CN105223204A - 增压器叶轮曲面端面外观损伤检测设备及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增压器叶轮曲面端面外观损伤检测设备及检测方法，通过旋转驱动机构驱动待检测叶轮以一定的速度作旋转运动，并通过旋转编码器采集待检测叶轮的角位移信号，产生输出脉冲信号给工业相机，工业相机可对叶轮叶片的圆周图片进行采集拍照并进行分析对比，从而判断出叶轮叶片的曲面端面外观是否有损伤。本发明可以检测出0.5MM内的叶轮端面缺陷(叶片弯曲变形或叶片磕碰产生凹坑)，与人工目视检测相比，该应用该检测设备及其方法检测叶轮精度较高且不容易漏检测。由于相机拍照及叶轮旋转非常快，整个测试可以在5-10秒钟内完成。因此，该采用该检测设备及其检测方法效率较高，适度快，适合应用于工业生产现场。

Description

增压器叶轮曲面端面外观损伤检测设备及检测方法

技术领域

本发明涉及涡轮增压器叶轮叶片的端面外观损伤检测技术领域，具体是涉及一种增压器叶轮曲面端面外观损伤检测设备及检测方法。

背景技术

涡轮增压器实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。由于涡轮增压器的叶轮的材料通常是铝质的，容易磕碰，产生弯曲变形或伤缺，因此，需要对叶轮的外观进行检测；目前，叶轮的外观损伤检测都依靠人的目视检测，但是，现有技术中涡轮增压器的叶轮叶片外形通常为复杂曲面的空间造型，且叶片较多，人为检测不仅容易漏检相关叶片。同时目视检测的精度较低，无法100％精确的检测出零件上的缺陷。该人为检测方法无法用于大批量的生产现场。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出一种增压器叶轮曲面端面外观损伤检测设备及检测方法，通过机器设备替代人工目视检测叶轮叶片的外观损伤，具有精度较高且不容易漏检测，检索效率高可适用于工业生产现场的优势。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种增压器叶轮曲面端面外观损伤检测设备，包括旋转驱动机构、旋转编码器和至少一个工业相机，所述旋转驱动机构定位待检测叶轮，并能够以待检测叶轮的轴线为轴，驱动其以一定的速度作旋转运动；所述旋转编码器的转轴与待检测叶轮同速转动，且所述旋转编码器的信号输出端与所述工业相机电连接，并向该工业相机发送脉冲信号；所述工业相机悬设于待检测叶轮周围，使该工业相机的镜头正对待检测叶轮的叶片的端面，并根据接收到的所述脉冲信号对待检测叶轮的叶片进行采集拍照。

进一步的，所述旋转驱动机构包括叶轮夹具、旋转轴、旋转基座和旋转动力源，所述旋转轴穿设于所述旋转基座的中心，待检测叶轮通过所述叶轮夹具固定在所述旋转轴上，并位于所述旋转基座一侧；所述旋转编码器固设于所述旋转基座另一侧，且其转轴与所述旋转轴固定连接；所述旋转动力源通过一传动机构带动所述旋转基座转动。

进一步的，所述工业相机悬设于待检测叶轮周围的结构为：设有工作台，对应每个工业相机，所述工作台上固定有立柱，所述工业相机高度可调节且倾斜角度可调节的定位于所述立柱上。

进一步的，所述工业相机与一相机座固定连接，所述相机座与一第一锁紧件转动定位连接，所述第一锁紧件锁固到所述立柱上。

进一步的，对应每个工业相机，设有一光源，所光源与一光源座固定连接，所述光源座与一第二锁紧件转动定位连接，所述第二锁紧件锁固到所述立柱上。

一种增压器叶轮曲面端面外观损伤检测方法，以待检测叶轮的轴线为轴，通过一旋转驱动机构驱动待检测叶轮以一定的速度作旋转运动；待检测叶轮周围设有至少一工业相机，旋转的待检测叶轮通过一旋转编码器向所述工业相机发送脉冲信号，以驱动所述工业相机对叶轮的指定叶片的端面进行拍照；所述工业相机通过拍照采集整个叶轮的圆周图片并进行分析对比，以判断叶轮叶片的曲面端面外观是否有损伤：其分析对比的步骤如下：

a.工业相机拍到整个叶轮的圆周图片后，通过对曲线边缘的高次数学方程拟合及相似度估计算法找出与工业相机内预设的标准叶轮曲面不同的外轮廓端面；

b.采用曲线偏离度测量的方法对该外轮廓端面上的弯曲变形进行判断；

c.采用斑点分析法对外轮廓表面的伤缺进行判断。

进一步的，设有多个所述工业相机，多个所述工业相机对叶轮叶片不同曲率的弧段进行采集拍照。

进一步的，设有三个所述工业相机，且三个所述工业相机排布在待检测叶轮的四周，且与叶轮各叶片间的某一夹角相一致。

进一步的，设有一个所述工业相机，该工业相机先对待检测叶轮的叶片的端面一个弧段进行采集拍照，然后在调整待检测叶轮的叶片的端面与工业相机的相对角度后，再对其他弧段进行采集拍照。

