申请/专利权人：黑龙江大学

申请日：2019-07-23

公开（公告）日：2021-07-16

公开（公告）号：CN110398212B

主分类号：G01B11/24(20060101)

分类号：G01B11/24(20060101);G01B11/26(20060101);G01B11/14(20060101);G01B11/06(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.07.16#授权;2020.06.26#实质审查的生效;2019.11.01#公开

摘要：本发明涉及一种自动外螺纹检测装置及检测方法。现有的螺纹检测装置，需工人或机械传动的方式将螺纹管运送到相应的检测位置，手动夹持工件，用检测工具对螺纹管进行检测，检测效率较低。本发明其组成包括：后固定板（29），后固定板分别通过光轴支撑座（25）与3个直线光轴（26）连接，直线光轴穿过活动连接板（27）与固定板（23）连接，活动连接板通过螺栓A（21）与推动气缸（30）连接，推动气缸通过前端的芯轴（31）与浮动连接头（32）连接，浮动连接头固定在所述的固定板上，固定板中间位置右侧安装有锁紧气缸（24），左侧与三爪固定组件（24）连接，固定板与立方体框架（13）通过螺栓B（22）连接。本发明用于自动外螺纹检测装置。

主权项：1.一种自动外螺纹检测装置，其组成包括：后固定板，其特征是：所述的后固定板分别通过光轴支撑座与3个直线光轴连接，所述的直线光轴穿过活动连接板与固定板连接，所述的活动连接板通过螺栓A与推动气缸连接，所述的推动气缸通过前端的芯轴与浮动连接头连接，所述的浮动连接头固定在所述的固定板上，所述的固定板中间位置右侧安装有锁紧气缸，左侧与三爪固定组件连接，所述的固定板与立方体框架通过螺栓B连接，所述的立方体框架上分别连接2个CCD相机支架，所述的CCD相机支架分别安装有CCD相机、CCD条形光源，所述的立方体框架分别通过一组连接角固定；所述的活动连接板和所述的直线光轴通过轴承连接，所述的固定板与定位套管上的法兰盘连接，所述的定位套管上安装有限位块，所述的定位套管前端通过螺纹与导引锥头连接，所述的定位套管上的法兰盘与接近开关通过开关支架连接，锁紧气缸芯轴与导向心轴连接，所述的导向心轴外圆右侧连接活动三爪，其左侧外部套有中间隔套，所述的中间隔套两端分别连接三爪内部固定板，其中每个所述的三爪内部固定板分别与三根连杆连接，不同三爪内部固定板连接的连杆之间通过活动外爪连接，其中前面的所述的三爪内部固定板和所述的定位套管通过螺栓C连接，后面的所述的三爪内部固定板与所述的活动三爪通过推杆连接，所述的三爪内部固定板、所述的连杆和所述的活动外爪之间均通过销连接；所述的定位套管均匀开有三个长条孔，所述的CCD相机支架与立方体框架通过螺栓D和T型螺母连接，所述的CCD相机支架上边有两个长条孔，所述的CCD相机支架与CCD相机通过螺栓连接；所述的立方体框架材料为铝型材，所述的后固定板中间有三角型过孔，所述的活动连接板通过后固定板中间的三角型过孔固定在后边机架上。

