一种大型密封圈三维外形尺寸视觉测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种大型密封圈三维外形尺寸视觉测量系统，属于密封圈尺寸测量技术领域，其包括载物台、定心夹紧装置、扫描装置以及用于支撑扫描装置并带动扫描装置沿x轴、y轴、z轴方向移动的驱动架；其中，定心夹紧装置包括转盘、步进电机以及若干夹紧臂，转盘的圆心上方设置有圆结构光发射装置；步进电机用于带动转盘正转、反转，驱动若干夹紧臂进行收、放动作；扫描装置包括第一相机和第二相机，二者之间设置有线结构光发射器；本发明专利技术通过多幅图像，获取密封圈的完整图像，采集密封圈表面上的数据点坐标，完成厚度、高度、内外直径的测量，实现生产线上大型密封圈的自动检测，解决了现有大型密封圈尺寸测量工具测量精度低的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种大型密封圈三维外形尺寸视觉测量系统


[0001]本专利技术涉及密封圈尺寸测量
，特别涉及一种大型密封圈三维外形尺寸视觉测量系统。

技术介绍

[0002]大型橡胶密封圈作为一种比较典型的大尺寸柔性零组件，具有良好的密闭性、可靠性以及经济实用性，广泛应用于石油化工、航天、船舶、铁路、矿山等大型设备中。大型密封圈的尺寸精度直接影响到设备的密封性能和使用性能，若密封圈失效，轻则浪费资料，耗费时间，重则危害人类安全。
[0003]现有的大型密封圈测量方法多为接触式测量，企业主要采用游标卡尺和π尺作为密封件检验量具，这种接触式测量方法简单方便，但测量需要人工操作且橡胶制品具有弹性和柔性高、圆度低的特点，测量过程中难以保证合理恒定的测量力。因此，测量结果受操作手法和人员的主观因素影响，波动很大，存在大量难以剔除的粗大误差和人为误差，导致测量精度和效率很低。此外，现场在线测量时，现有的π尺和游标卡尺等量具容易出现变形，测量精度难以保证。因此，有必要提出一种大型密封圈三维外形尺寸视觉测量系统。

