一种小孔内壁缺陷检测探头的制作方法

1.本发明属于非接触视觉检测技术领域，具体为一种小孔内壁缺陷检测探头。


背景技术：

2.具有小孔形状的功能零件在汽车制造、航空航天等领域得到越来越广泛的应用，对这些零件的内壁表面质量也提出了越来越高的要求，通常的方法是采用放大镜通过人眼来观察孔件内壁是否存在缺陷，这一方法的容易出现漏检的情况，且无法将观察到的图像保存，效率较低，而采用工业内窥镜的观察方法也存在着检测装置难以根据实际检测需求得到所要的结果，价格较高。
3.申请号为cn204924982u的中国实用新型专利申请中公开了内表面检查设备，它的探头部为一根圆柱形的玻璃透镜，透镜末端的反射部为从基端侧朝向末端侧扩径的圆锥形状，检查内表面时，无需旋转工件或探头，只需沿着工件轴线上下扫描内壁一次即可，能够提高作业效率，但是采用圆锥形状的反射部所获得的图像不可避免地存在图像失真，难以对所检出的缺陷进行精确的定量分析。
4.申请号为cn206497058u的中国实用新型专利申请中公开了内表面检查装置，它采用了光源与ccd相机在工件外部上端，反射部在工件内部，反射面为45度设置的反射镜的方式，检查内表面时，下端的反射镜须旋转一圈获得工件内壁完整一圈的图像，这种方式的优点是所获得的图像不失真，可通过横向拼接获得完整一圈图像，缺点是为了获得完整内壁图像需要沿着工件轴线上下扫描内壁，且在每一步都要旋转反射镜一周，作业效率较低。
5.申请号为cn110687130a的中国发明专利申请中公开了微细孔内壁缺陷自动检测装置及方法，它的探头部为一根圆柱形的玻璃透镜，透镜末端的反射部具有一个45度斜切面作为反射面，这种方式的成像原理与上述第2个专利所述原理相近，由于透镜反射部与光源等成像部在同一侧，因此可对盲孔工件进行检测，但是作业效率较低的缺点没有得到改善，此外，用于导光的玻璃透镜易破损，不易保存维护。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种小孔内壁缺陷检测探头，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种小孔内壁缺陷检测探头，包括支撑座，所述支撑座的底面固定安装有薄壁中空管，所述支撑座的顶面开设有摄像头连接口，所述支撑座底部位于薄壁中空管的四周处开设有观察孔，所述支撑座的右侧开设有光源入射口，所述摄像头连接口的内腔啮合有ccd相机，ccd相机对分光镜上呈现的图像进行记录，所述光源入射口的右端活动连接有光源发射装置，在薄壁中空管插入小孔工件后，光源发射装置为装置提供光源，光源从光源发射装置向左发射与分光镜接触，经过分光镜的反射进入薄壁中空管内，并最终照射在反射镜的倾斜面上，从而将光源反射在小孔工件的内壁上，此时小孔内壁上的图像经过反射镜倾斜面的反射向上传输在分光镜上，所述薄壁
中空管底部的侧面开设有检测口，所述薄壁中空管内腔的底面固定安装有反射镜，所述支撑座的内腔固定安装有连接支架，所述连接支架的中部固定安装有分光镜。
8.优选的，所述反射镜的顶端为两个四十五度倾斜面，所述检测口共有两个，两个所述检测口分别和反射镜的两个倾斜面对应。
9.优选的，所述反射镜的顶端为三个四十五度倾斜面，所述检测口共有三个，三个所述检测口和反射镜的三个倾斜面对应。
10.优选的，所述反射镜顶端为四个四十五度的倾斜面，所述检测口共有四个，四个所述检测口和反射镜的四个倾斜面对应，通过将反射镜的顶端设置为两个、三个或四个倾斜面，在进行检测时，只需要将装置旋转九十度或者更少即可以实现对小孔工件的整周检测，极大程度的提高了装置工作效率。
11.优选的，所述薄壁中空管与支撑座的内腔连通，所述薄壁中空管的内壁光滑，所述薄壁中空管的轴线与支撑座的轴线处于同一直线上，由于薄壁中空管的内壁光滑反射性能佳，与采用玻璃导光柱的方向相比，不易破损，便于保存和维护。
12.优选的，所述分光镜的倾斜角度为四十五度，所述分光镜位于光源入射口的左侧，所述分光镜位于摄像头连接口的下方，保证了光源能够顺利的照射在分光镜上，保证了装置内部的照明清晰，同时可以保证反射镜的反射后的图像能够清晰的呈现在分光镜上。
13.本发明的有益效果如下：
