[发明专利]基于线结构光检测法的深孔内壁几何结构检测机器人系统

说明书

本发明基于线结构光检测法的深孔内壁几何结构检测机器人系统，实现仿生蠕动、自动平稳往返于螺旋凹槽深孔类工件，并能在行进的时候按不同要求控制旋转的检测头转速，利用线结构光检测原理，即结构光控制器发出结构光束投到螺旋凹槽孔壁，光束受到内壁表面螺旋凹槽影响被调制成变形的结构光光束，经平面镜反射后被对应CCD相机采集，可以检测获取复杂孔壁完整的形貌数据，该检测方法不受工件形状、材料、电磁和振动等因素的影响。本发明结构独特，是针对螺旋凹槽深孔工件内壁几何结构检测这一难题而提出，结合高效的线结构光检测原理与智能化的检测设备，对提升螺旋凹槽深孔工件内壁几何结构检测的智能化、自动化、精确化程度具有重要意义。

技术领域

本发明基于线结构光检测法的深孔内壁几何结构检测机器人系统，属于智能检测装备系统技术领域。

背景技术

深孔加工是装备制造业的一个重要分支，其广泛应用于军工、航空航天、交通运输、机床、汽车、能源采掘等领域。由于深孔工件的特殊功能，深孔工件常常成为决定产品质量和效益的关键件。现代机械产品对功能、结构方面的要求越来越高，深孔工件的加工也不断向着高精度的方向发展，才能满足使用要求。深孔工件有着长径比大、空间受限的特点，通常在进行检测时，仅仅依靠经验或易检测部分的数据，其检测效率低、检测精度差，数据可信度不高。尤其在检测螺旋凹槽结构的深孔工件时，由于长径比大且内壁结构复杂。如身管内壁就有复杂的螺旋凹槽结构，用来保证炮弹飞行的稳定性，所以其几何结构的参数非常重要，不可以出现较大的误差。而螺旋凹槽为立体结构，存在高度差，检测参数多，检测数据大，检测难度高，难以获得准确的几何结构参数。传统接触式测量法效率低、检测过程复杂，易受到孔壁形状复杂程度干扰，导致检测误差大，不能获得准确的数据来判断加工是否达到要求或工件能否继续正常工作。而非接触式测量法排除了对工件接触测量时复杂形貌的干扰，还有着检测安全性高、测量速度快的优点。常用的非接触式测量如基于电涡流、超声波和线结构光等的测量，前两者分别利用感应电流、超声波检测的原理，但针对螺旋凹槽深孔工件测量时精度不高，受复杂孔壁结构影响较大，且凹槽检测时会产生干扰，数据采集和处理存在无法避免的误差，因此很难完成对螺旋凹槽深孔工件内壁几何结构参数的高精度测量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种基于线结构光检测法的深孔内壁几何结构检测机器人系统，解决目前螺旋凹槽深孔工件内壁几何结构难以进行检测、检测不准确的状况。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于线结构光检测法的深孔内壁几何结构检测机器人系统，包括从头到尾依序固定连接的检测头、旋转支撑座组件、前支撑架、前段支撑机械足、支撑板、中段支撑机械足、电动推杆、尾支撑架和尾支承机械足，

当该机器人系统在深孔中时，检测头用于螺旋凹槽深孔工件内壁几何结构的检测；前段支撑机械足、中段支撑机械足和尾支承机械足用于沿深孔的径向进行顶紧或放松；电动推杆用于沿深孔的轴向进行伸缩，带动机器人前进或后退。

进一步的，所述检测头与所述旋转支撑座组件螺栓连接，所述旋转支撑座组件与所述前支撑架螺钉紧固连接，所述前段支撑机械足与所述前支撑架螺钉紧固连接，所述前支撑架与所述电动推杆的推杆端螺钉紧固连接，所述支撑板与所述电动推杆杆套前端螺钉紧固连接，所述中段支撑机械足与所述支撑板螺钉紧固连接，所述尾支撑架与所述电动推杆杆套尾端螺钉紧固连接，所述尾支承机械足与所述尾支撑架螺钉紧固连接。

进一步的，所述检测头包括检测头本体、开关、控制模块、通讯模块、输入模块和检测模块，检测头本体的一端与所述旋转支撑座组件可转动连接；输入模块用于输入数据；

控制模块用于控制所述前段支撑机械足、所述中段支撑机械足和所述尾支承机械足伸缩长度，所述电动推杆的伸缩速率，所述检测头旋转扫描的速率；

检测模块包括线结构光检测模块，结构光检测模块用于螺旋凹槽深孔工件内壁几何结构的检测。