一种钛钯合金棒材缺陷自动化检测装置及方法与流程

本发明涉及钛钯合金棒材缺陷检测，具体为一种钛钯合金棒材缺陷自动化检测装置及方法。

背景技术：

1、钛钯合金是一种耐蚀钛合金，通过在工业纯钛中添加微量贵金属钯（palladium，元素符号pd）制成，其具有优良的耐腐蚀性，用于在苛刻环境中制造高可靠性部件，主要应用在化工、海洋、医疗等领域；目前在制备时需要先制备柱形棒材用于运输及保存，同时便于下游用户进行车削、铣削、滚丝等工艺，自由地将一根棒材加工成复杂的螺栓、阀芯、轴、接头等最终零件；

2、成品的钛钯合金棒材表面易出现瑕疵，这是因为从铸锭到成品的整个制造链条，每一道工序的工艺失控，都会在表面留下特定的“疤痕”，也就是棒材表面的瑕疵，这类瑕疵若不及时检出提出，混在一批的棒材中会导致棒材成品质量下降，影响优良率，因此棒材出厂前的检测工序是必要的，在实际检测过程中，为了提高检测效率，通常会在棒材的输送机上安装驱动结构，使得棒材在移动的同时同步转动，确保工业相机可以充分积累棒材表面；然而对于大重量的棒材，需要在输送机上安装的驱动结构规格需要同步增大，例如安装的电机的输出功率需要足够大才能驱动棒材转动，因此需要在输送机上安装功率足够的电机；上述安装方案较为不便，且需要安装多组，对于质量较大的棒材安装的配套的驱动结构也会增大输送机的负载，基于此设计一种钛钯合金棒材缺陷自动化检测装置及方法。

技术实现思路

1、为了弥补现有技术的不足，解决背景技术中所提出的技术问题。

2、本发明通过以下技术方案予以实现：一种钛钯合金棒材缺陷自动化检测方法，其特征在于，包括输送模块、光学模块、图像采集与处理模块、分析与控制模块、检料模块；

3、输送模块：用于输送待检测的棒材，且控制棒材直线移动的同时保持自传；

4、光学模块：提供高角度同轴光源、双侧低角度线光源、圆顶光源；将棒材顶部照明保证图像采集的效果；

5、图像采集与处理模块：包括工业相机，用于抓拍高速运动的圆柱体棒材，并逐行扫描拼接成完整图像，构建棒材的三维模型；

6、分析与控制模块：基于构建的三维模型与标准棒材三维模型，比对出构建的三维模型，分析判断是否存在缺陷并输出评判信号；

7、检料模块：包括上下料机械手组件，用于将待检测的棒材基于输送模块上下料；接收分析与控制模块输出的评判信号，基于此信号对当前棒材分拣。

8、优选的，高角度同轴光源安装在工业相机镜头正下方，内部设置45度半透半反镜，能够将光线精确垂直照射在棒材顶部，形成光源亮场，色差、锈斑在亮场中“显暗”，压制正上方的镜面反光；

9、双侧低角度线光源安装在工业相机两侧且对称布置，且光平面与棒材表面切线呈5度-15度掠射，以低角度照射两侧曲面，形成光源暗场，划痕、裂纹在暗场中“发亮”，提升两侧缺陷对比度；

10、圆顶光源套接在工业相机镜头最下端，用于提供整体无影照明，保证圆柱过渡区的均匀性，避免出现死黑区。

11、优选的，在构建三维模型时，输送模块驱动棒材轴向速度直线移动，以角速度自转，在棒材移动到工业相机下方的检测工位时，光学模块分两路工作：高角度同轴光源在棒材顶部形成亮场，色差与锈斑呈现为暗斑；双侧低角度线光源以5度-15度掠射形成暗场，划痕与裂纹呈现为亮线；

12、工业相机在微秒级曝光下逐行扫描，将光信号转换为数字图像，工业相机的一侧设置有线激光器，线激光器持续以固定角度向棒材表面投射激光线，形成一条随轮廓起伏的调制曲线，同时相机以固定角度采集该曲线，当棒材表面存在凹坑或凸起时，激光线在图像中的像素位置发生偏移，设偏移像素数为，像元尺，光学放大倍率为，则深度变化量按下式解算：；式中，为缺陷的深度值，为激光入射角与相机光轴夹角，每帧激光图像经提取后，得到一个完整的截面轮廓线；随着棒材的移动形成完整的棒材三维模型；

