CN117816565B - 一种换热管检测及分拣设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换热管检测及分拣设备，属于换热管生产设备技术领域，包括底座，底座上由一端至另一端依次间隔设置有上料机构、检测机构、打标机构以及分拣机构；检测机构、打标机构、分拣机构均包括一固定管架组；还包括转运机构，转运机构将换热管从上料机构依次逐步转运至检测机构、打标机构、分拣机构相应的固定管架组上；检测机构包括多个沿周向均布的线激光相机，每个线激光相机的拍摄方向正对换热管表面，多个线激光相机的拍摄区域覆盖换热管的表面周圈；本发明采用集成式结构，可以连续地、自动地对碳化硅管进行检测、打印标识、分拣，实现一体化操作，提高了生产效率；提高了检测精度及准确性，并保证检测结果的一致性。

Description

一种换热管检测及分拣设备

技术领域

本发明涉及换热管生产设备技术领域，具体的说，涉及一种换热管检测及分拣设备。

背景技术

烧制出炉的碳化硅换热管在后续的加工生产前，需要对烧制的碳化硅换热管的直径、直线度、椭圆度、表面缺陷等质量指标进行检测，看是否满足生产需求。

现有的直线度测量方法是，利用激光对射式测距传感器，沿着碳化硅换热管轴向方向滑动测量管子。现有的直径和椭圆度测量方法，比如中国专利CN115112031B，公开了一种管材外径和直线度测量方法及测量设备，其利用激光对射式测距传感器，沿着碳化硅换热管轴向行走滑动测量同时换热管旋转，即可得到换热管的直径和椭圆度。该现有测量设备存在以下不足：

1、这种激光对射式传感器是两两对射并呈90度夹角分布，当管子的弯曲方向和其中一组对射传感器对射方向一致时，管子的直线度测量比较准确，但是当管子的弯曲方向与前面对射传感器的对射方向不一致时，该种方案就测不到最大弯曲点，管子的直线度测量不准确，测量精度较低。

2、激光对射式传感器的对射角度是固定方向的，管子是旋转的，由于传感器沿管子轴线方向边移动边测量，一方面获得可能不是同一截面上的两组直径数据，导致椭圆度错误不准确；另一方面，即便所获得的是同一截面上的两组直径数据，但是只能测得同一个截面上的一组大直径和小直径，而测得的该大直径和小直径并不能确定是该截面处的最大直径和最小直径，也就无法得到准确的椭圆度（椭圆度是圆形截面上最大直径和最小直径数值之差）。

3、上述测量方式测量速度较慢，并且速度越慢数据偏移越严重、误差越大，无法准确的检测管子表面的划痕与凹坑缺陷。

并且，目前换热管的质量检测、标识打印、换热管分类是采用人工和设备相配合完成各个工序，需要多次流转，且需要较多人工和较大的场地；人工操作出错率高，生产效率低、成本高且不易大规模生产。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本发明提供一种换热管检测及分拣设备，可以实现以下发明目的：

1、采用集成式结构，可以连续地、自动地对碳化硅管进行检测、打印标识、分拣，实现一体化操作，提高了生产效率。

2、提高了检测精度及准确性，并保证检测结果的一致性。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：一种换热管检测及分拣设备，包括底座，所述底座上由一端至另一端依次间隔设置有上料机构、检测机构、打标机构以及分拣机构；所述检测机构、打标机构、分拣机构均包括一用于支撑换热管的固定管架组；

还包括转运机构，所述转运机构将换热管从上料机构依次逐步转运至检测机构、打标机构、分拣机构相应的固定管架组上；

所述检测机构包括多个沿周向均布的线激光相机，每个所述线激光相机的拍摄方向正对换热管表面，多个线激光相机的拍摄区域覆盖换热管的表面周圈。

进一步地，还包括固定横梁，所述检测机构和打标机构分别通过一移动组件安装在固定横梁两侧；检测机构和打标机构均可在所述固定横梁上通过移动组件沿换热管轴线方向移动；

所述检测机构还包括安装环，所述安装环安装在相应移动组件的移动部件上；所述线激光相机固定于安装环上；所述线激光相机数量为三个，每个线激光相机的扫描件角度为120°。

