CN221302222U - 一种基于图像识别的电机端盖尺寸测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于图像识别的电机端盖尺寸测量装置，属于电机智能装备研发技术领域，解决了现有电机端盖尺寸测量效率低、工作强度大、容易导致主观性测量误差等技术问题。解决方案为：一种基于图像识别的电机端盖尺寸测量装置，包括底座、支撑臂、驱动单元、图像采集单元和控制单元；支撑臂设于底座上表面后侧；驱动单元包括直线电机和第一直线电机模组和第二直线电机模组；图像采集单元设于直线电机上，图像采集单元包括大视野CCD工业相机、小视野CCD工业相机和光源。与现有技术相比，本实用新型具有电机端盖检测效率高、精度高、准确性高、数据采集效率高、不容易导致主观性测量误差、优化电机端盖研发工序等优点。

Description

一种基于图像识别的电机端盖尺寸测量装置

技术领域

本实用新型属于电机智能装备研发技术领域，具体涉及一种基于图像识别的电机端盖尺寸测量装置。

背景技术

在电机的生产制造中，电机端盖作为电动机的核心组成零件，承担着定位，支撑传动轴，固定电机轴承，对电机内部元件进行防护等作用。对于端盖毛坯的加工，常采用铸造成型或钢板焊接成型的加工工艺，然后通过机床进行二次加工，包括孔和面的切削加工等，从而达到加工精度要求。

对于电机端盖的生产过程，包括两个环节，一个是金属切削，另一个是质量检测，质检环节中合格品进入下一个工序，不合格品进行补修或报废。随着科技的快速发展和智能制造生产模式的不断推进，以及工业机器人和专用设备的使用，使零件加工时的上下料环节，实现了自动化，甚至是智能化；各类中高档数控机床的应用，使得具有多种几何特征的被加工零件，在一次工序中能被加工的特征种类增多。而质量检测环节则成为了薄弱环节，零件各形状特征的尺寸精度及形位公差检测，多依赖于人工。对某些需要每个必检的关键零件，质量检测环节更是严重影响了企业生产模式的智能制造进程。

目前，电机生产厂家对于电机端盖的测量方法主要有接触式和非接触式测量。接触式的测量方式为利用千分尺，螺旋测微器，三坐标测量仪或专用量具等工具对零件进行测量，测量过程主要依靠人力来实施。这种方式存在效率低，工作强度大的问题，且由于人为测量读数主观性较强，容易导致主观性测量误差。人为测量的数据繁多，会出现不能及时反馈报备的情况，同样使得测量效率降低。此外，尺寸规格较大的电机端盖，人工测量主观因素影响大，效率低。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，解决现有电机端盖尺寸测量效率低、工作强度大、容易导致主观性测量误差等技术问题，本实用新型提供一种基于图像识别的电机端盖尺寸测量装置。

本实用新型通过以下技术方案予以实现。

本实用新型提供了一种基于图像识别的电机端盖尺寸测量装置，包括底座、支撑臂、驱动单元、图像采集单元和控制单元；

所述底座呈矩形板状结构，所述支撑臂设于底座上表面后侧，所述支撑臂呈门拱形结构，所述支撑臂一端与底座上表面后侧固定连接，所述支撑臂另一端侧壁与驱动单元固定连接；

所述驱动单元包括设于支撑臂另一端侧壁上的直线电机和设于底座上表面的第一直线电机模组和第二直线电机模组，所述第一直线电机模组的结构与第二直线电机模组的结构相同，所述第一直线电机模组和第二直线电机模组相互垂直；

所述第一直线电机模组设于连接底座右侧壁，所述连接底座设于底座上表面左部，所述第一直线电机模组包括基座、电机、丝杆、滑轨、滑块和第一工作台，所述基座与连接底座固定连接，所述电机与丝杆设于基座上，所述电机的输出轴与丝杆固定连接，所述基座上位于丝杆两侧设有相互平行的滑轨，所述滑轨上设有沿滑轨往复运动的滑块，所述滑块与第一工作台固定连接，所述第一工作台与第二直线电机模组固定连接，所述第二直线电机模组的滑块与第二工作台固定连接，所述第二工作台与端盖安装基座固定连接，所述端盖安装基座用于放置待测电机端盖；所述第一直线电机模组的电机驱动第一工作台沿着滑轨竖直方向移动，所述第二直线电机模组的电机驱动第二工作台沿着滑轨水平方向移动；

