CN102411007B - 微小的圆或圆环形零件表面缺陷检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微小的圆或圆环形零件表面缺陷检测系统，其包括第一输运单元、第一光学检测单元、自动翻面单元、第一自动分离回收单元、第二输运单元、第二光学检测单元、第二自动分离回收单元、控制单元及底座；采用减振阻尼装置解决了零件平稳输运和检测；提供了自动翻面单元，实现了零件自动翻面及零件第二面检测的重排列问题；克服了已有技术使用的结构复杂的双头移载机械手装置造成不易控制，由于零件具有薄、小的特点，不易于夹持造成检测效率低的缺点；采用了对有缺陷零件的分类回收装置，有利于对加工零件的质量进行统计和分析，进而提高产品质量和效率。该系统能够实现流水线作业过程中对微小的圆或圆环形零件表面缺陷进行双面检测。

Description

微小的圆或圆环形零件表面缺陷检测系统

技术领域

本发明涉及微小的圆或圆环形零件表面缺陷检测系统，能够实现流水线作业过程中对微小的圆或圆环形零件表面缺陷进行双面检测。

背景技术

在工业生产中，对零件表面质量的检测是保证产品质量的重要环节。具有无接触、无损伤、高效率、低误检率、在线实时等优点的微小圆或圆环形零件表面缺陷检测，大大提高生产效率、产品质量。在检测过程中，如何对零件平稳输运、实时平稳检测、翻面及缺陷类型的区分与筛选、数量统计成为关键的技术问题。申请号为200610026220.7的中国专利公开了一项名称为“磁环图像自动检测装置”的技术方案。该方案包括机架，在机架台面上，其前部安装一个磁环自动上料盘，而其后安装第一套双头移载机械手装置，在第一套双头移载机械手装置之上安装一个第一影像检测平台，而其后侧安装第二套双头移载机械手装置和一个磁环翻转装置，在所述的磁环翻转装置的后侧安装一个第二影像检测平台；磁环在磁环自动上料盘上由第一套双头移载机械手装置送到第一影像检测平台上进行磁环上表面检测，然后由磁环翻转装置和第二套双头移载机械手装置将磁环翻转而送到第二影像检测平台上对磁环的下表面进行检测。其存在的技术问题是，(1)该方案并未公开如何解决在检测过程中，如何对零件平稳输运并实时平稳检测，并且未能公开零件在第二面检测的重排列问题。(2)该方案所述的双头移载机械手装置结构复杂，不易控制，由于零件具有薄、小的特点，不易于夹持，因此，该方案检测效率低。(3)该方案只是对零件进行检测，未公开对有缺陷零件的分类回收，不利于对加工零件的质量进行统计和分析，找出产生缺陷的零件的原因，进而提高产品质量和效率。

发明内容

为了解决已有技术存在的问题，本发明提供一种微小的圆或圆环形零件表面缺陷检测系统。该系统能够实现流水线作业过程中对微小的圆或圆环形零件表面缺陷进行双面检测。所述的微小的圆或圆环形零件，是指直径在8-12mm范围内的零件。

本发明提供的一种微小的圆或圆环形零件表面缺陷检测系统包括第一输运单元、第一光学检测单元、自动翻面单元、第一自动分离回收单元、第二输运单元、第二光学检测单元、第二自动分离回收单元、控制单元及底座；

(1)所述的第一输运单元包括机架、主动带轮装置、从动带轮装置、减振阻尼装置、电机、电机架、V带轮和V带；

所述的机架是由第一长方体板和第二长方体板、三个以上的加强肋和四个L形块组成；三个以上的加强肋的两端分别通过螺栓与第一长方体板和第二长方体板紧固连接；第一长方体板和第二长方体板的两端各通过螺栓与一个L形块的一端固连，每个L形块的另一个端分别有一个螺纹孔；

主动带轮装置安装在机架的一端；主动带轮装置是由主动带轮、主动带轮轴、轴承、轴承端盖组成；主动带轮轴的两端均与轴承过盈配合，轴承与主动带轮过盈配合，主动带轮的两端各通过螺栓连接一个轴承端盖，使主动带轮可以绕主动带轮轴转动；主动带轮轴两端各有一个孔分别与第一长方体板和第二长方体板的一端的L形块上的螺纹孔配合，用螺栓分别通过所述的孔把主动带轮轴固定；主动带轮的一端有环绕的V带槽，用以安装V带；

