微细孔内壁缺陷自动检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种微细孔内壁缺陷自动检测装置，分为两个部分：固定部分和旋转部分，固定部分包括相机和镜头、环形光源、连接件、遮光筒和转台固定部分；旋转部分包括光信息传输部件、夹持件、托板和转台旋转部分；光信息传输部件包括遮光罩、磨砂面、锥形进光面、导光柱、平面透镜、底端45°反射镜，其中，遮光罩位于上端，其中间开设有透光孔，磨砂面为倒锥形，设置在遮光罩的下部，遮光罩和磨砂面共同防止环境光从上端进入光信息传输部件；在磨砂面的下部设置有锥形进光面，环形光源产生的光经过锥形进光面，沿导光柱照亮被测孔内壁，被测孔内壁局部图像经过平面透镜和底端45°反射镜被反射至上端，经过透光孔，进入镜头，在相机成像。

Automatic detection device for inner wall defect of micro hole

【技术实现步骤摘要】
微细孔内壁缺陷自动检测装置
本专利技术涉及一种缺陷检测方法，特别涉及一种基于光学测量的微细孔内壁缺陷自动检测装置。
技术介绍
微细孔在航空航天、汽车、能源及化工等领域中的应用越来越广泛,在汽车发动机气缸盖、航天飞行器散热管等装置的精密铸造过程中，微细孔内壁表面常常会产生一些微小的裂纹、气孔、凹坑等缺陷，这些缺陷可能引起部件内部尤其是连接处高压气体或液体的泄漏，造成设备性能的降低，甚至酿成安全事故。目前，常用的管道内壁缺陷检测技术包括超声波法、涡流法、漏磁法等，但只能用于大尺寸直径管孔。对于10mm以下小孔可以用外径很小的工业内窥镜，但其只能人工手动操作判断有无缺陷，无法自动定量给出缺陷尺寸和位置。另外，现有基于360°柱面环带全景图像光学传输部件的测量装置可实现10mm内径小孔内壁缺陷自动检测。综合来看，目前比较常见的几种微细管道检测方案，光源和传感部件都必须全部进入管道内部。虽然随着技术的发展和制造水平的提高，光学器件等装置的尺寸可以不断的减小，但是由于系统测量功能的复杂化，被测管道的小型化，系统结构的进一步微型化面临一定的技术难题。目前还没有对于内径4mm-10mm的孔内壁缺陷自动检测装置。微细孔内表面缺陷检测研究相关文献(①吴斌,邵震宇,张云昊.微细管道内壁缺陷测量系统构建和技术[J].光电子.激光,2014,25(02):293-298；②张云昊.微细孔壁缺陷柔性视觉检测系统关键技术研究[D].天津大学,2014；③EnHong,HongweiZhang,ReuvenKatz,JohnS.Agapiou.Non-contactinspectionofinternalthreadsofmachinedparts[J].TheInternationalJournalofAdvancedManufacturingTechnology,2012,62(1-4).④EnHong,ReuvenKatz,BrianHufnagel,JohnAgapiou.Opticalmethodforinspectingsurfacedefectsinsideasmallbore[J].MeasurementScienceandTechnology,2010,21(1).)中提出了基于360°柱面环带全景图像光学传输部件的微细孔内壁缺陷测量装置，但最小只能测量10mm内径的小孔，并不能满足随着铸造工艺发展而产生的更小管孔的检测需求。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，满足随着铸造工艺发展而产生的更小管孔的检测需求，本专利技术提供一种通过自动旋转和升降光信息传输部件遍历被测孔内壁全景的方法实现高精度测量微细孔内壁缺陷的自动检测装置并给出检测方法。技术方案如下：一种微细孔内壁缺陷自动检测装置，分为两个部分，固定部分和旋转部分，固定部分包括相机和镜头、环形光源、连接件、遮光筒和转台固定部分；旋转部分包括光信息传输部件、夹持件、托板和转台旋转部分，其中，相机和镜头以及环形光源通过连接件与转台固定部分固定连接；遮光筒固定在镜头的外周，且遮光筒不与光信息传输部件接触，用以防止杂散光进入镜头；光信息传输部件包括遮光罩、磨砂面、锥形进光面、导光柱、平面透镜、底端45°反射镜，其中，遮光罩位于上端，其中间开设有透光孔，磨砂面为倒锥形，设置在遮光罩的下部，遮光罩和磨砂面共同防止环境光从上端进入光信息传输部件；在磨砂面的下部设置有锥形进光面，环形光源产生的光经过锥形进光面，沿导光柱照亮被测孔内壁，被测孔内壁局部图像经过平面透镜和底端45°反射镜被反射至上端，经过透光孔，进入镜头，在相机成像；托板和夹持件与转台旋转部分固定连接，光信息传输部件被夹持件和托板紧固在转台旋转上，在托板上开设有允许导光柱穿过的孔洞。本专利技术可实现对4mm-10mm的微细孔内壁非接触式全自动的高精度缺陷检测和形貌测量，该装置使用简单，组装方便，测量速度快，自动化程度高，检测精度达到0.01mm。