本發(fā)明涉及檢測技術(shù)，具體為一種金屬彎管橢圓度檢測裝置。

背景技術(shù)：

1、在當前的一些高精度使用場景中，對彎管的精度要求非常高，這直接關(guān)系到產(chǎn)品的整體質(zhì)量和輸送性能。針對這一需求，對彎管進行精確掃描以確保其性能精度符合標準顯得尤為重要。

2、目前的非接觸式測量和三維掃描技術(shù)在對彎管進行橢圓度測量的過程中，對彎管的彎曲路徑追蹤不準確，最終導(dǎo)致測量精度較差的問題。其次，在對彎管掃描的過程中，首先需要對彎管的彎曲段中心以及截面中心進行定位，目前的裝置定位尚不夠精準。最后，在對彎管的橢圓度進行測量時，測量精度不高，測量誤差較大。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、（一）解決的技術(shù)問題

2、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種金屬彎管橢圓度檢測裝置，具備對彎管的彎曲路徑追蹤準確，對彎管的彎曲段中心以及截面中心定位精準以及測量精度高、誤差小的優(yōu)點，解決了目前的非接觸式測量和三維掃描技術(shù)在對彎管進行測量的過程中，對彎管的彎曲路徑追蹤不準確，最終導(dǎo)致測量精度較差的問題。其次，在對彎管掃描的過程中，首先需要對彎管的彎曲段中心以及截面中心進行定位，目前的裝置定位尚不夠精準。最后，在對彎管的橢圓度進行測量時，測量精度不高，測量誤差較大的問題。

3、（二）技術(shù)方案

4、為實現(xiàn)上述對彎管的彎曲路徑追蹤準確，對彎管的彎曲段中心以及截面中心定位精準以及測量精度高、誤差小的目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種金屬彎管橢圓度檢測裝置，包括框架，所述框架的頂部設(shè)置有夾具，所述夾具之間夾持有彎管，所述框架的頂部還設(shè)置有攝像頭一運動平臺，所述攝像頭一運動平臺用于拍取彎管彎曲段俯視角度圖像，所述框架上還設(shè)置有攝像頭二運動平臺，所述攝像頭二運動平臺用于拍取定位后的彎管直線段側(cè)視角度截面，所述框架的底部安裝有xy運動平臺，所述xy運動平臺上設(shè)置有旋轉(zhuǎn)平臺，所述xy運動平臺控制旋轉(zhuǎn)平臺在x-y平面內(nèi)移動，使得旋轉(zhuǎn)平臺中心與彎管彎曲段中心重合，所述旋轉(zhuǎn)平臺上設(shè)置有xz運動平臺，所述xz運動平臺上設(shè)置有環(huán)形檢測器，所述xz運動平臺驅(qū)動環(huán)形檢測器中心與彎管截面中心重合，所述旋轉(zhuǎn)平臺帶動xz運動平臺上的環(huán)形檢測器間歇性繞著彎管彎曲段旋轉(zhuǎn)，所述環(huán)形檢測器用于環(huán)繞彎管并隨著彎管彎曲段間歇式前進進行橢圓度檢測。

5、優(yōu)選的，所述xy運動平臺包括有直線運動模塊一，所述直線運動模塊一包括有基座一，所述基座一上設(shè)置有第一螺紋孔二，所述基座一通過第一螺紋孔二固定安裝在底板上，所述基座一上設(shè)置有電機安裝座一和第一螺紋孔一，所述電機安裝座一和第一螺紋孔一上安裝有伺服電機一，所述伺服電機一上設(shè)置有聯(lián)軸器一，所述伺服電機一通過聯(lián)軸器一連接有滾珠絲桿一，所述滾珠絲桿一上安裝有絲桿螺母一，所述滾珠絲桿一的兩端分別安裝有前軸承座一和后軸承座一，所述前軸承座一和后軸承座一分別通過第一螺紋孔三和第一螺紋孔五固定安裝在基座一上，所述基座一的兩側(cè)還分別設(shè)置有線性滑軌一，所述線性滑軌一上設(shè)置有第一螺紋孔四，所述線性滑軌一通過第一螺紋孔四固定安裝在基座一上，每條線性滑軌一上安裝有兩個滑塊一；所述直線運動模塊一上安裝有垂直于直線運動模塊一的直線運動模塊二，所述直線運動模塊二包括有基座二，所述絲桿螺母一上設(shè)置有第一螺紋孔七，所述滑塊一上設(shè)置有第一螺紋孔六，所述基座二固定安裝在絲桿螺母一和滑塊一上，所述基座二上設(shè)置有電機安裝座二和第一螺紋孔十一，所述電機安裝座二和第一螺紋孔十一上安裝有伺服電機二，所述伺服電機二上設(shè)置有聯(lián)軸器二，所述伺服電機二通過聯(lián)軸器二連接有滾珠絲桿二，所述滾珠絲桿二上安裝有絲桿螺母二，所述滾珠絲桿二的兩端分別安裝有前軸承座二和后軸承座二，所述前軸承座二和后軸承座二分別通過第一螺紋孔十二和第一螺紋孔十三固定安裝在基座二上，所述基座二的兩側(cè)還分別設(shè)置有線性滑軌二，所述線性滑軌二上設(shè)置有第一螺紋孔十，所述線性滑軌二通過第一螺紋孔十固定安裝在基座二上，每條線性滑軌二上安裝有兩個滑塊二；所述直線運動模塊二上還安裝有工作臺，所述工作臺上設(shè)置有第一螺紋孔八和第一螺紋孔九，所述絲桿螺母二上設(shè)置有第一螺紋孔十四，所述工作臺通過第一螺紋孔八、第一螺紋孔九和第一螺紋孔十四固定安裝在絲桿螺母二和滑塊二上。

