一种辊环装配质量检测装置及辊环装配系统的制作方法
1.本实用新型涉及冶金智能化技术领域，具体涉及一种辊环装配质量检测装置及辊环装配系统。
背景技术：
2.辊环是属于型材轧辊辊身上轧槽之间或轧槽以外的部分，辊环位于辊身两端的端辊环能够防止氧化铁皮落入轴承；位于相邻两孔型之间的中间辊环则主要用来分开孔型和承受侧向压力。辊环在轧制过程中，受到轧制应力、热应力和装配应力的作用。当装配应力不变时，为保证辊环的使用安全，轧制应力和热应力应保证辊环强度的许用值。对于一定材料的轧辊辊套，其许用值为常值。故以许用值为依据能够得到不同热应力和轧制应力下的轧制情况，即不同的轧辊辊环内外温差可对应有不同的轧制压力。
3.装配辊环应保证装配精度，否则会由于局部应力增大，再加之其它应力极易损坏辊环。故而，辊环更换后，需对辊环的装配质量进行检测。相关技术中通过人工方式采用定制的专用辅助工具对辊环端面进行检测。然而，采用这种方式检测辊环的装配质量，检测质量与操作人员的经验和技巧有关，检测过程不够标准化，且效率低，难以满足实际生产的要求。
技术实现要素：
4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型提供一种辊环装配质量检测装置及辊环装配系统，以解决相关技术中通过人工方式采用定制的专用辅助工具检测辊环装配质量，检测质量与操作人员的经验和技巧有关，检测过程不够标准化，且效率低，难以满足实际生产的要求的技术问题。
5.为实现上述目的，第一个方面，本技术提供一种辊环装配质量检测装置，所述辊环装配质量检测装置包括：
6.图像采集器，用于采集点云图像；
7.检测终端，与所述图像采集器电连接，所述检测终端用于根据点云图像评估装配质量。
8.本实用新型的辊环装配质量检测装置的原理为：通过设置图像采集器，能够采集点云图像，通过设置及与所述图像采集器的检测终端，能够根据图像采集器采集到的点云图像评估装配质量，进而实现辊环装配质量检测的智能化和标准化，提高检测效率。
9.可选地，所述图像采集器采用结构光传感器。
10.可选地，所述结构光传感器采用面结构光传感器。
11.可选地，所述辊环装配质量检测装置还包括机械手，所述图像采集器安装于所述机械手的末端。
12.本实用新型中，通过设置机械手，并将图像采集器安装于所述机械手的末端，能够带动图像采集器移动至待检测的一对辊环的端面处，进而便于图像采集器采集点云图像。
13.可选地，所述机械手采用多轴机械手。
14.可选地，所述辊环装配质量检测装置还包括警报器，所述警报器与所述检测终端电连接。
15.本实用新型中，通过设置与所述检测终端电连接的警报器，能够在滚混装配质量不满足要求时，发出警报。
16.第二个方面，本技术还提供一种辊环装配系统，所述辊环装配系统包括辊环装配组件和如上所述的辊环装配质量检测装置，所述辊环装配组件与所述检测终端电连接。
17.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
18.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术者来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
19.图1为实施例1的辊环装配质量检测装置的结构示意图；
20.图2为实施例2的辊环装配质量检测装置的结构示意图；
21.图3为实施例3的辊环装配系统的结构示意图。
具体实施方式
22.以下将参照附图和优选实施例来说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书中所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以根据不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。
23.需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
24.本实用新型提供一种辊环装配质量检测装置，该辊环装配质量检测装置包括：
25.多轴机械手；
26.面结构光传感器，安装于多轴机械手的末端，面结构光传感器用于采集点云图像；
27.检测终端，与图像采集器电连接，检测终端用于根据点云图像评估装配质量。
