一种万向轴及法兰盘划痕检测装置及方法与流程

本发明涉及精密机械零件表面缺陷检测，具体涉及一种万向轴及法兰盘划痕检测装置及方法。

背景技术：

1、万向轴与法兰盘为传动系统核心承重连接件，其表面划痕，尤其是万向节叉配合面、法兰盘密封端面及螺栓孔边缘的划痕，极易导致应力集中、密封失效及传动精度下降，严重影响设备运行稳定性。现有检测方式多依赖人工目视或手持检测设备，存在检测效率低、细微划痕漏检率高、检测结果主观性强等问题，无法满足批量精密制造的检测需求。因此，现有技术中亟需一种新的方案来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明解决了现有技术对万向轴及法兰盘表面细微划痕检测时，无法同时兼顾大范围全域覆盖和局部高精度测量的问题。

2、一种万向轴及法兰盘划痕检测装置，包括：

3、设备固定平台；

4、七轴水平扩展移动机，固定在所述设备固定平台上；

5、六轴协作机器人，设置在所述七轴水平扩展移动机上;

6、所述七轴水平扩展移动机用于带动所述六轴协作机器人水平移动；

7、二维视觉相机，设置在所述六轴协作机器人上，用于获取被测零件表面的二维图像，实现划痕区域的定位；3d蓝光线激光测量仪，设置在所述六轴协作机器人上，用于对定位的所述划痕区域进行扫描，获取划痕高分辨率灰度图像；

8、夹具，设置在所述设备固定平台上，用于固定被测的零件，所述零件为万向轴或法兰盘；

9、计算机，分别与所述二维视觉相机、所述3d蓝光线激光测量仪、所述六轴协作机器人和所述七轴水平扩展移动机通信连接，所述计算机用于控制扫描路径、处理图像与三维形貌数据，并计算划痕尺寸。

10、所述二维视觉相机为立体视觉传感器，用于通过多视角图像增强划痕定位的可靠性。

11、还包括机器人控制器，连接于所述六轴协作机器人的控制系统，用于手动示教与应急操控。

12、所述计算机内置有预设的万向轴和法兰盘标准的模板，用于对各检测子区域进行模板匹配定位。

13、一种万向轴及法兰盘划痕的检测方法，基于上述的万向轴及法兰盘划痕检测装置，包括以下步骤：

14、步骤一、将被测的零件固定在所述夹具上；

15、步骤二、根据所述零件类型调用预设检测程序，控制六轴协作机器人、七轴水平扩展移动机及二维视觉相机移动至初始检测位置；

16、步骤三、启动扫描程序，由七轴水平扩展移动机带动二维视觉相机沿预设路径运动，对所述零件表面进行扫描，确定划痕区域；

17、步骤四、用3d蓝光线激光测量仪采集划痕高分辨率灰度图像，并执行预处理流程，所述预处理包括滤波去噪、对比度增强、阈值分割及畸变校正；

18、步骤五、对预处理后的图像执行特征提取与识别，包括边缘检测、灰度突变特征提取、形态学运算及基于零件结构特性的二次筛选，标记出划痕候选区域；

19、步骤六、基于计算机内置的模板匹配定位各检测子区域，选取无缺陷部位拟合基准平面或曲面，然后对确认的划痕区域进行参数计算，包括尺寸计算和位置标定，并对照预设合格阈值判定零件合格与否，自动生成检测报告。