全文数据：自动外螺纹检测装置及检测方法技术领域：本发明涉及一种自动外螺纹检测装置及检测方法。背景技术：螺纹检测是螺纹加工后所需要进行的一项重要工作，也是评价螺纹质量好坏的重要依据，现有的螺纹检测装置，需要工人或机械传动的方式将螺纹管运送到相应的检测位置，然后手动夹持工件，用检测工具对螺纹管进行检测，过程中需要大量的人工劳动力，且检测效率较低。发明内容：本发明的目的是提供一种自动外螺纹检测装置及检测方法，当装置感应到被测螺纹管时自动停止运动并对其进行固定夹紧，应用CCD相机对工件进行拍摄同时将照片传到上位机进行螺纹检测，减少了人工劳动力，提高了工作效率。上述的目的通过以下的技术方案实现：一种自动外螺纹检测装置，其组成包括：后固定板，所述的后固定板分别通过光轴支撑座与3个直线光轴连接，所述的直线光轴穿过活动连接板与固定板连接，所述的活动连接板通过螺栓A与推动气缸连接，所述的推动气缸通过前端的芯轴与浮动连接头连接，所述的浮动连接头固定在所述的固定板上，所述的固定板中间位置右侧安装有锁紧气缸，左侧与三爪固定组件连接，所述的固定板与立方体框架通过螺栓B连接，所述的立方体框架上连接分别2个CCD相机支架，所述的CCD相机支架分别安装有CCD相机、CCD条形光源，所述的立方体框架分别通过一组连接角固定。所述的自动外螺纹检测装置，所述的活动连接板和所述的直线光轴通过轴承连接，所述的固定板与定位套管上的法兰盘连接，所述的定位套管上安装有限位块，所述的定位套管前端通过螺纹与导引锥头连接，所述的定位套管上的法兰盘与接近开光通过开关支架连接，锁紧气缸芯轴与导向心轴连接，所述的导向心轴外圆右侧连接活动三爪，其左侧外部套有中间隔套，所述的中间隔套两端分别连接三爪内部固定板，其中每个所述的三爪内部固定板分别与三根连杆连接，不同三爪内部固定板连接的连杆之间通过活动外爪连接，其中前面的所述的三爪内部固定板和所述的定位套管通过螺栓C连接，后面的所述的三爪内部固定板与所述的活动三爪通过推杆连接，所述的三爪内部固定板、所述的连杆和所述的活动外爪之间均通过销连接。所述的自动外螺纹检测装置，所述的定位套管均匀开有三个长条孔，所述的CCD相机支架与立方体框架通过螺栓D和T型螺母连接，所述的CCD相机支架上边有两个长条孔，所述的CCD相机支架与CCD相机通过螺栓连接。所述的自动外螺纹检测装置，所述的立方体框架材料为铝型材，所述的后固定板中间有三角型过孔，所述的活动连接板通过后固定板中间的三角型过孔固定在后边机架或其他装置上。一种自动外螺纹检测装置及检测方法，该方法包括如下步骤：（1）首先是推动气缸带动整个装置向前运动，当被测螺纹管进入立方体框架后通过调速阀对推动气缸进行减速，被测螺纹管穿过导引锥头，所述的被测螺纹管接触到近接开关时，整个机构停止运动；（2）然后通过定位套管上的限位块对被测螺纹管端面进行定位，锁紧气缸带动四杆机构对被测螺纹管内径进行夹紧，从而实现被测螺纹管的固定；（3）立方体框架采用铝型材，并与CCD相机支架通过T型螺母连接，能够实现相机和光源的上下调整，CCD相机支架上的长条孔能够实现相机和光源的前后调整，通过调整相机和光源的位置来调整焦距，从而对螺纹管进行拍照检测。有益效果：1.本发明主要是提供一种自动外螺纹检测装置，当装置感应到螺纹管时自动停止运动并对其进行固定夹紧，应用CCD相机对工件进行拍摄同时将照片传到上位机进行螺纹检测，该结构能够减少了人工劳动力，提高了工作效率。2.本发明的结构是应用四杆机构和限位块对螺纹管进行定位夹紧，其结构简单，操作方便，定位夹紧可靠。3.本发明的结构可以调整CCD相机和CCD条形光源的位置，实现对不同被测螺纹管进行拍照检测，用途广泛。附图说明：附图1是本发明的整体结构示意图。附图2是附图1中的三爪固定组件的结构示意图。附图3是附图1的右视图。附图4是附图2的右视图。附图5为本发明控制系统图。附图6为本发明程序流程图。其中：1定位套管、2三爪内部固定板、3连杆、4活动外爪、5中间隔套、6活动三爪、7推杆、8锁紧气缸芯轴、9螺栓C、10导引锥头、11导向芯轴、12限位块、13立方体框架、14三爪固定组件、15CCD相机、16CCD条形光源、17CCD相机支架、18T型螺母、19螺栓E、20螺栓D、21螺栓A、22螺栓B、23固定板、24锁紧气缸、25光轴支撑座、26直线光轴、27活动连接板、28直线轴承、29后固定板、30推动气缸、31推动气缸芯轴、32浮动连接头、33开关支架、34接近开关、35连接角、36销。