进一步地，所述上料机构包括固定设置在底座上的上料架，上料架为具有倾斜上料面的长形板，倾斜上料面的下端处设有可伸缩的上料前挡板和上料后挡板，上料前挡板和上料后挡板可交替伸出和缩回；

上料前挡板和上料后挡板之间的空间可容纳一根换热管。

进一步地，所述打标机构包括可沿换热管轴线方向移动的激光打标机，激光打标机的打标方向正对换热管且打标焦点在换热管表面；

激光打标机安装在相应移动组件的移动部件上。

进一步地，所述转运机构包括移动管架组，检测机构、打标机构、分拣机构相应的固定管架组的来管方向一侧均设有一所述移动管架组；

移动管架组可沿换热管转运方向往复移动并可竖向移动，将换热管移动至相应的固定管架组上。

进一步地，所述分拣机构的出管一端设有多层料仓；

所述分拣机构包括可上下移动的过渡托架，过渡托架向上移动可将该处固定管架组上的换热管顶起，并将其输送至多层料仓相应的仓位中。

进一步地，还包括控制系统，所述上料机构、检测机构、打标机构、分拣机构、转运机构均与控制系统连接。

进一步地，所述过渡托架具有引导换热管向多层料仓移动的导向斜面；过渡托架靠近多层料仓的一端设有可与多层料仓的进料口相互衔接的衔接部；

所述衔接部的来管方向一端设有挡板，挡板安装在过渡托架上，挡板可上下伸缩；过渡托架衔接部出管端设有向上突出的凸部。

进一步地，所述固定管架组包括成排设置的多个固定管架，每个固定管架固定安装在底座上；

移动管架组包括成排设置的多个移动管架，每个移动管架固定在气缸的伸缩杆上，气缸通过滑动组件滑动安装于底座上；

每个固定管架组的固定管架与移动管架组的移动管架在成排方向上交替布置。

进一步地，所述移动组件包括安装在固定横梁上的轨道，轨道上滑动设置有滑块，滑块通过齿轮齿条结构与驱动机构连接，驱动机构固装在滑块上。

本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：

本发明采用集成式结构，并采用转运机构实现换热管从上料机构依次逐步的转运至检测机构、打标机构、分拣机构，然后通过分拣机构将换热管按类送入多层料仓的不同层仓位中、可以连续地、自动地对碳化硅管进行上料、检测、打印标识、分拣入库，实现一体化操作，从换热管输送到最后入仓的整个过程中，每根换热管的平均用时约为12S，检测及分拣速度快，大大提高了生产效率。

本发明的检测机构设置多个沿周向均匀布置的线激光相机，多个线激光相机的拍摄区域沿换热管周向围成一圈，优选设置三个，每个线激光相机的扫描角度为120°，可以扫描换热管的整个圆周面，配合线激光相机沿换热管轴线方向移动，可全面的获取换热管的数据信息；打标机构中设置沿换热管轴线方向的激光打标机，并且检测机构、打标机构以及分拣机构均可连接控制系统，控制系统接收并处理检测机构获得的换热管表面的数据信息并获得数据结果，并根据数据结果控制打标机构在换热管表面打印相应信息标识，以及控制分拣机构将换热管按直径分类分拣至分层料仓相应的仓位中，提高了检测精度及准确性，并保证检测结果的一致性。

本发明设置多个沿周向均匀布置的线激光相机，多个线激光相机的拍摄区域覆盖换热管的表面周圈，可以扫描换热管的整个圆周面，并且线激光相机沿换热管轴线方向移动，可以获得同一截面上最大直径和最小直径，从而可以得到准确的椭圆度；同时，使用线激光相机扫描速度较快，且准确性高。