28.在本技术的另一实施例中，辊环装配质量检测装置还包括警报器，警报器与检测终端电连接。
29.第二个方面，本技术还提供一种辊环装配系统，该辊环装配系统包括辊环装配组件和如上所述的辊环装配质量检测装置，辊环装配组件与检测终端电连接。
30.在下文描述中，探讨了大量细节，以提供对本实用新型实施例的更透彻的解释，然而，对本领域技术人员来说，可以在没有这些具体细节的情况下实施本实用新型的实施例
是显而易见的，在其他实施例中，以方框图的形式而不是以细节的形式来示出公知的结构和设备，以避免使本实用新型的实施例难以理解。
31.实施例1
32.请参阅图1，图1为本实施例的辊环装配质量检测装置的结构示意图。该辊环装配质量检测装置用于检测辊环的装配质量，以实现辊环装配质量检测的智能化和标准化，提高检测效率。
33.如图1所示，本实施例的辊环装配质量检测装置包括多轴机械手、面结构光传感器和检测终端，多轴机械手、面结构光传感器和检测终端均连接有电源(未画出)。
34.请继续参阅图1，多轴机械手用于带动安装于其末端的面结构光传感器移动。六轴机械手可以采用四轴机械手、六轴机械手、八轴机械手等，四轴机械手、六轴机械手、八轴机械手等为现有技术，此处不再赘述。
35.请继续参阅图1，面结构光传感器用于采集点云图像，面结构光传感器安装于多轴机械手的末端。面结构光传感器包括结构光投射器(未画出)和图像采集组件(未画出)，结构光投射器和图像采集组件均安装于多轴机械手的末端，结构光投射器能够同时将若干条激光光线投射到待检测的一对辊环的端面处。图像采集组件用于采集投射了若干条激光光线的待检测的一对辊环的端面的图像。面结构光传感器为现有技术，此处不再赘述。
36.具体而言，本实施例通过将面结构光传感器安装于多轴机械手的末端，能够通过多轴机械手带动面结构光传感器移动，进而使面结构光传感器移动至辊环端面处，便于面结构光传感器采集辊环端面的点云图像。
37.请继续参阅图1，检测终端用于根据面结构光传感器采集到的点云图像评估装配质量，检测终端与面结构光传感器电连接。
38.本实施例的辊环装配质量检测装置的原理为：通过设置面结构光传感器，能够采集点云图像，通过设置及与面结构光传感器电连接的检测终端，能够根据面结构光传感器采集到的点云图像评估装配质量，进而实现辊环装配质量检测的智能化和标准化，提高检测效率。
39.本实施例的辊环装配质量检测装置的工作过程如下：
40.多轴机械手带动安装于其末端的面结构光传感器移动，进而使面结构光传感器移动至待检测的一对辊环的端面处；
41.面结构光传感器的结构光投射器同时将若干条激光光线投射到待检测的一对辊环的端面处，面结构光传感器的图像采集组件采集投射了若干条激光光线的待检测的一对辊环的端面的图像，得到包含待检测的一对辊环的端面的三维点云图像；
42.控制终端采用基于点云的局部特征向量方法创建待检测的一对辊环的端面的相应的标准三维点云模型；
43.随后，控制终端采用广义霍夫投票算法或icp点云匹配算法将面结构光传感器采集到的三维点云图像分别与预先创建好的对应的辊环的端面的标准三维点云模型进行匹配，得到一对辊环的端面各自的三维点云数据集；
44.接着，控制终端采用平面拟合法将两个辊环端面各自对应的三维点云数据集分别进行平面拟合，得到空间平面。空间平面对应的平面方程分别为：
45.a1x+b1y+c1z+d1＝0
ꢀꢀꢀ
(i)；
46.a2x+b2y+c2z+d2＝0
ꢀꢀꢀ
(ii)；
47.其中，a1、b1、c1和d1为第一辊环的端面的平面方程的方程系数；a2、b2、c2和d2为第二辊环的端面的平面方程的方程系数，c1和c2均不等于0。
48.然后，控制终端根据平面方程的方程系数，得到空间平面对应的法向量，如根据第一辊环的端面的平面方程a1x+b1y+c1z+d1＝0的方程系数a1、b1和c1能够得到其对应的法向量为根据第二辊环的端面的平面方程a2x+b2y+c2z+d2＝0的方程系数a2、b2和c2能够得到其对应的法向量为λ2＝(a2、b2、c2)。
49.接着，控制终端根据式(iii)确定两个空间平面对应的法向量之间的夹角，该夹角即为两个空间平面之间的平行度：
[0050][0051]
其中，θ为两个空间平面对应的法向量之间的夹角，和分别为第一辊环和第二辊环的端面的空间平面对应的法向量，和分别为第一辊环和第二辊环的端面的空间平面对应的法向量的模。