13、同时采用交替触发模式，在同一圆周位置，先触发激光获取轮廓高度，瞬间切换至多角度光源并触发相机，同步捕获同一位置的高对比度二维缺陷图像；所有截面轮廓按采集时间顺序依次叠加，生成棒材的三维点云；随后，将二维缺陷纹理通过纹理映射技术精确贴附于点云表面，使划痕、色差等缺陷在三维模型上得以完整保留；

14、分析与控制模块将该模型与标准棒材模型比对，判定缺陷类型与严重程度，输出评判信号驱动检料模块执行分拣；具体的对于三维模型上存在缺陷输出剔除信号，使下料机械手组件将带有缺陷的棒材转移剔除到指定区域，对于三维模型上不存在缺陷输出正常信号，使下料机械手组件将不带有缺陷的棒材转移到其他区域，实现筛分；其中所述分析与控制模块会生成缺陷报告，缺陷报告包括棒材三维模型缺陷类型与严重程度的记录及具体位置的图像标记。

15、优选的，所述输送模块包括工作台，所述工作台的两侧安装有输送机，所述输送机的输送带表面安装有一对支撑条；工业相机与工作台之间设置有支架；所述工业相机的下方基于中心对称设置有一对驱动组件。

16、进一步的，所述驱动组件包括底座组件，所述底座组件的顶端安装有承接板件，所述承接板件的侧面安装有固定件，所述固定件的侧面安装有输出电机，所述输出电机的输出端固接有第一转轮，所述第一转轮的表面套接有皮带，所述皮带远离第一转轮的一端设置有第二转轮，所述第二转轮的侧面安装有转动柱，所述转动柱的端部与固定件之间设置有缓冲组件。

17、进一步的，所述缓冲组件包括气压板，所述气压板与转动柱的侧面转动连接，所述气压板远离转动柱的端部设置有固接在固定件上的缓冲板件，所述缓冲板件的端部开设有缓冲气槽，所述气压板的端部插接在缓冲气槽的内部且将缓冲气槽密封，所述缓冲板件的侧面固接有贯通缓冲气槽的气管，所述气管外接有气泵，所述缓冲气槽的内部安装有压力传感器，压力传感器与气泵的控制单元通过电信号连接；

18、所述承接板件的侧面贯通插接有滑动杆，所述滑动杆的端部与固定件表面固接。

19、进一步的，所述承接板件的侧面转动连接有一对转动架，所述转动架远离承接板件的端部转动连接有挤压轮，所述转动架的内部固接有连动板，所述连动板与承接板件之间固接有一对缓冲弹簧。

20、进一步的，所述承接板件的侧面开设有嵌入槽，所述转动架与承接板件的连接位置与嵌入槽连通，所述嵌入槽的内部设置有一对制动块，所述制动块的侧面固接有顶柱，所述顶柱远离制动块的端部固接有连片，所述连片的侧面安装有气缸，所述气缸与承接板件之间固接有定位架，所述气缸的输出端与连片固接。

21、进一步的，所述底座组件包括工作台顶部基于支撑条对称设置的一对轨道；所述轨道的内部滑动连接有滑轨车，所述滑轨车的顶端固接有液压缸，所述液压缸的输出端固接有联动支撑架，所述联动支撑架的顶端与承接板件的底端固接。

22、进一步的，所述承接板件的侧面固接有定位块，所述定位块的顶端贯通插接有压杆，所述压杆的底端转动连接有压轮，所述压轮的轮面持续挤压在皮带的表面。

23、本发明提供了一种钛钯合金棒材缺陷自动化检测装置及方法。具备以下有益效果：

24、1、该钛钯合金棒材缺陷自动化检测装置及方法，通过设置驱动组件，在使用时，外界的机械手将棒材上料到输送机上支撑条上，一对支撑条限制棒料，使得棒料稳定输送，在棒料移动到工业相机的下方时，驱动组件启动，驱动棒材转动，使得棒材被工业相机充分记录，驱动组件安装在工作台上，使得棒材在移动到工业相机下方时被驱动转动，不需要在输送机上安装用于驱动的结构，使用方便，不需要增大输送机的负载，符合实际使用需求。

25、2、该钛钯合金棒材缺陷自动化检测装置及方法，通过设置挤压轮，在承接板件向棒材方向移动时，转动架带动挤压轮同步移动，之后挤压轮会相对于转动柱先对棒材表面挤压，且上下一对挤压轮会分别挤压到棒材中心位置的上方与下方，之后随着承接板件的进一步移动，挤压轮带动转动架相对于承接板件转动，缓冲弹簧配合连动板使得转动架端部的挤压轮对棒材的表面产生挤压力，实现对棒材的进一步固定，且阻止棒材抖动影响工业相机的检测精度，进而实现对棒材表面的挤压限制。