本发明上料、检测、打标、分拣以及换热管在各工序间的转运均可自动完成，实现了自动化生产，稳定可靠；并且降低了劳动强度，降低对操作人员的技能要求。

本发明只需要人工把换热管放到上料架上，换热管便可依靠重力沿上料架上的倾斜上料面向下移动，配合上料前、后挡板的交替伸出，实现换热管一根一根上料，上料简单、便捷，一人即可操作，减少大量人工，降低生产成本。

本发明采用集成式结构，减少场地和生产资源的占用，降低多工序转序作业，降低生产成本。

本发明通过在检测机构、打标机构、分拣机构相应的固定管架组的来管方向一端设置移动管架组，实现换热管在各工序间的按顺序自动转运，节省换热管在各工序间的周转时间，进一步提高了生产效率，降低生产成本。

本发明设置可上下移动的过渡托架，并配合多层料仓，可以将换热管按类分拣至多层料仓的相应仓位中，实现换热管的自动分拣，分拣方式便捷、可靠，分拣效率高。

本发明适合大批量换热管的自动化生产。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明的立体示意图；

图2是本发明的正视图；

图3是图2中A处放大图；

图4是检测机构及打标机构的立体图；

图5是检测机构及打标机构的正视图；

图6是转运机构的正视图；

图7是图6的右视图。

图中，

1-多层料仓，2-气缸，3-导轨，4-固定管架，5-底座，6-移动管架，7-电气控制柜，8-上料架，9-上料前挡板，10-上料后挡板，11-线激光相机，12-固定横梁，13-安装环，14-轨道，15-滑块，16-齿条，17-驱动机构，18-激光打标机，19-立柱，20-过渡托架，21-凸部，22-挡板，23-导料板。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

实施例

如图1-7共同所示，本发明提供一种换热管检测及分拣设备，包括依次设置的上料机构、检测机构、打标机构、分拣机构、多层料仓1，上料机构用于换热管的上料；检测机构扫描获得换热管表面数据信息并将信息传递至控制系统；打标机构在换热管表面打印信息标识；多层料仓1具有从上至下依次设置的多层仓位，每层仓位具有进料口，每层仓位接收并储存不同直径分类的换热管。

分拣机构将换热管按直径分类分拣至多层料仓1相应的仓位中。

所述检测机构、打标机构、分拣机构均包括一用于支撑固定换热管的固定管架组。

所述设备还包括转运机构，转运机构将单根换热管从上料机构依次逐步转运至检测机构、打标机构、分拣机构相应的固定管架组上。

所述上料机构、检测机构、打标机构、分拣机构、转运机构均与控制系统连接，控制系统可接收并处理检测机构获得的换热管表面的数据信息并获得数据结果，并根据数据结果控制打标机构在换热管表面打印相应信息标识，以及控制分拣机构将换热管按类分拣。

具体的，控制系统接收检测机构的信息后进行数据处理、拟合，呈现成一个整体的圆筒形点云图，可以通过旋转、拉伸、放大等查看换热管表面缺陷状态，比如换热管的整体弯曲状态、表面细孔及裂纹、凹凸等缺陷，比较清晰、直观可见；再通过进一步的点云数据处理，得到换热管的直径、直线度、椭圆度、翘头量、大小头、细孔、凹坑、划痕等数据结果并保存至数据库；同时还可以通过数据处理区分出换热管的有缺陷等的不合格区域与合格区域，并记录不合格区域与合格区域的分隔位置，并通过控制系统将该分隔位置信号传递至打标机构，打标机构在该分隔位置打印裁断符号，方便换热管后续加工裁去不合格区域。

检测机构可沿换热管轴线方向移动，以扫描获取换热管获取3D点云数据；打标机构可沿换热管轴线方向移动，以移动至换热管的打标位置，并打印裁断符号、公司Logo、生产编号、换热管直径分类、换热管序号、换热管长度等信息标识。

