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影像检测技术在弹簧质量控制中的应用

 放大 放大字体 缩小 缩小字体    发布日期:2015-09-11  浏览次数:4730
核心提示:□ 赖立营 陆培根(上海斯闽机械有限公司,上海 201615张家港市迪尔弹簧制造有限公司, 江苏 张家港 215600)摘要: 本文简述了影

     赖立营 陆培根
(上海斯闽机械有限公司,上海 201615
张家港市迪尔弹簧制造有限公司, 江苏 张家港 215600)
摘要: 本文简述了影像控制系统的功能、性能和应用场合,提供合理使用场合,以提高对弹簧件、线成型件等测量精度,具有实际指导意义。

关键词: 影像控制系统 现状 优化选择
       前言
      在测量领域,影像控制系统已经逐步成为主流。如今,影像控制系统在逐渐取代传统的测量方式。我们有理由相信,在未来几年,传统用卡尺测量和投影测量的一部分将被影像控制系统替代,并且在不久的将来随着检测技术迅猛发展,传统卡尺测量和投影测量将逐渐被淘汰。影像控制系统对于弹簧、弹性元件的检测优势将更为明显,下面让我们来一起了解一下影像控制系统在弹簧制造业的应用。
 
一、影像控制系统在弹簧制造过程中的控制
       随着对弹簧生产精度、稳定性和速度的要求提高,影像控制系统与弹簧生产设备配合是******选择,国外的先进卷簧设备早已大范围采用、整合和完善配套的检测系统。国内近两年弹簧影像控制技术也被设备制造商和弹簧制造商重视。传统台湾的检测仪仅能检测和修正弹簧自由高度,其原理是通过一个修正马达来改变节距的起始点从而达到修正弹簧自由高度调试的效果。因为检测部件是静电感应,因而生产过程中比较容易受到干扰,比如弹簧切断后与检测部件接触碰撞问题或者当卷簧设备地线没接或连接不良时,导致检测不准,然而,影像控制系统则可以完全规避相关技术问题。欧洲意大利MICROSTUDIO公司生产的影像控制系统不仅能检测和修正弹簧的自由高度、还可检测弹簧的外径、扭转弹簧两把臂夹角、拉伸了弹簧各种几何尺寸的检测。
(1)       卷簧机在线影像控制系统
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图1
LED50(详见图1)是安装在卷簧机上在线控制压缩弹簧自由高度和外径的影像控制系统。它可在弹簧生产过程中运用修正功能,不管是数控卷簧机还是机械式卷簧机都可以对弹簧自由进行调整。该在线影像控制系统取代了传统的电容测量仪,不仅可以增加对生产过程中质量的控制,也可增加对弹簧数量的控制,增加了卷簧机的生产力和效益性,可以对在线生产的弹簧进行100%检测,具备的修正功能可以达到减少废品数量之效果。LED50即使在高速运转下(超过1000Pcs/分钟)测试也可靠、精确,触摸屏和人性化的界面,使得操作简单,操作人员无需经验即可操作。其自动修正功能,使得生产出来的弹簧尽在公差范围之内,不合格品会通过分选装置挑选出来,并且统计数据被保存以待输出。LED50是一个通用系统,可安装在所有卷簧机上,配套范围广。例如台湾光弘两轴压簧机(详见图1-a)和台湾和东五轴压簧机(详见图1-b)都可以进行安装。国内弹簧机制造商:浙江嵊州市金狮弹簧机械有限公司已购买LED50在线影像控制系统安装在该公司生产的各型号的数控压簧机上(详见图1-c);海纳(天津)弹簧有限公司也购买了LED50在线影像控制系统安装在永联五轴数控卷簧机上(详见图1-d)。
LED50在线影像控制系统经数家公司安装使用后感到:操作灵活、测量精度高、速度快、性能上乘、质量可靠深受用户欢迎!
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                 图1-a                                                                           图1-b
            