14.1、本发明通过光源发射装置向分光镜发射光源，经过分光镜的反射照射在反射镜上，再通过反射镜倾斜面的反射照在小孔工件的内壁上，此时小孔内壁的图像经过反射镜的反射呈现在分光镜上，ccd相机可以对分光镜上呈现的ccd图像进行采集，并利用ccd相机采集的图像进行保存、显示、裁剪和拼接，由于整个光路不存在非线性畸变，保证了所获图像的质量，可以实现对所检出的缺陷进行精确的定量分析。
15.2、本发明通过将两片或多片四十五度的反射镜相背设置与薄壁中空管的底端，能够实现同时将大于一百八十度的圆周角内壁图像返回分光镜，在进行检测时，只需要将装置以九十度或更小的角度旋转一次即可实现对小孔工件内壁的整周检测，提高了装置的作业效率。
16.3、本发明通过在支撑座的底端设置薄壁中空管，支撑座用于支撑薄壁中空管，同时支撑座的底端开设有多个观察孔，在进行测量前，ccd相机可以通过支撑座底端开设的多个观察孔来对小孔的外壁轮廓与薄壁中空管进行观测，从而判断薄壁中空管是否与小孔内壁接触，且由于薄壁中空管的内壁光滑反射性能佳，与采用玻璃导光柱的方法相比，不易破损，便于保存和维护。
附图说明
17.图1为本发明结构示意图；
18.图2为本发明光源入射口连接结构示意图；
19.图3为本发明支撑座剖视结构示意图；
20.图4为本发明检测流程示意图；
21.图5为本发明图3中a处放大结构示意图；
22.图6为本发明实施例二反射镜结构示意图；
23.图7为本发明实施例三反射镜结构示意图。
24.图中：1、支撑座；2、薄壁中空管；3、摄像头连接口；4、光源入射口；5、ccd相机；6、光源发射装置；7、检测口；8、反射镜；9、连接支架；10、分光镜；11、观察孔。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.实施例一
27.本发明提供一种小孔内壁缺陷检测探头，如图1至图5所示，包括支撑座1，支撑座1的底面固定安装有薄壁中空管2，支撑座1的顶面开设有摄像头连接口3，支撑座1底部位于薄壁中空管2的四周处开设有观察孔11，支撑座1的右侧开设有光源入射口4，摄像头连接口3的内腔啮合有ccd相机5，ccd相机5对分光镜10上呈现的图像进行记录，光源入射口4的右端活动连接有光源发射装置6，在薄壁中空管2插入小孔工件后，光源发射装置6为装置提供光源，光源从光源发射装置6向左发射与分光镜10接触，经过分光镜10的反射进入薄壁中空管2内，并最终照射在反射镜8的倾斜面上，从而将光源反射在小孔工件的内壁上，此时小孔内壁上的图像经过反射镜8倾斜面的反射向上传输在分光镜10上，薄壁中空管2底部的侧面开设有检测口7，薄壁中空管2内腔的底面固定安装有反射镜8，支撑座1的内腔固定安装有连接支架9，连接支架9的中部固定安装有分光镜10。
28.其中，反射镜8的顶端为两个四十五度倾斜面，检测口7共有两个，两个检测口7分别和反射镜8的两个倾斜面对应，可以实现在转动时只需要将装置以九十度或更小的角度旋转一次即可实现对小孔内壁的整周采集，操作方便。
29.其中，薄壁中空管2与支撑座1的内腔连通，薄壁中空管2的内壁光滑，薄壁中空管2的轴线与支撑座1的轴线处于同一直线上，由于薄壁中空管2的内壁光滑反射性能佳，与采用玻璃导光柱的方法相比，不易破损，便于保存和维护。
30.其中，分光镜10的倾斜角度为四十五度，分光镜10位于光源入射口4的左侧，分光镜10位于摄像头连接口3的下方，保证了光源能够顺利的照射在分光镜10上，保证了装置内部的照明清晰，同时可以保证反射镜8的反射后的图像能够清晰的呈现在分光镜10上。
31.实施例二
32.本发明提供一种小孔内壁缺陷检测探头，如图6所示，包括支撑座1，支撑座1的底面固定安装有薄壁中空管2，支撑座1的顶面开设有摄像头连接口3，支撑座1底部位于薄壁中空管2的四周处开设有观察孔11，支撑座1的右侧开设有光源入射口4，摄像头连接口3的内腔啮合有ccd相机5，ccd相机5对分光镜10上呈现的图像进行记录，光源入射口4的右端活动连接有光源发射装置6，在薄壁中空管2插入小孔工件后，光源发射装置6为装置提供光源，光源从光源发射装置6向左发射与分光镜10接触，经过分光镜10的反射进入薄壁中空管2内，并最终照射在反射镜8的倾斜面上，从而将光源反射在小孔工件的内壁上，此时小孔内壁上的图像经过反射镜8倾斜面的反射向上传输在分光镜10上，薄壁中空管2底部的侧面开设有检测口7，开设有检测口7，薄壁中空管2内腔的底面固定安装有反射镜8，支撑座1的内