所述图像采集单元设于直线电机上，所述图像采集单元包括大视野CCD工业相机、小视野CCD工业相机和光源，所述大视野CCD工业相机通过第一连接片与直线电机连接，所述小视野CCD工业相机和光源通过第二连接片和直线电机连接，所述小视野CCD工业相机设于大视野CCD工业相机右侧，所述光源设于大视野CCD工业相机左侧，所述直线电机驱动图像采集单元沿高度方向运动；

所述控制单元分别与直线电机、第一直线电机模组、第二直线电机模组、大视野CCD工业相机、小视野CCD工业相机和光源之间电气连接。

进一步，所述底座下表面四周设有隔振支撑垫，所述隔振支撑垫与底座通过螺栓连接。

进一步，所述基座与底座之间设有空隙。

进一步，所述大视野CCD工业相机用于定位，所述小视野CCD工业相机用于轮廓信息的采集。

进一步，所述大视野CCD工业相机和小视野CCD工业相机均为单目相机。

进一步，所述大视野CCD工业相机、小视野CCD工业相机通过编码器与控制单元之间通信连接。

本实用新型所达到的有益效果是：本实用新型提出了一种基于图像识别的电机端盖尺寸测量装置，选用驱动单元、图像采集单元实现了高效非接触的测量方式，极大提高了电机端盖尺寸检测效率、检测精度和准确率；选用图像采集单元的大视野CCD工业相机、小视野CCD工业相机、驱动单元的直线电机、第一直线电机模组和第二直线电机模组，通过直线电机、第一直线电机模组和第二直线电机模组驱动端盖安装基座在水平方向和竖直方向移动，直线电机驱动大视野CCD工业相机和小视野CCD工业相机在高度方向移动，大视野CCD工业相机对待测电机端盖特征进行预定位，保证数据采集的有效性，小视野CCD工业相机采集零件图像数据，实现先定位后扫描采集的测量顺序，从而优化数据采集的效率；图像采集单元采集到的数据，不仅可以实现电机端盖基本外形尺寸和孔的定位尺寸的测量，同时也为电机端盖尺寸测量和误差分析提供一种手段，极大地优化了电机端盖研发的工序；此外，本装置在满足电机端盖尺寸测量需求的同时，利用获取的图像信息，还可以用于电机端盖表面质量检测和缺陷检测。

与现有技术相比，本实用新型具有电机端盖检测效率高、精度高、准确性高、数据采集效率高、不容易导致主观性测量误差、优化电机端盖研发工序等优点。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2是本实用新型的第一直线电机模组和第二直线电机模组结构示意图。

图中：1、底座；2、支撑臂；3、直线电机；4、第一直线电机模组；5、第二直线电机模组；6、连接底座；7、基座；8、电机；9、丝杆；10、滑轨；11、滑块；12、第一工作台；13、第二工作台；14、端盖安装基座；15、大视野CCD工业相机；16、小视野CCD工业相机；17、光源；18、第一连接片；19、第二连接片；20、隔振支撑垫。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

如图1至2所示，一种基于图像识别的电机端盖尺寸测量装置，包括底座1、支撑臂2、驱动单元、图像采集单元和控制单元。

所述底座1呈矩形板状结构，所述底座1下表面四周设有隔振支撑垫20，所述隔振支撑垫20与底座1通过螺栓连接，用来减小电机震动对图像采集的影响，进一步提高电机端盖尺寸测量的精度。所述支撑臂2设于底座1上表面后侧，所述支撑臂2呈门拱形结构，所述支撑臂2一端与底座1上表面后侧固定连接，所述支撑臂2另一端侧壁与驱动单元固定连接，所述支撑臂2另一端上用于放置图像采集单元。所述驱动单元包括设于支撑臂2另一端侧壁上的直线电机3和设于底座1上表面的第一直线电机模组4和第二直线电机模组5，所述第一直线电机模组4的结构与第二直线电机模组5的结构相同，所述第一直线电机模组4和第二直线电机模组5相互垂直。