20、所述步骤三中：

21、若所述零件为万向轴，采用多工位分步扫描，依次扫描十字轴轴颈、万向节叉内孔及边缘，扫描路径贴合曲面轮廓，采样频率100hz，采样间距0.05mm；

22、若所述零件为法兰盘，采用环形阵列扫描何端面全覆盖扫描，先沿螺栓孔内壁环形扫描，再对端面及密封槽进行网格全覆盖扫描。

23、所述步骤四中的预处理流程具体包括：

24、采用高斯滤波算法消除激光扫描噪声与环境光干扰，滤波核尺寸为5×5；

25、进行灰度化与对比度增强，采用直方图均衡化算法；

26、基于自适应otsu阈值分割剔除背景区域，保留零件有效检测区域；

27、对曲面图像进行畸变校正，修正万向轴曲面扫描导致的图像拉伸偏差。

28、所述步骤五中的特征提取与识别具体包括：

29、采用canny边缘检测算法提取区域边缘轮廓，设定梯度阈值高200、低80；

30、提取灰度突变特征，当局部区域像素灰度差超过30个灰度级，且满足连续延伸长度≥3个像素、宽度≤5个像素的形态特征，标记为划痕候选区域；

31、执行形态学运算，先腐蚀后膨胀，结构元素为3×3，剔除孤立噪声点、表面纹理及杂质形成的伪缺陷；

32、结合零件结构特性二次筛选，排除万向轴叉体边缘圆角、法兰盘螺栓孔倒角等正常结构导致的误判。

33、所述步骤六中：基于所述模板匹配算法精准定位各检测子区域，其中万向轴定位十字轴轴心、万向节叉配合面边界，法兰盘定位密封槽中心线、螺栓孔中心及端面边缘；

34、选取各区域无缺陷部位的像素点，采样点数≥50个，通过最小二乘法拟合基准平面或曲面，抵消工装定位偏差；

35、划痕参数计算中：长度和宽度基于像素换算系数0.001mm/像素，深度计算采用公式：划痕深度 = 灰度差值 × 像素尺寸 × 扫描仪精度修正系数0.998；

36、对照预设合格阈值判定结果，若划痕尺寸超标则判定为不合格，系统标记缺陷并生成包含划痕参数、位置及图像截图的检测报告。

37、本发明的有益效果：本发明避免了人工目视的主观性误差，兼容万向轴、法兰盘两类不同结构零件的检测，降低设备投入成本。通过基准拟合校准与多重伪缺陷剔除机制，结合canny边缘检测、形态学运算和零件结构特性二次筛选，漏检率与误检率极低，检测结果可追溯。融合二维视觉的大范围快速定位与3d线激光的微观形貌测量，能够同时获取划痕的宏观位置分布与微观深度形貌，实现“既见全域、又察细微”的检测能力。针对万向轴曲面与法兰盘端面的差异化几何特征，具备曲率变化区域的稳定提取能力，通过畸变校正、基准曲面拟合等手段，有效消除离焦、飞溅及装夹偏摆带来的测量误差。

1.一种万向轴及法兰盘划痕检测装置，其特征是，该装置包括：

2.根据权利要求1所述的万向轴及法兰盘划痕检测装置，其特征在于，所述二维视觉相机（2）为立体视觉传感器，用于通过多视角图像增强划痕定位的可靠性。

3.根据权利要求1所述的万向轴及法兰盘划痕检测装置，其特征在于，还包括机器人控制器（7），连接于所述六轴协作机器人（1）的控制系统，用于手动示教与应急操控。

4.根据权利要求1所述的万向轴及法兰盘划痕检测装置，其特征在于，所述计算机（5）内置有预设的万向轴和法兰盘标准的模板，用于对各检测子区域进行模板匹配定位。

5.一种万向轴及法兰盘划痕的检测方法，基于权利要求1至4任一项所述的万向轴及法兰盘划痕检测装置，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的万向轴及法兰盘划痕的检测方法，其特征在于，所述步骤三中：

7.根据权利要求6所述的万向轴及法兰盘划痕的检测方法，其特征在于，所述步骤四中的预处理流程具体包括：

8.根据权利要求6所述的万向轴及法兰盘划痕的检测方法，其特征在于，所述步骤五中的特征提取与识别具体包括：

9.根据权利要求6所述的万向轴及法兰盘划痕的检测方法，其特征在于，所述步骤六中：基于所述模板匹配算法精准定位各检测子区域，其中万向轴定位十字轴轴心、万向节叉配合面边界，法兰盘定位密封槽中心线、螺栓孔中心及端面边缘；