本发明的有益效果是：本发明提供一种增压器叶轮曲面端面外观损伤检测设备及检测方法，该检测方案可以检测出0.5MM内的叶轮端面缺陷(叶轮弯曲变形或叶轮磕碰)。与人工目视检测相比，该检测方法精度较高且不容易漏检测。因相机拍照及叶轮旋转非常快，整个测试可以在5-10秒钟内完成。因此，该测试方法效率较高，适度快，适合应用于工业生产现场。

附图说明

图1为本发明原理结构示意图；

图2为本发明中工业相机设置结构示意图；

图3为本发明中工业相机采集的叶轮圆周图片示意图；

图4为图3中C处放大结构示意图；

结合附图，作以下说明：

1——旋转驱动机构101——叶轮夹具

102——旋转轴103——旋转基座

104——旋转动力源105——传动机构

2——旋转编码器3——工业相机

4——待检测叶轮5——工作台

6——立柱7——相机座

8——第一锁紧件9——光源

10——光源座11——第二锁紧件

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明，其目的仅在于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种增压器叶轮曲面端面外观损伤检测设备，包括旋转驱动机构1、旋转编码器2和至少一个工业相机3，所述旋转驱动机构定位待检测叶轮4，并能够以待检测叶轮的轴线为轴，驱动其以一定的速度作旋转运动；所述旋转编码器的转轴与待检测叶轮同速转动，且所述旋转编码器的信号输出端与所述工业相机电连接，并向该工业相机发送脉冲信号；所述工业相机悬设于待检测叶轮周围，使该工业相机的镜头正对待检测叶轮的叶片的端面，并根据接收到的所述脉冲信号对待检测叶轮的叶片进行采集拍照。这样，通过旋转驱动机构驱动待检测叶轮以一定的速度作旋转运动，并通过旋转编码器采集待检测叶轮的角位移信号，产生输出脉冲信号给工业相机，工业相机可对叶轮叶片的圆周图片进行采集拍照并进行分析对比，从而判断出叶轮叶片的曲面端面外观是否有损伤。工业相机的分析对比方法为：首先，工业相机拍到整个叶轮的圆周图片后，通过对曲线边缘的高次数学方程拟合及相似度估计算法找出与工业相机内预设的标准叶轮曲面不同的外轮廓端面；然后，采用曲线偏离度测量的方法对该外轮廓端面上的弯曲变形进行判断；最后，采用斑点分析法对外轮廓表面的伤缺进行判断。这样，可以检测出0.5MM内的叶轮端面缺陷(叶片弯曲变形或叶片磕碰产生凹坑)，与人工目视检测相比，该应用该检测设备及其方法检测叶轮精度较高且不容易漏检测。由于相机拍照及叶轮旋转非常快，整个测试可以在5-10秒钟内完成。因此，该采用该检测设备及其检测方法效率较高，适度快，适合应用于工业生产现场。

优选的，所述旋转驱动机构包括叶轮夹具101、旋转轴102、旋转基座103和旋转动力源104，所述旋转轴穿设于所述旋转基座的中心，待检测叶轮通过所述叶轮夹具固定在所述旋转轴上，并位于所述旋转基座一侧；所述旋转编码器固设于所述旋转基座另一侧，且其转轴与所述旋转轴固定连接；所述旋转动力源通过一传动机构105带动所述旋转基座转动。这样，通过叶轮夹具可以将叶轮固定到旋转轴上，具体实现时，可以通过在叶轮轴孔两端设置止挡件和锁紧件实现，将叶轮的轴孔穿入旋转轴上时，叶轮一端止挡于止挡件，另一端通过锁紧件锁紧定位，以实现将叶轮固定到旋转轴上的功能。且通过旋转基座与旋转轴的配合，可以将旋转编码器与叶轮集成在一起的功能，然后通过旋转动力源驱动传动机构带动转盘转动，即可实现能够驱动待检测叶轮旋转的功能。具体实施时，旋转动力源为电机，特别的为具有调速范围宽、低速力矩大、运行平稳、低噪音、效率高的直流无刷电机，以驱动转动360度回转：传动机构的实现方式有多种，可根据电机与旋转基座的转动轴线需要，采用齿轮传动或/和带传动等传动机构实现，只要能将旋转动力源输出的旋转动力传动到旋转基座带动其旋转即可，传动机构为现有技术中常用机构，在此不再赘述。上述旋转驱动机构只是一种优选实施方式，但不限于此，也可以采用其他方式实现，比如通过带有可360度回转的夹爪的机械手实现，通过夹爪夹取住叶轮进行360度回转，机械手的手臂可实现多维度移动，这样就可以满足工业相机采集拍照叶轮圆周图片的需要。

