[發(fā)明專利]基于線結(jié)構(gòu)光檢測法的深孔內(nèi)壁幾何結(jié)構(gòu)檢測機(jī)器人系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2020-09-13
• 公開（公告）號: CN112082504B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張煌;伍桂華;沈興全;辛志杰;秦皓;崔帥
• 申請（專利權(quán)）人: 中北大學(xué)
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01B11/00;B62D57/02
• 代理公司: 太原晉科知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

本發(fā)明基于線結(jié)構(gòu)光檢測法的深孔內(nèi)壁幾何結(jié)構(gòu)檢測機(jī)器人系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)仿生蠕動、自動平穩(wěn)往返于螺旋凹槽深孔類工件，并能在行進(jìn)的時候按不同要求控制旋轉(zhuǎn)的檢測頭轉(zhuǎn)速，利用線結(jié)構(gòu)光檢測原理，即結(jié)構(gòu)光控制器發(fā)出結(jié)構(gòu)光束投到螺旋凹槽孔壁，光束受到內(nèi)壁表面螺旋凹槽影響被調(diào)制成變形的結(jié)構(gòu)光光束，經(jīng)平面鏡反射后被對應(yīng)CCD相機(jī)采集，可以檢測獲取復(fù)雜孔壁完整的形貌數(shù)據(jù)，該檢測方法不受工件形狀、材料、電磁和振動等因素的影響。本發(fā)明結(jié)構(gòu)獨(dú)特，是針對螺旋凹槽深孔工件內(nèi)壁幾何結(jié)構(gòu)檢測這一難題而提出，結(jié)合高效的線結(jié)構(gòu)光檢測原理與智能化的檢測設(shè)備，對提升螺旋凹槽深孔工件內(nèi)壁幾何結(jié)構(gòu)檢測的智能化、自動化、精確化程度具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明基于線結(jié)構(gòu)光檢測法的深孔內(nèi)壁幾何結(jié)構(gòu)檢測機(jī)器人系統(tǒng)，屬于智能檢測裝備系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

深孔加工是裝備制造業(yè)的一個重要分支，其廣泛應(yīng)用于軍工、航空航天、交通運(yùn)輸、機(jī)床、汽車、能源采掘等領(lǐng)域。由于深孔工件的特殊功能，深孔工件常常成為決定產(chǎn)品質(zhì)量和效益的關(guān)鍵件。現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品對功能、結(jié)構(gòu)方面的要求越來越高，深孔工件的加工也不斷向著高精度的方向發(fā)展，才能滿足使用要求。深孔工件有著長徑比大、空間受限的特點(diǎn)，通常在進(jìn)行檢測時，僅僅依靠經(jīng)驗(yàn)或易檢測部分的數(shù)據(jù)，其檢測效率低、檢測精度差，數(shù)據(jù)可信度不高。尤其在檢測螺旋凹槽結(jié)構(gòu)的深孔工件時，由于長徑比大且內(nèi)壁結(jié)構(gòu)復(fù)雜。如身管內(nèi)壁就有復(fù)雜的螺旋凹槽結(jié)構(gòu)，用來保證炮彈飛行的穩(wěn)定性，所以其幾何結(jié)構(gòu)的參數(shù)非常重要，不可以出現(xiàn)較大的誤差。而螺旋凹槽為立體結(jié)構(gòu)，存在高度差，檢測參數(shù)多，檢測數(shù)據(jù)大，檢測難度高，難以獲得準(zhǔn)確的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)。傳統(tǒng)接觸式測量法效率低、檢測過程復(fù)雜，易受到孔壁形狀復(fù)雜程度干擾，導(dǎo)致檢測誤差大，不能獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)來判斷加工是否達(dá)到要求或工件能否繼續(xù)正常工作。而非接觸式測量法排除了對工件接觸測量時復(fù)雜形貌的干擾，還有著檢測安全性高、測量速度快的優(yōu)點(diǎn)。常用的非接觸式測量如基于電渦流、超聲波和線結(jié)構(gòu)光等的測量，前兩者分別利用感應(yīng)電流、超聲波檢測的原理，但針對螺旋凹槽深孔工件測量時精度不高，受復(fù)雜孔壁結(jié)構(gòu)影響較大，且凹槽檢測時會產(chǎn)生干擾，數(shù)據(jù)采集和處理存在無法避免的誤差，因此很難完成對螺旋凹槽深孔工件內(nèi)壁幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)的高精度測量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種基于線結(jié)構(gòu)光檢測法的深孔內(nèi)壁幾何結(jié)構(gòu)檢測機(jī)器人系統(tǒng)，解決目前螺旋凹槽深孔工件內(nèi)壁幾何結(jié)構(gòu)難以進(jìn)行檢測、檢測不準(zhǔn)確的狀況。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于線結(jié)構(gòu)光檢測法的深孔內(nèi)壁幾何結(jié)構(gòu)檢測機(jī)器人系統(tǒng)，包括從頭到尾依序固定連接的檢測頭、旋轉(zhuǎn)支撐座組件、前支撐架、前段支撐機(jī)械足、支撐板、中段支撐機(jī)械足、電動推桿、尾支撐架和尾支承機(jī)械足，

當(dāng)該機(jī)器人系統(tǒng)在深孔中時，檢測頭用于螺旋凹槽深孔工件內(nèi)壁幾何結(jié)構(gòu)的檢測；前段支撐機(jī)械足、中段支撐機(jī)械足和尾支承機(jī)械足用于沿深孔的徑向進(jìn)行頂緊或放松；電動推桿用于沿深孔的軸向進(jìn)行伸縮，帶動機(jī)器人前進(jìn)或后退。

進(jìn)一步的，所述檢測頭與所述旋轉(zhuǎn)支撐座組件螺栓連接，所述旋轉(zhuǎn)支撐座組件與所述前支撐架螺釘緊固連接，所述前段支撐機(jī)械足與所述前支撐架螺釘緊固連接，所述前支撐架與所述電動推桿的推桿端螺釘緊固連接，所述支撐板與所述電動推桿桿套前端螺釘緊固連接，所述中段支撐機(jī)械足與所述支撐板螺釘緊固連接，所述尾支撐架與所述電動推桿桿套尾端螺釘緊固連接，所述尾支承機(jī)械足與所述尾支撐架螺釘緊固連接。

進(jìn)一步的，所述檢測頭包括檢測頭本體、開關(guān)、控制模塊、通訊模塊、輸入模塊和檢測模塊，檢測頭本體的一端與所述旋轉(zhuǎn)支撐座組件可轉(zhuǎn)動連接；輸入模塊用于輸入數(shù)據(jù)；

控制模塊用于控制所述前段支撐機(jī)械足、所述中段支撐機(jī)械足和所述尾支承機(jī)械足伸縮長度，所述電動推桿的伸縮速率，所述檢測頭旋轉(zhuǎn)掃描的速率；

檢測模塊包括線結(jié)構(gòu)光檢測模塊，結(jié)構(gòu)光檢測模塊用于螺旋凹槽深孔工件內(nèi)壁幾何結(jié)構(gòu)的檢測。