具体实施方式：实施例1：一种自动外螺纹检测装置，其组成包括：后固定板29，所述的后固定板分别通过光轴支撑座25与3个直线光轴26连接，所述的直线光轴穿过活动连接板27与固定板23连接，所述的活动连接板通过螺栓A21与推动气缸30连接，所述的推动气缸通过前端的芯轴31与浮动连接头32连接，所述的浮动连接头固定在所述的固定板上，所述的固定板中间位置右侧安装有锁紧气缸24，左侧与三爪固定组件14连接，所述的固定板与立方体框架13通过螺栓B22连接，所述的立方体框架上分别连接2个CCD相机支架17，所述的CCD相机支架分别安装有CCD相机15、CCD条形光源16，所述的立方体框架分别通过一组连接角35固定。实施例2：根据实施例1所述的自动外螺纹检测装置，所述的活动连接板和所述的直线光轴通过轴承28连接，所述的固定板与定位套管1上的法兰盘连接，所述的定位套管上安装有限位块12，所述的定位套管前端通过螺纹与导引锥头10连接，所述的定位套管上的法兰盘与接近开光34通过开关支架33连接，锁紧气缸芯轴8与导向心轴11连接，所述的导向心轴外圆右侧连接活动三爪6，其左侧外部套有中间隔套5，所述的中间隔套两端分别连接三爪内部固定板2，其中每个所述的三爪内部固定板分别与三根连杆3连接，不同三爪内部固定板连接的连杆之间通过活动外爪4连接，其中前面的所述的三爪内部固定板和所述的定位套管通过螺栓C连接，后面的所述的三爪内部固定板与所述的活动三爪通过推杆7连接，所述的三爪内部固定板、所述的连杆和所述的活动外爪之间均通过销36连接。实施例3：根据实施例2所述的自动外螺纹检测装置，所述的定位套管均匀开有三个长条孔，所述的CCD相机支架与立方体框架通过螺栓D20和T型螺母18连接，所述的CCD相机支架上边有两个长条孔，所述的CCD相机支架与CCD相机通过螺栓19连接。实施例4：根据实施例3所述的自动外螺纹检测装置，所述的立方体框架材料为铝型材，所述的后固定板中间有三角型过孔，所述的活动连接板通过后固定板中间的三角型过孔固定在后边机架或其他装置上。实施例5：一种利用实施例1-4所述的自动外螺纹检测装置的检测方法，该方法包括如下步骤：（1）首先是推动气缸带动整个装置向前运动，当被测螺纹管进入立方体框架后通过调速阀对推动气缸进行减速，被测螺纹管穿过导引锥头，所述的被测螺纹管接触到近接开关时，整个机构停止运动；（2）然后通过定位套管上的限位块对被测螺纹管端面进行定位，锁紧气缸带动四杆机构对被测螺纹管内径进行夹紧，从而实现被测螺纹管的固定；（3）立方体框架采用铝型材，并与CCD相机支架通过T型螺母连接，能够实现相机和光源的上下调整，CCD相机支架上的长条孔能够实现相机和光源的前后调整，通过调整相机和光源的位置来调整焦距，从而对螺纹管进行拍照检测。实施例6：根据实施例1所述的自动外螺纹检测装置，包括动力传输部件、定位夹紧部件、CCD相机检测部件；所述的动力传输部件包括三根直线光轴、后固定板、活动连接板、固定连接板，推动气缸和气缸浮动连接头；所述的定位夹紧部件包括锁紧气缸、导向心轴、活动外爪、定位套管、限位块、导引锥头、接近开关和开关支架；所述的CCD相机检测部件包括立方体框架（铝型材）、连接角、CCD相机支架、CCD相机和CCD条形光源；动力传输部件与定位夹紧部件相连，推动气缸位于三根光轴的侧边，立方体框架位于定位夹紧部件外侧，CCD相机检测部件安装于立方体框架上；控制系统具体实施中，参见附图5所示；接近开关、限位开关联接到IO模块，CCD由一个双行程气缸推动，两个两位四通电磁阀联接到IO模块，并控制双行程气缸的左右移动，电磁阀1控制气缸快速移动到套管附近，电磁阀1控制气缸慢速移动套管图像采集位置，计算机控制CCD采集套管螺纹图像信息，经过计算处理后得到螺纹参数。图像采集及处理流程参见附图6所示；计算机采扫描接收接近开关信号，当采集到该信号后触发电磁阀1，快速移动CCD到套管附近，然后触发电磁阀2，慢速移动CCD到套管螺纹采集点，计算发出指令采集图像，计算色差，若色差过小，增加对比度，然后进行图像滤波和二值化，利用Hough变换辨识图像上的圆弧，保存得到图片上所有圆弧直径和圆心，判断得到的圆心属于螺纹齿顶还是齿根，并按照轴向像素位置记录圆心次序，计算相邻两个齿顶及相邻两个齿根圆的切线，计算相邻齿顶及齿根切点的径向距离得到螺纹高度，计算相邻八个齿顶或齿根切点的轴向距离得到螺纹螺距，计算相邻八个齿顶或齿根切点的径向距离H，利用距离H除以八个齿螺距得到螺纹锥角，然后判断螺纹锥角、螺距和螺纹高度是否合格，记录打印数据，退回CCD，发出测量结束指令。