腔固定安装有连接支架9，连接支架9的中部固定安装有分光镜10。
33.其中，反射镜8的顶端为三个四十五度倾斜面，检测口7共有三个，三个检测口7和反射镜8的三个倾斜面对应，可以实现转动六十度或更小的角度即可实现对小孔内部进行整周检测。
34.其中，薄壁中空管2与支撑座1的内腔连通，薄壁中空管2的内壁光滑，薄壁中空管2的轴线与支撑座1的轴线处于同一直线上，由于薄壁中空管2的内壁光滑反射性能佳，与采用玻璃导光柱的方向相比，不易破损，便于保存和维护。
35.其中，分光镜10的倾斜角度为四十五度，分光镜10位于光源入射口4的左侧，分光镜10位于摄像头连接口3的下方，保证了光源能够顺利的照射在分光镜10上，保证了装置内部的照明清晰，同时可以保证反射镜8的反射后的图像能够清晰的呈现在分光镜10上。
36.实施例三
37.本发明提供一种小孔内壁缺陷检测探头，如图7所示，包括支撑座1，支撑座1的底面固定安装有薄壁中空管2，支撑座1的顶面开设有摄像头连接口3，支撑座1底部位于薄壁中空管2的四周处开设有观察孔11，支撑座1的右侧开设有光源入射口4，摄像头连接口3的内腔啮合有ccd相机5，ccd相机5对分光镜10上呈现的图像进行记录，光源入射口4的右端活动连接有光源发射装置6，在薄壁中空管2插入小孔工件后，光源发射装置6为装置提供光源，光源从光源发射装置6向左发射与分光镜10接触，经过分光镜10的反射进入薄壁中空管2内，并最终照射在反射镜8的倾斜面上，从而将光源反射在小孔工件的内壁上，此时小孔内壁上的图像经过反射镜8倾斜面的反射向上传输在分光镜10上，述薄壁中空管2底部的侧面开设有检测口7，开设有检测口7，薄壁中空管2内腔的底面固定安装有反射镜8，支撑座1的内腔固定安装有连接支架9，连接支架9的中部固定安装有分光镜10。
38.其中，反射镜8顶端为四个四十五度的倾斜面，检测口7共有四个，四个检测口7和反射镜8的四个倾斜面对应，在进行检测时，只需要将装置旋转四十五度或更小的角度即可实现对小孔工件内壁的整周检测。
39.其中，薄壁中空管2与支撑座1的内腔连通，薄壁中空管2的内壁光滑，薄壁中空管2的轴线与支撑座1的轴线处于同一直线上，由于薄壁中空管2的内壁光滑反射性能佳，与采用玻璃导光柱的方向相比，不易破损，便于保存和维护。
40.其中，分光镜10的倾斜角度为四十五度，分光镜10位于光源入射口4的左侧，分光镜10位于摄像头连接口3的下方，保证了光源能够顺利的照射在分光镜10上，保证了装置内部的照明清晰，同时可以保证反射镜8的反射后的图像能够清晰的呈现在分光镜10上。
41.本发明的工作原理及使用流程：
42.在使用时
43.第一步：将薄壁中空管2的底端插入小孔工件内，使薄壁中空管2的下端位于小孔工件内壁的最下端；
44.第二步：在薄壁中空管2插入小孔工件后，光源发射装置6为装置提供光源，光源从光源发射装置6向左发射与分光镜10接触，经过分光镜10的反射进入薄壁中空管2内，并最终照射在反射镜8的倾斜面上，从而将光源反射在小孔工件的内壁上，此时小孔内壁上的图像经过反射镜8倾斜面的反射向上传输在分光镜10上；
45.第三步：ccd相机5对分光镜10上呈现的图像进行记录；
46.第四步：将装置沿着工件的轴线向上移动一个步长，并且该步长不超过反射镜8倾斜面一次性能够显示的小孔内壁局部图像的高度；
47.第五步：重复上述步骤三和四，直至薄壁中空管2的底端完全位于小孔工件内壁的上方；
48.第六步：将装置水平转动；
49.第七步：将装置沿着工件的轴线向下移动，直至薄壁中空管2的底端位于小孔工件内壁的最下方；
50.第八步；重复上述步骤三和四，直至薄壁中空管2的底端位于小孔工件内壁的上方；
51.第九步：对ccd相机5所采集得到的ccd图像，按照图像之间的相互关系进行图像的裁剪和拼接，得到完整的空间内壁图像。
52.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
53.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。