检测及分拣设备还包括沿换热管轴向延伸的固定横梁12，检测机构和打标机构均通过移动组件安装在固定横梁12上，检测机构和打标机构分别通过移动组件安装在固定横梁12两侧，检测机构和打标机构均可在所述固定横梁12上通过移动组件沿换热管轴线方向移动，实现检测机构、打标机构各自独立的移动。

转运机构包括移动管架组，检测机构、打标机构、分拣机构相应的固定管架组的来管方向一侧设有一所述移动管架组；移动管架组可沿换热管转运方向往复移动并可竖向移动，将换热管移动至相应的固定管架组上，以实现换热管的自动转运，从而实现持续地、自动地作业过程。

固定管架组包括成排设置的多个固定管架4，每个固定管架4固定安装在底座5上。

移动管架组包括成排设置的多个移动管架6，每个移动管架6固定在气缸2的伸缩杆上，气缸2的缸底端通过滑块可滑动安装在导轨3上，并可在电机驱动下移动，导轨3固定在底座5上。

需要说明的是，通过电机驱动滑块带动移动管架6沿导轨3往复移动是常规技术，此处不再赘述。

进一步地，为保证转运过程的顺利进行，避免移动管架6在移动过程中与固定管架4发生干涉，每个固定管架组的固定管架4与移动管架组的移动管架6在成排方向上交替布置。

所述控制系统设置在电气控制柜7内。

上料机构包括固定设置在底座5上的上料架8，上料架8为具有倾斜上料面的长形板，倾斜上料面的出料端（也即下端）处设有可伸缩的上料前挡板9和上料后挡板10，上料前挡板9和上料后挡板10可交替伸出和缩回，以实现换热管的上料。上料前挡板9和上料后挡板10之间的空间只容纳一根换热管，以实现换热管一根一根上料。

换热管上料过程：若干根换热管平铺于上料架8的倾斜上料面上，换热管会自由滚落到上料后挡板10处，上料后挡板10缩回后只有一根换热管滚落到上料前挡板9处；上料后挡板10伸出，然后上料前挡板9缩回，换热管会滚到转运机构中的移动管架6上；然后上料前挡板9伸出，上管一次动作完成。

上料前挡板9和上料后挡板10可通过驱动装置驱动实现伸缩，并通过控制系统控制伸缩，为常规技术，不再赘述。

检测机构包括设置于该处固定管架4所支撑换热管外围的多个线激光相机11，线激光相机11的拍摄方向正对换热管表面，多个线激光相机11的拍摄区域沿周向形成一圆圈，以覆盖换热管整个外周面；线激光相机11用于扫描换热管表面获取3D点云数据；多个线激光相机11以该处固定管架4所支撑换热管轴心为中心周向均匀布设；优选地，线激光相机11设置三个，三个线激光相机11呈等边三角形布置于该处固定管架4所支撑换热管外围，每个线激光相机11的扫描角度为120°。

多个线激光相机11可同时沿换热管轴线方向移动，以获取扫描换热管获取3D点云数据。线激光相机11与控制系统连接，以将数据输送至控制系统，控制系统对接收到的数据进行处理获得相应数据结果。

进一步地，所述移动组件包括安装在固定横梁12上的轨道14，轨道14上滑动设置有滑块15，滑块15通过齿轮齿条结构与驱动机构17连接，驱动机构17固装在滑块15上，驱动机构与控制系统连接。

进一步的，齿轮齿条结构包括设置在驱动机构17输出端的传动齿轮以及设在固定横梁12上的齿条16，传动齿轮与齿条16相啮合；驱动机构包括相连接的电机和减速机。

检测机构还包括安装环13，所述安装环13安装在相应移动组件的移动部件上，具体的，所述安装环13安装在相应移动组件的滑块15上。

所述线激光相机11固定于安装环13上，安装环13为底部设有开口的圆环结构，检测时，换热管的位置位于安装环13的圆心。

所述打标机构包括可沿换热管轴线方向移动的激光打标机18，激光打标机18的打标方向正对换热管且打标焦点在换热管表面，以在换热管上打印信息标识。激光打标机18与控制系统连接，通过控制系统将换热管相应的打标数据信息传递至激光打标机18，以根据检测结果对每根换热管打印相应的信息标识，如换热管直径、裁断符号等。