所述第一直线电机模组4设于连接底座6右侧壁，所述连接底座6设于底座1上表面左部，所述第一直线电机模组4包括基座7、电机8、丝杆9、滑轨10、滑块11和第一工作台12，所述基座7与连接底座6固定连接，所述基座7与底座1之间设有空隙，这样便于第一直线电机模组4来回滑动。所述电机8与丝杆9设于基座7上，所述电机8的输出轴与丝杆9固定连接，所述基座7上位于丝杆9两侧设有相互平行的滑轨10，所述滑轨10上设有沿滑轨10往复运动的滑块11，所述电机8驱动丝杆9转动从而带动滑块11沿着滑轨10移动，带动第一工作台12沿着滑轨10在竖直方向移动。所述滑块11与第一工作台12固定连接，所述第一工作台12与第二直线电机模组5固定连接，所述第一工作台12带动第二直线电机模组5沿着滑轨10在竖直方向移动。所述第二直线电机模组5的滑块11与第二工作台13固定连接，所述第二工作台13与端盖安装基座14固定连接，所述端盖安装基座14用于放置待测电机端盖，所述第一直线电机模组4的电机8驱动第一工作台12沿着滑轨10竖直方向移动，所述第二直线电机模组5的电机8驱动第二工作台13沿着滑轨10水平方向移动。所述第二工作台13带动端盖安装基座14沿着滑轨10在水平方向移动，从而实现待测电机端盖在水平和竖直方向的调节。

所述图像采集单元设于直线电机3上，所述图像采集单元包括大视野CCD工业相机15、小视野CCD工业相机16和光源17，所述大视野CCD工业相机15通过第一连接片18与直线电机3连接，所述小视野CCD工业相机16和光源17通过第二连接片19和直线电机3连接，所述小视野CCD工业相机16设于大视野CCD工业相机15右侧，所述光源17设于大视野CCD工业相机15左侧，所述直线电机3驱动图像采集单元沿高度方向运动，所述大视野CCD工业相机15用于对待测电机端盖进行定位，所述小视野CCD工业相机16用于待测电机端盖轮廓信息的采集。所述大视野CCD工业相机15和小视野CCD工业相机16均为单目相机，作为替换，也可以将大视野CCD工业相机15和小视野CCD工业相机16统一替换为双目相机***或者深度三维相机。通过直线电机3、第一直线电机模组4和第二直线电机模组5驱动端盖安装基座14在水平方向和竖直方向移动，直线电机3驱动大视野CCD工业相机15和小视野CCD工业相机16在高度方向移动，大视野CCD工业相机15对待测电机端盖特征进行预定位，保证数据采集的有效性，小视野CCD工业相机16采集零件图像数据，实现先定位后扫描采集的测量顺序，从而优化数据采集的效率。这样实现了非接触式的测量，同时相机定位相比于人工测量可以得到更快更准确的反馈。采集到的图像数据，一方面可以通过特征提取，获取待测电机端盖各个特征的基本尺寸以及端盖上孔的定位尺寸，轴孔的同心度偏差等，也可以将采集到的图像信息用于端盖表面的缺陷检测。端盖特征提取一般利用最小二乘法和三点法，对直线特征和圆特征进行拟合，获取尺寸数据；缺陷检测主要针对端盖表面的粗大毛刺，铸造问题等进行鉴别。图像采集单元采集到的数据，不仅可以实现待测电机端盖基本外形尺寸和孔的定位尺寸的测量，同时也为待测电机端盖尺寸测量和误差分析提供一种手段，极大地优化了待测电机端盖研发的工序；此外，本装置在满足电机端盖尺寸测量需求的同时，利用获取的图像信息，还可以用于电机端盖表面质量检测和缺陷检测。

所述控制单元分别与直线电机3、第一直线电机模组4、第二直线电机模组5、大视野CCD工业相机15、小视野CCD工业相机16和光源17之间电气连接。所述大视野CCD工业相机15、小视野CCD工业相机16通过编码器与控制单元之间通信连接。

本实用新型的工作过程如下：

1)利用棋盘格标定板对大视野CCD工业相机15、小视野CCD工业相机16和光源17进行标定、校准；

2)将待测电机端盖放入端盖安装基座14上；

3)控制单元控制驱动单元和图像采集单元，打开控制单元，控制单元分别与直线电机3、第一直线电机模组4、第二直线电机模组5、大视野CCD工业相机15、小视野CCD工业相机16和光源17之间电气连接，控制单元控制直线电机3驱动大视野CCD工业相机15、小视野CCD工业相机16沿着高度方向移动实现大视野CCD工业相机15、小视野CCD工业相机16的调焦，控制单元控制第一直线电机模组4和第二直线电机模组5带动端盖安装基座14和待测电机端盖沿着水平和竖直方向移动；通过调节大视野CCD工业相机15、小视野CCD工业相机16与待测电机端盖的相对位置，获取待测电机端盖的二维图像参数，通过相机标定参数转化为实际的坐标数据与尺寸数据，从而实现待测电机端盖基本尺寸与端盖上孔径的定位尺寸的自动测量；