[0052]
然后，控制终端比较平行度与预设平行度阈值；
[0053]
若平行度小于或等于预设平行度阈值，控制终端根据两个空间平面各自的平面方程的方程系数按照式(iv)，确定两个空间平面之间的高度差：
[0054][0055]
其中，a1、b1、c1和d1为第一辊环的端面的平面方程的方程系数；d2为第二辊环的端面的平面方程的方程系数，c1不等于0。
[0056]
若高度差小于或等于预设高度差阈值，采用网格模型的边界特征根据三维点云数据集确定两个辊环的端面的边界，然后采用最小二乘法将边界拟合成空间圆，得到两个辊环的端面的圆周。
[0057]
将两个辊环的端面相应的圆周分别映射到同一预设坐标系下，得到两个辊环的端面相应的圆周上的各点相应的坐标；
[0058]
根据坐标确定一个辊环的端面相应的圆周上的各点与另一个辊环的端面相应的圆周上的各点之间的欧式距离；
[0059]
比较距离，得到比较结果；
[0060]
根据比较结果，确定欧式距离最小值，得到最小欧式距离，该最小欧式距离即为辊缝距离；
[0061]
将辊缝距离与预设辊缝距离阈值进行比较，若辊缝距离小于或等于预设辊缝距离阈值，辊环装配质量满足要求；
[0062]
实施例2
[0063]
请参阅图2，图2为本实施例的辊环装配质量检测装置的结构示意图。
[0064]
如图2所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：还包括警报器，该警报器与检测终端电连接。
[0065]
具体而言，本实施例通过设置与检测终端电连接的警报器，能够在辊环装配质量不满足要求(如平行度大于预设平行度阈值、高度差大于预设高度差阈值或辊缝距离大于预设辊缝距离阈值)时，发出警报，以提醒工作人员或人工控制辊环装配组件重新安装辊环。
[0066]
实施例3
[0067]
请参阅图3，图3为本实施例的辊环装配系统的结构示意图。该辊环装配系统用于装配辊环。
[0068]
如图3所示，本实施例的辊环装配系统包括辊环装配组件和如实施例2所示的辊环装配质量检测装置。
[0069]
请继续参阅图3，辊环装配组件安装于多轴机械手的末端，辊环装配组件与检测终端电连接。辊环装配组件可以采用辊环夹持器等。
[0070]
具体而言，本实施例通过设置安装于多轴机械手的末端，且与检测终端电连接的辊环装配组件，能够在装配质量不满足要求时，通过警报器发出警报，进而通过检测终端控制辊环装配组件重新进行装配，从而实现辊环装配及检测过程的自动化。
[0071]
上述实施例仅示例性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，但凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
技术特征：
1.一种辊环装配质量检测装置，其特征在于，所述辊环装配质量检测装置包括：图像采集器，用于采集点云图像；检测终端，与所述图像采集器电连接，所述检测终端用于根据点云图像评估装配质量。2.根据权利要求1所述的辊环装配质量检测装置，其特征在于，所述图像采集器采用结构光传感器。3.根据权利要求2所述的辊环装配质量检测装置，其特征在于，所述结构光传感器采用面结构光传感器。4.根据权利要求1所述的辊环装配质量检测装置，其特征在于，还包括机械手，所述图像采集器安装于所述机械手的末端。5.根据权利要求4所述的辊环装配质量检测装置，其特征在于，所述机械手采用多轴机械手。6.根据权利要求1所述的辊环装配质量检测装置，其特征在于，还包括警报器，所述警报器与所述检测终端电连接。7.一种辊环装配系统，其特征在于，所述辊环装配系统包括辊环装配组件和如权利要求1-6任一项所述的辊环装配质量检测装置，所述辊环装配组件与所述检测终端电连接。
技术总结
本实用新型涉及一种辊环装配质量检测装置及辊环装配系统，该辊环装配质量检测装置包括图像采集器，用于采集点云图像，检测终端，与图像采集器电连接，检测终端用于根据点云图像评估装配质量，本实用新型通过设置图像采集器，能够采集点云图像，通过设置及与图像采集器的检测终端，能够根据图像采集器采集到的点云图像评估装配质量，进而实现辊环装配质量检测的智能化和标准化，提高检测效率。提高检测效率。提高检测效率。