6、優(yōu)選的，所述旋轉(zhuǎn)平臺包括有底座，所述底座固定安裝在工作臺上，所述底座內(nèi)部設(shè)置有電機安裝座三，所述電機安裝座三上安裝有伺服電機三，所述底座上還安裝有止推軸承，所述底座上方通過止推軸承固定安裝有上外殼，所述上外殼的內(nèi)側(cè)環(huán)面上設(shè)置有齒，所述底座和上外殼內(nèi)還安裝有固定桿，所述固定桿為l形，所述固定桿上設(shè)置有第二螺紋孔二和第二螺紋孔三，所述固定桿通過第二螺紋孔三固定連接在底座上，所述第二螺紋孔二上分別安裝有旋轉(zhuǎn)軸一和旋轉(zhuǎn)軸二，所述旋轉(zhuǎn)軸一和旋轉(zhuǎn)軸二上分別安裝有外齒輪一和外齒輪二，所述外齒輪一和外齒輪二相互嚙合，所述外齒輪一與上外殼的內(nèi)齒相互嚙合，所述伺服電機三上安裝有不完全齒，所述不完全齒與外齒輪二相互嚙合，所述上外殼上蓋合有頂蓋，所述上外殼和頂蓋固定連接；所述不完全齒上的齒的數(shù)量為10個；所述上外殼的內(nèi)側(cè)環(huán)面上設(shè)置的齒的數(shù)量為360個。

7、優(yōu)選的，所述xz運動平臺包括有直線運動模塊三和直線運動模塊四，所述直線運動模塊三包括有基座三，所述基座三上設(shè)置有第三螺紋孔一，所述基座三通過第三螺紋孔一安裝在旋轉(zhuǎn)平臺上，所述基座三上設(shè)置有電機安裝座四，所述電機安裝座四上安裝有伺服電機四，所述伺服電機四上設(shè)置有聯(lián)軸器三，所述伺服電機四通過聯(lián)軸器三連接有滾珠絲桿三，所述滾珠絲桿三的前后兩端分別安裝在前軸承座三和后軸承座三上，所述前軸承座三和后軸承座三分別通過第三螺紋孔二和第三螺紋孔四固定安裝在基座三上，所述滾珠絲桿三上設(shè)置有絲桿螺母三，所述基座三兩側(cè)設(shè)置有線性滑軌三，所述線性滑軌三上設(shè)置有第三螺紋孔三，所述線性滑軌三通過第三螺紋孔三固定安裝在基座三的兩側(cè)，每個線性滑軌三上安裝有滑塊三，所述滑塊三上設(shè)置有第三螺紋孔五，所述絲桿螺母三上設(shè)置有第三螺紋孔六；所述直線運動模塊四包括有基座四，所述基座四通過第三螺紋孔五和第三螺紋孔六固定安裝在滑塊三和絲桿螺母三上，所述基座四上設(shè)置有電機安裝座五，所述電機安裝座五上安裝有伺服電機五，所述伺服電機五上設(shè)置有聯(lián)軸器四，所述伺服電機五通過聯(lián)軸器四連接有滾珠絲桿四，所述滾珠絲桿四上安裝有絲桿螺母四，所述絲桿螺母四上設(shè)置有滑塊四，所述滾珠絲桿四的前后兩端分別安裝在前軸承座四和后軸承座四上，所述前軸承座四和后軸承座四分別通過第四螺紋孔一和第四螺紋孔三固定安裝在基座四上，所述前軸承座四和后軸承座四之間設(shè)置有兩個直線導(dǎo)軌一，所述滑塊四上設(shè)置有第四螺紋孔四，所述滑塊四通過第四螺紋孔四固定安裝有功能桿，所述功能桿遠離滑塊四的一端設(shè)置有電機安裝座六，所述電機安裝座六上設(shè)置有第四螺紋孔六，所述電機安裝座六通過第四螺紋孔六固定安裝在功能桿上，所述電機安裝座六上還設(shè)置有第四螺紋孔五和安裝孔一；所述功能桿上設(shè)置有卡槽，所述卡槽的兩側(cè)設(shè)置有第四螺紋孔二。