激光打标机18安装在相应移动组件的移动部件上，具体的，所述激光打标机18安装在相应移动组件的滑块15上。

分拣机构设置在多层料仓1的进料端，分拣机构将换热管按直径分类送入多层料仓1的相应仓位中，实现换热管的分拣。分拣机构包括可上下移动的过渡托架20，过渡托架20向上移动可将靠近多层料仓1的固定管架组上的换热管顶起，并将其输送至多层料仓1相应的仓位中。

过渡托架20通过滑动组件可滑动设置在立柱19上，并在驱动装置驱动下上下移动。

进一步地，过渡托架20具有引导换热管从转运机构向多层料仓1移动的导向斜面，该导向斜面沿靠近多层料仓1的方向倾斜向下延伸。

过渡托架20靠近多层料仓1的一端设有衔接部，以与多层料仓1的进料口相衔接，便于换热管从过渡托架20上进入多层料仓1中。

过渡托架20的衔接部的来管方向一端设有挡板22，凸部21和挡板22安装在过渡托架20上，挡板22可上下伸缩，以挡住或者放行换热管。

进一步地，过渡托架20衔接部出管端设有向上突出的凸部21，用于限位换热管。

分拣机构的工作过程：在驱动装置的驱动下过渡托架20向上移动，可将靠近分拣机构的固定管架组上的换热管顶起，由于自身重力作用，换热管沿着过渡托架20的导向斜面滚动到挡板22处，然后根据该换热管的直径数据，过渡托架20可定位移动到多层料仓1相应直径分类的仓位处，这时过渡托架20的衔接部和该仓位的进料口相互衔接，挡板22向下缩回，换热管可滚到过渡托架20的衔接部，并被凸部挡住；此时换热管同时被送入该仓位的进料口处，然后过渡托架20向下移动，解除凸部21对换热管的限制，换热管滚落到相应仓位中，挡板22伸出回位，以进行下一轮分拣动作。

进一步地，每层仓位的进料口设有倾斜的导料板23，以便于使换热管沿导料板23滚落至仓位中。

本发明的工作过程：

第一步，设置在检测机构来管方向的移动管架组移动至上料机构处，接收并托住上料机构送出的单根换热管，然后通过气缸带动移动管架向上移动，将换热管一起向上顶起至高出检测机构处固定管架组，随后该移动管架组移动至与检测机构处固定管架组的换热管支撑部上下对齐，气缸带动移动管架组向下移动至换热管转运至该处固定管架组上，随后该移动管架组回位并运行至上料机构处等待下一次转运换热管动作。

第二步，移动组件带动线激光相机沿着换热管轴线方向移动，扫描换热管外表面，获得换热管表面的3D点云数据，线激光相机扫描换热管获得的数据信息传至控制系统，控制系统处理得到换热管的直线度、椭圆度、换热管直径、两头直径差异、换热管弯曲状态、表面凹坑和划痕等数据，并把换热管的测量结果和数据等信息存到数据库。

第三步，当换热管扫描和数据处理完后，打标机构来管方向一端的移动管架组将检测机构处固定管架组上的换热管转运至打标机构处的固定管架组上，换热管转运原理同第一步；通过移动组件带动激光打标机移动至换热管的打标位置，并打印裁断符号、Logo以及编码等信息标识。

同时，重复第一步，转运下一根换热管至检测机构处，并按照第二步进行扫描检测。

第四步，换热管打标完成后，分拣机构来管方向一端的移动管架组将打标机构处固定管架组上的换热管转运至分拣机构处的固定管架组上，按照该换热管的直径数据信息，分拣机构的过渡托架将该换热管引导输送至多层料仓相应直径分类的仓位中，完成分拣动作。至此，一根换热管的上料、扫描、打标、分拣入仓以及各工序之间的转运结束。