权利要求：1.一种自动外螺纹检测装置，其组成包括：后固定板，其特征是：所述的后固定板分别通过光轴支撑座与3个直线光轴连接，所述的直线光轴穿过活动连接板与固定板连接，所述的活动连接板通过螺栓A与推动气缸连接，所述的推动气缸通过前端的芯轴与浮动连接头连接，所述的浮动连接头固定在所述的固定板上，所述的固定板中间位置右侧安装有锁紧气缸，左侧与三爪固定组件连接，所述的固定板与立方体框架通过螺栓B连接，所述的立方体框架上分别连接2个CCD相机支架，所述的CCD相机支架分别安装有CCD相机、CCD条形光源，所述的立方体框架分别通过一组连接角固定。2.根据权利要求1所述的自动外螺纹检测装置，其特征是：所述的活动连接板和所述的直线光轴通过轴承连接，所述的固定板与定位套管上的法兰盘连接，所述的定位套管上安装有限位块，所述的定位套管前端通过螺纹与导引锥头连接，所述的定位套管上的法兰盘与接近开光通过开关支架连接，锁紧气缸芯轴与导向心轴连接，所述的导向心轴外圆右侧连接活动三爪，其左侧外部套有中间隔套，所述的中间隔套两端分别连接三爪内部固定板，其中每个所述的三爪内部固定板分别与三根连杆连接，不同三爪内部固定板连接的连杆之间通过活动外爪连接，其中前面的所述的三爪内部固定板和所述的定位套管通过螺栓C连接，后面的所述的三爪内部固定板与所述的活动三爪通过推杆连接，所述的三爪内部固定板、所述的连杆和所述的活动外爪之间均通过销连接。3.根据权利要求2所述的自动外螺纹检测装置，其特征是：所述的定位套管均匀开有三个长条孔，所述的CCD相机支架与立方体框架通过螺栓D和T型螺母连接，所述的CCD相机支架上边有两个长条孔，所述的CCD相机支架与CCD相机通过螺栓连接。4.根据权利要求3所述的自动外螺纹检测装置，其特征是：所述的立方体框架材料为铝型材，所述的后固定板中间有三角型过孔，所述的活动连接板通过后固定板中间的三角型过孔固定在后边机架或其他装置上。5.一种利用权利要求1-4之一所述的自动外螺纹检测装置的检测方法，其特征是：该方法包括如下步骤：（1）首先是推动气缸带动整个装置向前运动，当被测螺纹管进入立方体框架后通过调速阀对推动气缸进行减速，被测螺纹管穿过导引锥头，所述的被测螺纹管接触到近接开关时，整个机构停止运动；（2）然后通过定位套管上的限位块对被测螺纹管端面进行定位，锁紧气缸带动四杆机构对被测螺纹管内径进行夹紧，从而实现被测螺纹管的固定；（3）立方体框架采用铝型材，并与CCD相机支架通过T型螺母连接，能够实现相机和光源的上下调整，CCD相机支架上的长条孔能够实现相机和光源的前后调整，通过调整相机和光源的位置来调整焦距，从而对螺纹管进行拍照检测。

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