8、優(yōu)選的，所述環(huán)形檢測器包括有伺服電機六和外環(huán)，所述伺服電機六通過第四螺紋孔五和安裝孔一安裝在電機安裝座六上，所述外環(huán)上設(shè)置有安裝板，所述外環(huán)通過安裝板和第四螺紋孔二固定安裝在卡槽中，所述伺服電機六上設(shè)置有錐齒輪，所述外環(huán)的內(nèi)部設(shè)置有凹滾道，所述凹滾道內(nèi)安裝有內(nèi)環(huán)，所述內(nèi)環(huán)上設(shè)置有凸?jié)L道，所述凹滾道和凸?jié)L道相互配合連接，所述內(nèi)環(huán)的一側(cè)設(shè)置有齒，所述錐齒輪與內(nèi)環(huán)一側(cè)設(shè)置的齒相互嚙合，所述內(nèi)環(huán)的內(nèi)側(cè)設(shè)置有兩個相距180°的安裝孔二，所述安裝孔二上安裝有激光位移傳感器；所述外環(huán)和內(nèi)環(huán)的弧度相等且均大于180°。

9、優(yōu)選的，所述攝像頭一運動平臺倒置固定安裝在頂部安裝座的下方，所述攝像頭一運動平臺包括有工業(yè)攝像頭一，所述攝像頭一運動平臺結(jié)構(gòu)與xy運動平臺相同。

10、優(yōu)選的，所述攝像頭二運動平臺包括有前軸承座五和后軸承座五，所述前軸承座五上設(shè)置有第六螺紋孔一，所述后軸承座五上設(shè)置有第六螺紋孔三，所述前軸承座五和后軸承座五分別通過第六螺紋孔一和第六螺紋孔三固定安裝在安裝柱一上，所述前軸承座五和后軸承座五之間設(shè)置有滾珠絲桿五，所述滾珠絲桿五上安裝有絲桿螺母五，所述滾珠絲桿五通過聯(lián)軸器五與伺服電機七相互連接，所述前軸承座五和后軸承座五之間還設(shè)置有直線導(dǎo)軌二，所述絲桿螺母五上設(shè)置有滑塊五，所述滑塊五上設(shè)置有工業(yè)攝像頭二，所述工業(yè)攝像頭二上設(shè)置有第六螺紋孔二，所述工業(yè)攝像頭二通過第六螺紋孔二固定安裝在滑塊五上。

11、優(yōu)選的，所述夾具包括有線性滑軌四，所述線性滑軌四上設(shè)置有第七螺紋孔一，所述線性滑軌四通過第七螺紋孔一固定安裝在頂架上，所述線性滑軌四遠離頂架的一端設(shè)置有固定v型塊，所述線性滑軌四之間還設(shè)置有氣液急速缸，所述氣液急速缸上設(shè)置有第七螺紋孔二和第七螺紋孔三，所述氣液急速缸通過第七螺紋孔二固定安裝在安裝柱二上，所述氣液急速缸通過第七螺紋孔三固定連接有v型滑塊，所述v型滑塊能在線性滑軌四上滑動。

12、優(yōu)選的，所述框架包括有頂架，所述頂架的四個角上設(shè)置有豎直向下的四條支撐柱，四條支撐柱的下部之間設(shè)置有底板，所述頂架上設(shè)置有頂部安裝座，所述頂架上還設(shè)置有向框架內(nèi)部延伸的安裝柱一和安裝柱二，所述安裝柱二的數(shù)量為兩個。

13、（三）有益效果

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種金屬彎管橢圓度檢測裝置，具備以下有益效果：

15、該金屬彎管橢圓度檢測裝置，通過xy運動平臺、旋轉(zhuǎn)平臺、xz運動平臺、環(huán)形檢測器、攝像頭一運動平臺、攝像頭二運動平臺、夾具和框架的相互配合使用。首先通過夾具將彎管夾持住，人工將彎管放置在兩個夾具的下端固定v型塊上，然后由人工控制氣液穩(wěn)速缸帶動上端的v型滑塊，夾緊彎管，使之保持水平且固定。通過更換v型滑塊和固定v型塊，該裝置可以測量不同外徑的彎管。該裝置可檢測的彎管類型：外徑20~90mm、彎曲角度為90°、彎曲半徑320~420mm。