技术实现思路

[0004]鉴于以上内容，有必要提供一种大型密封圈三维外形尺寸视觉测量系统，用于解决现有大型密封圈尺寸测量工具测量精度低的问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0006]一种大型密封圈三维外形尺寸视觉测量系统，包括载物台、设于载物台上并用于固定大型密封圈的定心夹紧装置、设于定心夹紧装置上方的扫描装置以及用于支撑扫描装置并带动扫描装置沿x轴、y轴、z轴方向移动的驱动架；
[0007]所述定心夹紧装置包括转盘、步进电机以及若干夹紧臂；所述转盘转动安装在所述载物台的顶面，所述步进电机固定连接所述载物台，其输出轴与所述转盘相连；若干所述夹紧臂均匀分布在所述转盘的外周面，所述转盘的顶面对应若干夹紧臂开设有若干弧形滑槽，所述弧形滑槽的圆心与所述转盘的圆心重合；所述夹紧臂包括滑轨、滑块、张紧板以及连杆；所述滑轨的一端固定连接所述转盘的外周面，所述滑块滑动安装在所述滑轨上；所述张紧板的一端固定连接所述滑块的顶面，另一端设置有限位块；所述张紧板与所述滑轨上下相对，并相互平行；所述连杆的一端通过转轴与所述张紧板的一端铰接，另一端通过驱动轴与所述转盘的弧形滑槽滑动连接，所述转轴与所述驱动轴平行设置，并与所述转盘垂直设置；所述转盘的圆心上方设置有圆结构光发射装置；
[0008]所述扫描装置包括第一相机和第二相机，所述第一相机和所述第二相机均安装在所述驱动架上，所述驱动架还设置有线结构光发射器，所述线结构光发射器位于所述第一相机和所述第二相机的中间，所述线结构光发射器的发射部竖直朝下设置。
[0009]优选地，所述载物台包括顶板、底板以及若干支撑脚，所述顶板和所述底板水平设
置，若干所述支撑脚的上下两端分别固定连接所述顶板和所述底板。
[0010]优选地，所述转盘转动安装在所述顶板的顶面中部，所述步进电机固定安装在所述顶板的底部。
[0011]优选地，所述驱动架包括第一直线模组、第二直线模组、第三直线模组、第四直线模组以及第五直线模组；所述第一直线模组和所述第二直线模组相互平行，并分别设置在顶板顶面的左右两侧；所述第一直线模组和所述第二直线模组分别设置有第一滑台和第二滑台，所述第三直线模组和所述第四直线模组相互平行，并分别与所述第一滑台和所述第二滑台垂直连接；所述第三直线模组和所述第四直线模组分别设置有第三滑台和第四滑台，所述第五直线模组的两端分别固定连接所述第三滑台和第四滑台；所述第一直线模组的长度方向与x轴方向平行，所述第三直线模组的长度方向与z轴方向平行，所述第五直线模组的长度方向与y轴方向平行；所述第五直线模组设置有第四滑台、第五滑台以及第六滑台，分别连接所述第一相机、所述线结构光发射器以及所述第二相机。
[0012]优选地，所述驱动架还包括连接板，所述连接板的两端分别固定连接所述第三直线模组和所述第四直线模组的顶部。
[0013]优选地，所述第一相机、所述第二相机、所述第一直线模组、所述第二直线模组、所述第三直线模组、所述第四直线模组、所述第五直线模组均与工控机相连。
[0014]优选地，所述第一相机和所述第二相机均为CCD相机。
[0015]优选地，所述转盘的顶部固定安装有盖板，所述盖板与所述连杆间隔设置，所述圆结构光发射装置安装在所述盖板的顶面。
[0016]优选地，所述圆结构光发射装置包括锥面反射镜和圆结构光发射器；所述锥面反射镜通过第一支架安装在所述盖板的顶面，所述圆结构光发射器通过第二支架安装在所述盖板的顶面，并位于所述锥面反射镜的正上方，所述圆结构光发射器的发射部竖直朝向所述锥面反射镜。
[0017]由于采用上述技术方案，本专利技术具有以下有益效果：
[0018]1.本专利技术设置有定心夹紧装置，用于固定大型密封圈，避免大型密封圈测量时因形变而造成测量误差的问题。定心夹紧装置工作时，步进电机带动转盘正转、反转，驱动若干夹紧臂进行收、放动作，实现夹紧和松开大型密封圈的目的。若干夹紧臂收拢夹紧大型密封圈时，大型密封圈受力均匀，不易产生变形，提高测量精度，降低测量难度。
[0019]2.本专利技术是基于双目视觉的尺寸测量，能够实现非接触测量大型密封圈尺寸的功能，相较于传统接触式测量，本专利技术的测量精度更高，且自动化测量，有效减少测量人员的工作量，提高工作效率。此外，传统接触式测量难以测量大尺寸密封圈，如用一个标准尺寸圆锥型模具测量内径，然后通过三坐标测量密封圈的线径，但是由于受到密封圈弹性影响，测量精度不高。本专利技术采用双目视觉的尺寸检测技术还具有测量范围广、测量速度快、测量精度高、实时性强等显著优点。
[0020]3.本专利技术设置有线结构光发射器和圆结构光发射器，线结构光发射器将线结构光直接投射到被测工件表面，将二维图像的二维坐标转为三维图像的三维坐标，从而得到更精确的大型密封圈尺寸信息。圆结构光发射器将圆结构光先投射到锥面反射镜，再由锥面反射镜将圆结构光反射到大型密封圈内表面，以便求出大型密封圈的厚度。
[0021]4.本专利技术的驱动架设置有多个直线模组，用于驱动第一相机、第二相机以及线结
构光发射器沿x轴、y轴、z轴方向精确移动，以调节第一相机和第二相机的拍摄视野，提高测量精确性。
附图说明
[0022]图1是本专利技术实施例所提供的大型密封圈三维外形尺寸视觉测量系统的立体图；
[0023]图2是本专利技术实施例所提供的大型密封圈三维外形尺寸视觉测量系统的正视图；
[0024]图3是本专利技术实施例所提供的大型密封圈三维外形尺寸视觉测量系统的左视图；
[0025]图4是本专利技术实施例所提供的定心夹紧装置的结构示意图；
[0026]图5是本专利技术实施例所提供的线结构光发射器的工作示意图；
[0027]图6是本专利技术实施例所提供的圆结构光发射器的工作示意图；
[0028]图中主要元件符号说明如下：
[0029]附图中，1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型密封圈三维外形尺寸视觉测量系统，其特征在于：包括载物台、设于载物台上并用于固定大型密封圈的定心夹紧装置、设于定心夹紧装置上方的扫描装置以及用于支撑扫描装置并带动扫描装置沿x轴、y轴、z轴方向移动的驱动架；所述定心夹紧装置包括转盘、步进电机以及若干夹紧臂；所述转盘转动安装在所述载物台的顶面，所述步进电机固定连接所述载物台，其输出轴与所述转盘相连；若干所述夹紧臂均匀分布在所述转盘的外周面，所述转盘的顶面对应若干夹紧臂开设有若干弧形滑槽，所述弧形滑槽的圆心与所述转盘的圆心重合；所述夹紧臂包括滑轨、滑块、张紧板以及连杆；所述滑轨的一端固定连接所述转盘的外周面，所述滑块滑动安装在所述滑轨上；所述张紧板的一端固定连接所述滑块的顶面，另一端设置有限位块；所述张紧板与所述滑轨上下相对，并相互平行；所述连杆的一端通过转轴与所述张紧板的一端铰接，另一端通过驱动轴与所述转盘的弧形滑槽滑动连接，所述转轴与所述驱动轴平行设置，并与所述转盘垂直设置；所述转盘的圆心上方设置有圆结构光发射装置；所述扫描装置包括第一相机和第二相机，所述第一相机和所述第二相机均安装在所述驱动架上，所述驱动架还设置有线结构光发射器，所述线结构光发射器位于所述第一相机和所述第二相机的中间，所述线结构光发射器的发射部竖直朝下设置。2.根据权利要求1所述的一种大型密封圈三维外形尺寸视觉测量系统，其特征在于：所述载物台包括顶板、底板以及若干支撑脚，所述顶板和所述底板水平设置，若干所述支撑脚的上下两端分别固定连接所述顶板和所述底板。3.根据权利要求2所述的一种大型密封圈三维外形尺寸视觉测量系统，其特征在于：所述转盘转动安装在所述顶板的顶面中部，所述步进电机固定安装在所述顶板的底部。4.根据权利要求3所述的一种大型密封圈三维外形尺寸视觉测量系统，其特征在于：所述驱动架包括第一直线模组、第二直线模组、第三直线模组、第四直线模组以及第五...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄鹏，刘志伟，王电怀，刘程浩，黄鸣鸣，秦建华，周卢婧，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：