 
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                                                      图1-c
               QQ图片20150911103537
                   图1-d
(2)拉伸弹簧在线影像控制系统
   LED50T拉伸弹簧在线影像控制系统(详见图2),安装在拉伸弹簧机上,在线控制拉伸弹簧制造质量。它可同时安装多个摄像头,对拉伸弹簧的外径,自由长度,耳环夹角等各种尺寸进行在线检测、修正和分选。
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图 2
3)扭转弹簧成型机在线影像控制系统
    LED50TORS是用于弯曲机和扭转弹簧成型机的在线影像控制系统(详见图3)。该影像控制系统由电子控制装置和摄像头组成,即使在环境恶劣和高温作业下也可进行操作,可安装多达16个不同的摄像头。根据视野和测量的数量以及零件类型不同,******速度可以达到100Pcs/分钟,用于控制扭转弹簧、弯线(杆)件和冲压件的几何尺寸(长度、角度、半径、距离和轴距等)。
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3
      二、影像尺寸测量仪
影像尺寸测量仪是绝对测量的回归。它们的精确度基于以下原理:使用线位移传感器;运用远心光学(远心光学即指能够不受物体距离影响进行测量);逐渐增加的定位或非常低的景深(所谓景深是指,当相机镜头对着某一物体聚焦清晰时,在镜头中心所对的位置垂直镜头轴线的同一平面的点都可以在胶片或者接收器上相当清晰的图像,在这个平面沿着镜头轴线的前面和后面一定范围的点也可以结成眼睛可以接受的较清晰的像点,把这个平面的前面和后面的所有景物的距离叫做相机的景深)。例如意大利MICROSTUDIO公司的LED2D系列、LED3D系列(和LED4D系列。
(1)        LED2D系列
LED2D运用高清晰度的摄像头和特殊软件,可迅速捕捉弹簧图像,不用平移弹簧即可对弹簧尺寸迅速进行测量,特殊镜头的运用确保了测量的高精确度。可从多个不同的视图对弹簧进行检测。设置时,为每个需要检测的弹簧创建控制计划,设置长度,尺寸,角度等几何尺寸的标准值和公差,进行测量时无需精确对准弹簧,不用一秒,软件即测量出所需要的几何尺寸,任何超公差的尺寸都将进行备注。测量结果可以自动保存在PMAR软件内。具备的卡尺功能可以不用设置即可对弹簧进行迅速测量(长度,角度等)。其中LED2D系列中的LED2D-140-X4,运用了两个独立的摄像头,可以分析的弹簧视野更加宽广,并且可以聚焦弹簧的某个部分进行高精度、高清晰度的测量。详见图4和表1。

QQ图片20150911103652 

                          
                                          图4
                             1
型号
LED2D-50
LED2D-100
LED2D-140
LED2D-140-X4
视野
45×36
90×75
138×115
138×115   36×24
精度
0.008mm  ﹢0.05%
0.01mm  ﹢0.05%
0.01mm    ﹢0.05%
0.01mm   0.05%
0.004mm   0.05%
可测量最小厚度
0.15mm
0.25mm
0.30mm
0.30mm
0.15mm
(2)    LED3D系列
LED3D采用了特殊精密部件光学的高清晰摄像头,电机自动操作弹簧360°旋转,可以对圆柱形压缩弹簧和圆锥形压缩弹簧进行最全面和最快速的几何尺寸分析。数秒左右的时间操作员就可以测量压缩弹簧的垂直度和平行度、直径、节距、同心度等所有几何尺寸特性,并且可以通过研磨的第一圈对螺旋过程进行分析。根据测试步骤进行测试后,该仪器将显示下列参数:自由长度平均值L0;弹簧垂直度值e1;锥形弹簧(或双锥形弹簧)的同心度值;弹簧平行度值e2;整个弹簧的******外径值;每圈的外径平均值(De);研磨圈端部的厚度值(研磨弹簧的厚度);研磨角度值。并且可以显示:研磨弹簧线径尺寸分析图;长度分析图;垂直度分析图;2或3个尺寸视野图。该仪器的特殊功能一是在于可以对弹簧节距进行数值和图表分析,另外就是可以3D查看弹簧。LED3D系列的3D-LAS1可在弹簧研磨前对弹簧进行全面分析。详见图5和表2。