4)采集到的图像信息，通过图像滤波、增强、轮廓拟合等处理手段处理，实现对待测电机端盖基本尺寸和端盖上孔的定位坐标数据的采集。采集到的图像数据，一方面可以通过特征提取获取端盖各个特征的基本尺寸以及端盖上孔的定位尺寸，轴孔的同心度偏差等，也可以将采集到的图像信息用于端盖表面的缺陷检测。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，依然可以对实施方式进行更改，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于图像识别的电机端盖尺寸测量装置，其特征在于：包括底座(1)、支撑臂(2)、驱动单元、图像采集单元和控制单元；

所述底座(1)呈矩形板状结构，所述支撑臂(2)设于底座(1)上表面后侧，所述支撑臂(2)呈门拱形结构，所述支撑臂(2)一端与底座(1)上表面后侧固定连接，所述支撑臂(2)另一端侧壁与驱动单元固定连接；

所述驱动单元包括设于支撑臂(2)另一端侧壁上的直线电机(3)和设于底座(1)上表面的第一直线电机模组(4)和第二直线电机模组(5)，所述第一直线电机模组(4)的结构与第二直线电机模组(5)的结构相同，所述第一直线电机模组(4)和第二直线电机模组(5)相互垂直；

所述第一直线电机模组(4)设于连接底座(6)右侧壁，所述连接底座(6)设于底座(1)上表面左部，所述第一直线电机模组(4)包括基座(7)、电机(8)、丝杆(9)、滑轨(10)、滑块(11)和第一工作台(12)，所述基座(7)与连接底座(6)固定连接，所述电机(8)与丝杆(9)设于基座(7)上，所述电机(8)的输出轴与丝杆(9)固定连接，所述基座(7)上位于丝杆(9)两侧设有相互平行的滑轨(10)，所述滑轨(10)上设有沿滑轨(10)往复运动的滑块(11)，所述滑块(11)与第一工作台(12)固定连接，所述第一工作台(12)与第二直线电机模组(5)固定连接，所述第二直线电机模组(5)的滑块(11)与第二工作台(13)固定连接，所述第二工作台(13)与端盖安装基座(14)固定连接，所述端盖安装基座(14)用于放置待测电机端盖；所述第一直线电机模组(4)的电机(8)驱动第一工作台(12)沿着滑轨(10)竖直方向移动，所述第二直线电机模组(5)的电机(8)驱动第二工作台(13)沿着滑轨(10)水平方向移动；

所述图像采集单元设于直线电机(3)上，所述图像采集单元包括大视野CCD工业相机(15)、小视野CCD工业相机(16)和光源(17)，所述大视野CCD工业相机(15)通过第一连接片(18)与直线电机(3)连接，所述小视野CCD工业相机(16)和光源(17)通过第二连接片(19)和直线电机(3)连接，所述小视野CCD工业相机(16)设于大视野CCD工业相机(15)右侧，所述光源(17)设于大视野CCD工业相机(15)左侧，所述直线电机(3)驱动图像采集单元沿高度方向运动；

所述控制单元分别与直线电机(3)、第一直线电机模组(4)、第二直线电机模组(5)、大视野CCD工业相机(15)、小视野CCD工业相机(16)和光源(17)之间电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的电机端盖尺寸测量装置，其特征在于：所述底座(1)下表面四周设有隔振支撑垫(20)，所述隔振支撑垫(20)与底座(1)通过螺栓连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的电机端盖尺寸测量装置，其特征在于：所述基座(7)与底座(1)之间设有空隙。

4.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的电机端盖尺寸测量装置，其特征在于：所述大视野CCD工业相机(15)用于定位，所述小视野CCD工业相机(16)用于轮廓信息的采集。

5.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的电机端盖尺寸测量装置，其特征在于：所述大视野CCD工业相机(15)和小视野CCD工业相机(16)均为单目相机。

6.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的电机端盖尺寸测量装置，其特征在于：所述大视野CCD工业相机(15)、小视野CCD工业相机(16)通过编码器与控制单元之间通信连接。