16、當彎管夾持完畢之后，手動控制工業(yè)攝像頭一運動至彎管彎曲段中間部分的上方（確保從正上方拍攝彎管，為后續(xù)提高彎曲中心坐標的精確度做保障）。然后由工業(yè)攝像頭一拍取定位后的彎管，生成彎管圖像，由計算機計算出彎管的彎曲中心（可多拍幾張，計算平均值，提高精度），確定彎曲中心在工業(yè)攝像頭一坐標系下的坐標。工業(yè)攝像頭一坐標系與裝置機械坐標系的絕對位置和相對位置固定，所以可以計算出彎曲中心在裝置機械坐標系下的坐標。由計算機計算出將旋轉(zhuǎn)平臺中心移動至彎管的彎曲中心所需要進行的位移，由xy運動平臺控制系統(tǒng)控制旋轉(zhuǎn)平臺中心在x-y坐標平面內(nèi)移動。最終使旋轉(zhuǎn)平臺中心與彎管的彎曲中心重合。

17、當旋轉(zhuǎn)平臺中心與彎管的彎曲中心重合之后，先由人工控制攝像頭二運動平臺，使工業(yè)攝像頭二移動至大致正對彎管直線段截面的位置。由工業(yè)攝像頭二拍取定位后的彎管直線段截面，生成彎管直線段截面圖像，由計算機計算出彎管直線段截面的中心位置（可多拍幾張，計算平均值，提高精度），然后確定直線段截面的中心在工業(yè)攝像頭二坐標系下的坐標。工業(yè)攝像頭二坐標系與裝置機械坐標系的絕對位置和相對位置固定，所以可以計算出彎管截面中心在裝置機械坐標系下的坐標。隨后，環(huán)形檢測器的中心在裝置機械坐標系下有一新的位置坐標。由計算機計算出將環(huán)形檢測器中心移動至彎管截面的中心所需要進行的位移，由xz運動平臺控制系統(tǒng)控制環(huán)形檢測中心在x-z坐標平面內(nèi)移動。最終使環(huán)形檢測器中心與彎管截面的中心重合。

18、當環(huán)形檢測器中心與彎管截面的中心重合后。帶有兩個激光位移傳感器的內(nèi)環(huán)順時針旋轉(zhuǎn)180°，兩個激光位移傳感器連接的直線經(jīng)過環(huán)形檢測器的中心，做旋轉(zhuǎn)運動時的路徑構(gòu)成直徑為d的圓1。兩個激光位移傳感器檢測激光發(fā)射源到彎管表面的距離s，每隔0.1°進行一次采樣，每個傳感器檢測1800個數(shù)據(jù)，一共采集3600個數(shù)據(jù)。將1800對數(shù)據(jù)分別對應(yīng)相加，獲得1800個數(shù)據(jù)。取出其中最大的數(shù)據(jù)p和最小的數(shù)據(jù)q，即可求出某一測量角度的彎管彎曲段最大外徑dmax＝d-q，最小外徑dmin＝d-p。截面橢圓度φ=（dmax-dmin）/d0，d0為管材原始外徑。

19、之后旋轉(zhuǎn)平臺旋轉(zhuǎn)10°。伺服電機三運轉(zhuǎn)，帶動不完全齒旋轉(zhuǎn)，每當不完全齒旋轉(zhuǎn)360°，不完全齒上的10個齒就會帶動外齒輪二旋轉(zhuǎn)，進而帶動外齒輪一旋轉(zhuǎn)，最終帶動上外殼旋轉(zhuǎn)10個齒，由于上外殼內(nèi)部設(shè)置有360個齒因此，不完全齒旋轉(zhuǎn)360°上外殼就會旋轉(zhuǎn)10°。上外殼帶動頂蓋旋轉(zhuǎn)，而頂蓋帶動其上的xz運動平臺以及環(huán)形檢測器旋轉(zhuǎn)，環(huán)形檢測器在旋轉(zhuǎn)的過程中，沿著彎管的彎曲軌跡間歇式前進，確保環(huán)形檢測器每次對彎管進行充分的掃描和測量。

20、然后內(nèi)環(huán)逆時針旋轉(zhuǎn)180°，之后旋轉(zhuǎn)平臺旋轉(zhuǎn)10°（此處以每隔10°測量一個截面橢圓度為例。如有其他測量要求，調(diào)節(jié)控制旋轉(zhuǎn)平臺的旋轉(zhuǎn)角度，從而調(diào)節(jié)環(huán)形檢測器的測量位置即可。）；內(nèi)環(huán)順時針旋轉(zhuǎn)180°，如此進行循環(huán)。直到旋轉(zhuǎn)平臺旋轉(zhuǎn)90°后停止。測量完畢之后，取下彎管，對裝置進行復(fù)位。

21、從而到達了對彎管的彎曲路徑追蹤準確，對彎管的彎曲段中心以及截面中心定位精準以及測量精度高、誤差小的效果。