优选的，参见图2，所述工业相机悬设于待检测叶轮周围的结构为：设有工作台5，对应每个工业相机，所述工作台上固定有立柱6，所述工业相机高度可调节且倾斜角度可调节的定位于所述立柱上。这样，通过立柱设立于工作台上，可以将工业相机相对待检测叶轮抬高至指定位置，以使工业相机的镜头正对叶轮叶片的指定位置的端面。

优选的，所述工业相机与一相机座7固定连接，所述相机座与一第一锁紧件转动定位连接，所述第一锁紧件8锁固到所述立柱上。这样，通过上下调节第一锁紧件，可以实现调节工业相机的高度可调节的功能，通过相机座相对第一锁紧件的前后转动(具体可为通过转轴转动定位连接)，可以实现倾斜角度可调节的功能。

优选的，对应每个工业相机，设有一光源9，所光源与一光源座10固定连接，所述光源座与一第二锁紧件转动定位连接，所述第二锁紧件11锁固到所述立柱上。这样，通过上下调节第二锁紧件，可以实现调节光源的高度可调节的功能，通过光源座相对第二锁紧件的前后转动(具体可为通过转轴转动定位连接)，可以实现光源倾斜角度可调节的功能。

一种增压器叶轮曲面端面外观损伤检测方法，以待检测叶轮的轴线为轴，通过一旋转驱动机构驱动待检测叶轮以一定的速度作旋转运动；待检测叶轮周围设有至少一工业相机，旋转的待检测叶轮通过一旋转编码器向所述工业相机发送脉冲信号，以驱动所述工业相机对叶轮的指定叶片的端面进行拍照；所述工业相机通过拍照采集整个叶轮的圆周图片并进行分析对比，以判断叶轮叶片的曲面端面外观是否有损伤：其分析对比的步骤如下：

a.工业相机拍到整个叶轮的圆周图片后，通过对曲线边缘的高次数学方程拟合及相似度估计算法找出与工业相机内预设的标准叶轮曲面不同的外轮廓端面；

b.采用曲线偏离度测量的方法对该外轮廓端面上的弯曲变形进行判断；

c.采用斑点分析法对外轮廓表面的伤缺进行判断。

上述方法中，曲线偏离度测量方法是指：工业相机内预先建立了该标准叶轮叶片的外轮廓端面，对应外轮廓端面设定了中心线，将工业相机采集到的待检测叶轮叶片的外轮廓端面与该中心线进行对比，判断该外轮廓端面是否偏离了中心线，如果偏离了该中心线则判断该叶片发生了弯曲变形。参见图3，A处方框中的叶片未偏离中心线，未发生弯曲变形，B处方框中叶片已经偏离了中心线，说明叶片已弯曲变形。

斑点分析法是指：在工业相机内预先建立了标准叶轮叶片的外轮廓端面，将工业相机采集到的待检测叶轮叶片的外轮廓端面与标准叶轮叶片的外轮廓端面进行对比，如果存在缺口，则判断该外轮廓端面存在伤缺。参见图3和图4，其中，C处叶片有磕碰伤。

优选的，设有多个所述工业相机，多个所述工业相机对叶轮叶片不同曲率的弧段进行采集拍照。叶轮的叶片端面通常根据需要设计了多个曲率的弧段，通过一个工业相机对一个弧段进行聚焦，可以获得清晰的拍照，采集该弧段的图像。通常一个叶片的端面包括至少两个曲率的弧段。

优选的，设有三个所述工业相机，且三个所述工业相机排布在待检测叶轮的四周，且与叶轮各叶片间的某一夹角相一致。叶轮上的叶片通常是等分圆周均布的，比如一个叶轮上等分均布有六个叶片，则三个工业相机可与六个叶片之间的某一夹角相一致时，比如两个相机对应两个相邻的叶片，另一个相机与该两个相机间隔一个或两个叶片设置。因每种叶轮叶片的结构的复杂性不同，在实际生产应用中可以按具体的情况对相机的数量和安装位置进行调整。

优选的，设有一个所述工业相机，该工业相机先对待检测叶轮的叶片的端面一个弧段进行采集拍照，然后在调整待检测叶轮的叶片的端面与工业相机的相对角度后，再对其他弧段进行采集拍照。由于叶轮的叶片通常具有多个曲率的弧段，因此，在设计一个工业相机时，可以通过调整叶轮叶片与工业相机之间的相对角度以满足对不同曲率的弧段进行采集拍照的需要。

