸检测模块包括检测旋转机构，检测旋转机构径向的一侧设置有轴向移动的线阵相机和远心镜头，另一侧设置有轴向移动的平行光源，内部尺寸检测模块包括两个轴向移动机构，轴向移动机构设置于检测旋转机构的轴向端部，轴向移动机构上设置有周向转动的激光位移传感器；
2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的产品尺寸及形位公差测量装置，其特征在于：还包括上料机构，上料机构包括上料工作台，上料工作台上设置有上料旋转机构，上料旋转机构端部的上方设置有扫描器和条形灯，扫描器与数据分析处理模块相连。
3.根据权利要求2所述的基于机器视觉的产品尺寸及形位公差测量装置，其特征在于：上料机构还包括XZ轴直线模组，XZ轴直线模组位于上料工作台和操作台的上方，XZ轴直线模组上设置有抓取机构。
4.根据权利要求2或3所述的基于机器视觉的产品尺寸及形位公差测量装置，其特征在于：上料工作台上还设置有下料输送机构，下料输送机构位于上料旋转机构的下方，上
5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的产品尺寸及形位公差测量装置，其特征在于：检测旋转机构包括两个沿Y轴间隔设置的支撑座，支撑座上设置有电机驱动的主动滚轮，主动滚轮上端的两侧均设置有从动滚轮，由主动滚轮摩擦带动从动滚轮转动，两个从动滚轮之间形成了V型支撑槽，两个支撑座之间设置有第一产品接近开关。
6.根据权利要求3所述的基于机器视觉的产品尺寸及形位公差测量装置，其特征在于：抓取机构包括连接座，连接座上设置有电机驱动的旋转板，旋转板上沿周向设置有气动夹手。
7.根据权利要求2所述的基于机器视觉的产品尺寸及形位公差测量装置，其特征在于：上料旋转机构轴向的两端均设置有挡位组件，至少一端的挡位组件可轴向移动。
8.根据权利要求1所述的基于机器视觉的产品尺寸及形位公差测量装置，其特征在于：检测旋转机构轴向的两端均设置有定位组件，至少一端的定位组件可轴向移动；定位组件包括支板，支板上设置有轴向滑动的支杆，支杆靠近检测旋转机构的一端设置有支撑弹簧和定位滚轮，管类产品的端部与定位滚轮相抵。
9.基于机器视觉的产品尺寸及形位公差测量方法，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的测量装置，包括以下步骤：
10.采用权利要求9所述的测量方法，其特征在于，还包括以下步骤：数据分析处理模块通过扫描器获得待测管类产品的产品标识，将步骤(5)和(6)获得外部尺寸和内径值与产品标识相对应，并对外部尺寸和内径值进行分析、分类，存入数据库。
...【技术特征摘要】
1.基于机器视觉的产品尺寸及形位公差测量装置，包括图像及数据处理系统和操作台，其特征在于：操作台上设置有外部尺寸检测模块和内部尺寸检测模块，外部尺寸检测模块包括检测旋转机构，检测旋转机构径向的一侧设置有轴向移动的线阵相机和远心镜头，另一侧设置有轴向移动的平行光源，内部尺寸检测模块包括两个轴向移动机构，轴向移动机构设置于检测旋转机构的轴向端部，轴向移动机构上设置有周向转动的激光位移传感器；
2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的产品尺寸及形位公差测量装置，其特征在于：还包括上料机构，上料机构包括上料工作台，上料工作台上设置有上料旋转机构，上料旋转机构端部的上方设置有扫描器和条形灯，扫描器与数据分析处理模块相连。
3.根据权利要求2所述的基于机器视觉的产品尺寸及形位公差测量装置，其特征在于：上料机构还包括xz轴直线模组，xz轴直线模组位于上料工作台和操作台的上方，xz轴直线模组上设置有抓取机构。
4.根据权利要求2或3所述的基于机器视觉的产品尺寸及形位公差测量装置，其特征在于：上料工作台上还设置有下料输送机构，下料输送机构位于上料旋转机构的下方，上料工作台和操作台之间设置有下料口，下料输送机构的上料端位于下料口处，且该上料端设置有第二产品接近开关。
5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的产品尺寸及形位公差测量装置，其特征在于：检测旋转机...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘吉涛，温志高，魏东岳，张茂伟，辛松，苏和平，侯腾飞，
申请(专利权)人：南阳北方向东工业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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