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                               图5
                             表2
型号
LED3D
50
LED3D 100
LED3D 120
LED3D
700
LED3D 50H
LED3D 100H
LED3D 120H
******自由长度
49mm
95mm
125mm
700mm
58mm
100mm
133mm
******外径
40mm
78mm
100mm
280mm
29mm
56mm
74mm
最小测量线径
0.2mm
0.5mm
0.65mm
1.0mm
0.1mm
0.2mm
0.2mm
精度
0.02mm
0.04mm
0.05mm
0.2mm
0.01mm
0.02mm
0.02mm
(3)LED4D系列
LED4D(详见图6)可以检测以下参数:1.可测的力值:轴向力(Fz),侧向力(Fa),X,Y方向的倾覆力矩(Mtx)&(Mty),旋转力矩(Mo)2.可检测自由状态下弹簧的自由长度(L0),每一圈的外径(D0,D1……Dn),垂直度e1和平行度e2,研磨弹簧第一圈的最小厚度(Z)3.可全面分析不同受力状态下节距的变化。
                                        
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                                 图6                                             
       三、影像全检测量仪
 
例如MicroStudio的SCR(详见图7和表3)系列和MCR系列(详见图8)。
(1)SCR系列
SCR是一款自动、高速弹簧影像全检测量仪,该仪器主要是在生产循环的最后阶段对弹簧进行100%检测。例如刚研磨出来的弹簧或者对混料的类似弹簧进行挑选,也可用来检测扭簧或成型件(冲压件或折弯件)的几何尺寸,有专用软件提供。最高速度可以达到250pcs/min.仪器采用了远心透镜和平行光技术以及进行送料的线性振动盘和马达控制的旋转盘。SCR的分选装置可以根据分选的类型不同,选择2、3或5门磁铁或气动分选器;也可以通过鼓风分选。
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                                           图7
                                   表3
型号
SCR-36
SCR-50
SCR-64
SCR-100
视野
36×28mm
48×38mm
60×48mm
90×75mm
尺寸敏感度
0.01mm
0.02mm
0.03mm
0.04mm
可测量的最小厚度
0.15mm
0.20mm
0.30mm
0.50mm
(2)MCR系列
MCR是一款灵活的,多功能的影像全检测量仪。几乎可以检测所有的弹簧和线成型件。该机器有以下几部分组成:1.一个通用的送料系统:机器人抓取弹簧放置在测试位置,摄像头识别零件放置在输送带上的位置并且控制机器人的操作;对没有正确摆放的零件进行整理的智能系统。2. 与LED2D类似的测试站:MCR安装了LED2D测量系统(远心光学镜头,具有很高的灵活性),操作员可以根据测量要求启用一个或多个摄像头并且为每个测量创建一个程序;可以通过多个摄像头或者简单地通过在同一个摄像头下移动弹簧对弹簧进行多个视图的检测。3.分选装置:检测后,机器人会被编程为对“合格品”不合格品“进行分类。或者,也可以通过机械式分选。
 
                       QQ图片20150911103859

                         图8

四、光学测量仪器主要系列间的差别
传统投影仪:分辨率/工作视野*=1/1000 通常来说;灵活但不快速;较低的景深。幻灯片可以重叠;有人为误差
电机光学检测系统:分辨率0,01 - 0,001mm;自动测量迅速,但设置需要花时间;非常低的视野;非常高的精度;测量结果绝对客观(没有人为误差)。
非电机远心光学检测仪器:分辨率/工作视野** 1/10'000 **红外线技术,肉眼感知不到;非常高的检测速度,但仅针对2D;
即时检测;广阔的视野;高精度;检测结果绝对客观。
   自动光学检测的优势:无压力检测:零件不会变形;同一视野下,高速进行不同检测;高精度直线检测;非常高的角度测量精度;非常容易对准。
 
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