能够满足航空航天、军工装备等零部件中微细孔内壁缺陷自动检测的高精度要求。附图说明图1为微细孔内壁缺陷自动检测装置光信息传输部件图像获取示意图。图2为微细孔内壁缺陷自动检测装置光信息传输部件光路传输原理示意图。图3为微细孔内壁缺陷自动检测装置分离式照明系统结构设计示意图。图4为微细孔内壁缺陷自动检测流程图。1.遮光罩2.透光孔3.磨砂面4.环形光源5.环形45°锥形进光面6.导光柱7.被测孔内壁8.平面透镜9.45°反射镜10.相机11.镜头12.连接件13.转台固定部分14.遮光筒15.转台旋转部分16.光信息传输部件17.夹持件18.托板具体实施方式本专利技术提供一种通过自动旋转和升降光信息传输部件遍历被测孔内壁全景的方法实现高精度测量直径10mm以下微细孔内壁缺陷的自动检测装置，并给出检测方法。本专利技术的微细孔内壁缺陷自动检测装置，采用外部光源导入、内部图像导出的思路，通过局部采集图像以提高分辨率，再通过旋转和进深来实现整个微细孔内壁的图像采集。采用照明系统、图像采集器件与光信息传输部件分离，光信息传输部件独立转动的结构，通过合理的光信息传输部件设计将外部照明光导入孔内待测区域，并由同一光信息传输部件将待测区域的光学图像导出，结合图像信息处理技术等解决孔内照明光源系统设计、传输光学系统优化设计及局部区域成像、局部区域图像信息处理等技术问题，建立检测精度达到0.01mm的微细孔内壁缺陷检测系统。下面结合实施例对本专利技术进行说明。本实施例是利用光信息传输部件对小孔内表面局部成像的原理，通过外置环形光源照明，设计了一种通过升降和旋转光信息传输部件来遍历小孔内表面的机械装置，配合自动控制程序以及图像处理程序来实现4mm-10mm内径微细孔内壁缺陷快速自动高精度检测。以上技术方案需要借助光信息传输部件(如SIGHT-PIPE公司SP-730)、环形光源(如今视光电环形机器视觉光源)、相机(如元启智能公司REV-50AM工业相机)、镜头(如AFT-ZL0910显微镜头)、升降台(如北京卓立汉光PSA200-11-Z高精密电动升降台)、转台(如北京卓立汉光RAK200高精密电动旋转台)、计算机实现。1.微细孔内壁缺陷自动检测装置结构：如图1和图2所示，光信息传输部件16结构包括遮光罩1、透光孔2、磨砂面3、环形45°锥形进光面5、导光柱6、平面透镜8、45°反射镜9。其中黑色橡胶材质的遮光罩1套在光信息传输部件16的上端透光部分，和磨砂面3共同防止杂散光从上端进入光信息传输部件16。环形光源4产生的光经过环形45°锥形进光面5，沿导光柱6照亮被测孔内壁7。被测孔内壁7局部图像经过平面透镜8和底端45°反射镜9被反射至上端，经过透光孔2，进入镜头11，在相机10成像。由于每个位置只能获取被测孔内壁7固定深度某个角度的图像，因此需要将光信息传输部件16旋转一周获得此深度下整个圆周的图像。如图3所示，微细孔内壁缺陷自动检测装置结构分为两个部分，固定部分和旋转部分：<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微细孔内壁缺陷自动检测方装置，分为两个部分：固定部分和旋转部分，固定部分包括相机和镜头、环形光源、连接件、遮光筒和转台固定部分；旋转部分包括光信息传输部件、夹持件、托板和转台旋转部分。其中，/n相机和镜头以及环形光源通过连接件与转台固定部分固定连接；遮光筒固定在镜头的外周，且遮光筒不与光信息传输部件接触，用以防止杂散光进入镜头；/n光信息传输部件包括遮光罩、磨砂面、锥形进光面、导光柱、平面透镜、底端45°反射镜，其中，遮光罩位于上端，其中间开设有透光孔，磨砂面为倒锥形，设置在遮光罩的下部，遮光罩和磨砂面共同防止环境光从上端进入光信息传输部件；在磨砂面的下部设置有锥形进光面，环形光源产生的光经过锥形进光面，沿导光柱照亮被测孔内壁，被测孔内壁局部图像经过平面透镜和底端45°反射镜被反射至上端，经过透光孔，进入镜头，在相机成像；/n托板和夹持件与转台旋转部分固定连接，光信息传输部件被夹持件和托板紧固在转台旋转上，在托板上开设有允许导光柱穿过的孔洞。/n

【技术特征摘要】
1.一种微细孔内壁缺陷自动检测方装置，分为两个部分：固定部分和旋转部分，固定部分包括相机和镜头、环形光源、连接件、遮光筒和转台固定部分；旋转部分包括光信息传输部件、夹持件、托板和转台旋转部分。其中，
相机和镜头以及环形光源通过连接件与转台固定部分固定连接；遮光筒固定在镜头的外周，且遮光筒不与光信息传输部件接触，用以防止杂散光进入镜头；
光信息传输部件包括遮光罩、磨砂面、锥形进光面、导光柱、平面透镜、底端45°反射镜，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴斌，吉逸喆，王航，张祖光，薛婷，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12