同时，重复第三步，移动下一根扫描检测完的换热管至打标机构处，并按照第三步打印标识。

上述整个过程均不需要人工参与，只需要人工把换热管放到上料架即可。

以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种换热管检测及分拣设备，其特征在于，包括底座（5），所述底座（5）上由一端至另一端依次间隔设置上料机构、检测机构、打标机构以及分拣机构；所述检测机构、打标机构、分拣机构均包括一用于支撑换热管的固定管架组；

还包括转运机构，所述转运机构将换热管从上料机构依次逐步转运至检测机构、打标机构、分拣机构相应的固定管架组上；

所述检测机构包括多个沿周向均布的线激光相机（11），每个所述线激光相机（11）的拍摄方向正对换热管表面，多个线激光相机（11）的拍摄区域覆盖换热管的表面周圈；

还包括固定横梁（12），所述检测机构和打标机构分别通过一移动组件安装在固定横梁（12）两侧；检测机构和打标机构均可在所述固定横梁（12）上通过移动组件沿换热管轴线方向移动；

所述检测机构还包括安装环（13），所述安装环（13）安装在相应移动组件的移动部件上；所述线激光相机（11）固定于安装环（13）上；所述线激光相机（11）数量为三个，每个线激光相机（11）的扫描件角度为120°；

所述上料机构包括固定设置在底座（5）上的上料架（8），上料架（8）为具有倾斜上料面的长形板，倾斜上料面的下端处设有可伸缩的上料前挡板（9）和上料后挡板（10），上料前挡板（9）和上料后挡板（10）可交替伸出和缩回；

上料前挡板（9）和上料后挡板（10）之间的空间可容纳一根换热管；

所述转运机构包括移动管架组，检测机构、打标机构、分拣机构相应的固定管架组的来管方向一侧均设有一所述移动管架组；

移动管架组可沿换热管转运方向往复移动并可竖向移动，将换热管移动至相应的固定管架组上；

所述分拣机构的出管一端设有多层料仓（1）；

所述分拣机构包括可上下移动的过渡托架（20），过渡托架（20）向上移动可将固定管架组上的换热管顶起，并将其输送至多层料仓（1）相应的仓位中；

所述过渡托架（20）具有引导换热管向多层料仓（1）移动的导向斜面；过渡托架（20）靠近多层料仓（1）的一端设有可与多层料仓（1）的进料口相互衔接的衔接部；

所述衔接部的来管方向一端设有挡板（22），挡板（22）安装在过渡托架（20）上，挡板（22）可上下伸缩；过渡托架（20）衔接部出管端设有向上突出的凸部（21）。

2.如权利要求1所述的一种换热管检测及分拣设备，其特征在于，所述打标机构包括可沿换热管轴线方向移动的激光打标机（18），激光打标机（18）的打标方向正对换热管且打标焦点在换热管表面；

激光打标机（18）安装在相应移动组件的移动部件上。

3.如权利要求1所述的一种换热管检测及分拣设备，其特征在于，还包括控制系统，所述上料机构、检测机构、打标机构、分拣机构、转运机构均与控制系统连接。

4.如权利要求1所述的一种换热管检测及分拣设备，其特征在于，所述固定管架组包括成排设置的多个固定管架（4），每个固定管架（4）固定安装在底座（5）上；

移动管架组包括成排设置的多个移动管架（6），每个移动管架（6）固定在气缸（2）的伸缩杆上，气缸（2）通过滑动组件滑动安装于底座（5）上；

每个固定管架组的固定管架（4）与移动管架组的移动管架（6）在成排方向上交替布置。

5.如权利要求1所述的一种换热管检测及分拣设备，其特征在于，所述移动组件包括安装在固定横梁（12）上的轨道（14），轨道（14）上滑动设置有滑块（15），滑块（15）通过齿轮齿条结构与驱动机构（17）连接，驱动机构（17）固装在滑块（15）上。