综上，本发明提供了一种增压器叶轮曲面端面外观损伤检测设备及检测方法，该检测方案可以检测出0.5MM内的叶轮端面缺陷(叶轮弯曲变形或叶轮磕碰)。与人工目视检测相比，该检测方法精度较高且不容易漏检测。因相机拍照及叶轮旋转非常快，整个测试可以在5-10秒钟内完成。因此，该测试方法效率较高，适度快，适合应用于工业生产现场。

以上实施例是参照附图，对本发明的优选实施例进行详细说明。本领域的技术人员通过对上述实施例进行各种形式上的修改或变更，但不背离本发明的实质的情况下，都落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种增压器叶轮曲面端面外观损伤检测设备，其特征在于：包括旋转驱动机构(1)、旋转编码器(2)和至少一个工业相机(3)，所述旋转驱动机构定位待检测叶轮(4)，并能够以待检测叶轮的轴线为轴，驱动其以一定的速度作旋转运动；所述旋转编码器的转轴与待检测叶轮同速转动，且所述旋转编码器的信号输出端与所述工业相机电连接，并向该工业相机发送脉冲信号；所述工业相机悬设于待检测叶轮周围，使该工业相机的镜头正对待检测叶轮的叶片的端面，并根据接收到的所述脉冲信号对待检测叶轮的叶片进行采集拍照。

2.根据权利要求1所述的增压器叶轮曲面端面外观损伤检测设备，其特征在于：所述旋转驱动机构包括叶轮夹具(101)、旋转轴(102)、旋转基座(103)和旋转动力源(104)，所述旋转轴穿设于所述旋转基座的中心，待检测叶轮通过所述叶轮夹具固定在所述旋转轴上，并位于所述旋转基座一侧；所述旋转编码器固设于所述旋转基座另一侧，且其转轴与所述旋转轴固定连接；所述旋转动力源通过一传动机构(105)带动所述旋转基座转动。

3.根据权利要求1所述的增压器叶轮曲面端面外观损伤检测设备，其特征在于：所述工业相机悬设于待检测叶轮周围的结构为：设有工作台(5)，对应每个工业相机，所述工作台上固定有立柱(6)，所述工业相机高度可调节且倾斜角度可调节的定位于所述立柱上。

4.根据权利要求3所述的增压器叶轮曲面端面外观损伤检测设备，其特征在于：所述工业相机与一相机座(7)固定连接，所述相机座与一第一锁紧件转动定位连接，所述第一锁紧件(8)锁固到所述立柱上。

5.根据权利要求3所述的增压器叶轮曲面端面外观损伤检测设备，其特征在于：对应每个工业相机，设有一光源(9)，所光源与一光源座(10)固定连接，所述光源座与一第二锁紧件转动定位连接，所述第二锁紧件(11)锁固到所述立柱上。

6.一种增压器叶轮曲面端面外观损伤检测方法，其特征在于：以待检测叶轮的轴线为轴，通过一旋转驱动机构驱动待检测叶轮以一定的速度作旋转运动；待检测叶轮周围设有至少一工业相机，旋转的待检测叶轮通过一旋转编码器向所述工业相机发送脉冲信号，以驱动所述工业相机对叶轮的指定叶片的端面进行拍照；所述工业相机通过拍照采集整个叶轮的圆周图片并进行分析对比，以判断叶轮叶片的曲面端面外观是否有损伤：其分析对比的步骤如下：

a.工业相机拍到整个叶轮的圆周图片后，通过对曲线边缘的高次数学方程拟合及相似度估计算法找出与工业相机内预设的标准叶轮曲面不同的外轮廓端面；

b.采用曲线偏离度测量的方法对该外轮廓端面上的弯曲变形进行判断；

c.采用斑点分析法对外轮廓表面的伤缺进行判断。

7.根据权利要求6所述的增压器叶轮曲面端面外观损伤检测方法，其特征在于：设有多个所述工业相机，多个所述工业相机对叶轮叶片不同曲率的弧段进行采集拍照。

8.根据权利要求7所述的增压器叶轮曲面端面外观损伤检测方法，其特征在于：设有三个所述工业相机，且三个所述工业相机排布在待检测叶轮的四周，且与叶轮各叶片间的某一夹角相一致。

9.根据权利要求6所述的增压器叶轮曲面端面外观损伤检测方法，其特征在于：设有一个所述工业相机，该工业相机先对待检测叶轮的叶片的端面一个弧段进行采集拍照，然后在调整待检测叶轮的叶片的端面与工业相机的相对角度后，再对其他弧段进行采集拍照。