所述的从动带轮装置安装在机架的另一端；从动带轮装置的从动带轮没有环绕的V带槽，其余的形状和结构与主动带轮完全一样；从动带轮轴的两端也各有一个孔分别与第一长方体板和第二长方体板的另一端的L形块上的螺纹孔配合，用螺栓分别通过所述的孔把从动带轴的两端固定；

电机通过螺栓连接在纵截面是U形板的电机架上，电机架5通过螺栓固定在第一材长方体板和第二材长方体板的上表面，电机的轴与V带轮通过顶丝固连，V带一端嵌入V带轮47的V带槽，另一端嵌在主动带轮中的V带槽内；电机4带动V带轮转动，由电机带动V带轮转动，V带轮通过V带带动主动带轮转动，平带置于从动带轮和主动带轮上，由于摩擦力的作用，平带在主动带轮和从动带轮上转动，完成输运待检零件；

所述的减振阻尼装置包括2个连接板、4个凸台、4个弹簧、检测平台、4个直线轴承、纵截面是U形的安装架及4个光轴；2个长方体的连接板分别通过螺栓连接在机架的第一材长方体板和第二材长方体板上，并且保证减振阻尼装置位于光学检测单元的正下方；纵截面是U形的安装架的两端均有2孔，4个圆台形的凸台也有各有一个孔，纵截面是U形的安装架的两端的分别置于4个圆台形的凸台上，并且所述的安装架的孔与4个圆台形的凸台上的孔对齐，用螺栓通过所述的孔分别将4个圆台形的凸台和纵截面是U形的安装架固接在连接板上；4个光轴的带有螺纹的一端与分别长方体形的检测平台连接，另一端分别在安装架的光孔里，并且可以在该光孔里上下移动，4个光轴的外圆表面分别套着直线轴承及弹簧；工作时，平带的底面要始终与检测平台接触，由于弹簧的吸振作用，可以减小平带通过减振阻尼装置时的振动，提高了平带的稳定度，有利于光学检测单元的稳定工作；

所述的第一光学检测单元由环形光源、光源架、相机、相机架及三角架组成；三角架通过螺栓固连到底座上，相机架与三角架固接；环形光源通过螺栓连接到光源架上，光源架通过螺栓连接到三角架上；相机与相机架连接，要保证相机的光轴垂直于平带的平面并与平带的纵向的中线重合；相机完成对待检零件的照相，然后将待检零件的表面信息传给计算机进行计算机图形识别与处理；

(3)所述的自动分离单元包括废料收集滑道单元、安装架、气嘴组及气嘴架；

废料收集滑道单元大体上是横截面Z形结构的一体部件，它的底面是平面、中间是2个以上的倾斜的滑梯、上面是平面；废料收集滑道单元上面的平面与平带处于一个平面，以便通过气嘴组将有缺陷的零件吹到废料收集滑道单元的倾斜的滑梯内收集起来；安装架的上面和废料收集滑道单元通过螺栓相连，安装架的下面通过螺栓和底座固连；

气嘴架为长方体件，气嘴架的上平面与气嘴组通过螺栓相连，其下平面与底座通过螺栓固连；气嘴组包括2个以上气嘴，分别通过螺栓固连在气嘴架中；

气嘴是两端不同厚度的长方体件，长方体件一端的进气口是一个大圆柱形的孔，长方体件的另一端出气口是一个小圆柱形的孔，两个圆柱形的孔的中心同线互相贯通，气嘴的进气孔与气管一端密闭连接，连有电磁阀的气管的另一端与气泵出气口密闭连接，气泵能独立调整出气量；经光学检测模块检测到零件有缺陷的信息传给计算机进行计算机图形识别与处理，根据缺陷的类别，计算机则指令自动分离回收单元的对应的气嘴完成喷气动作，进而把有缺陷的待检零件放入废料收集滑道的相应的倾斜的滑梯内，把有缺陷的零件分类收集；所述的三种缺陷分别是划痕、沙眼或麻坑，实现分类回收；没有缺陷的零件通过自动翻面单元翻面；

(4)所述的自动翻面单元包括弧形滑道、橡胶垫、超声波振子、振子架及L形挡块组成；长方体的振子架通过螺栓固连在底座的上，弧形滑道是在长方体的一侧加工成一个与上下平面相切的圆弧槽，弧形滑道、长方体的橡胶垫、圆柱形的超声波振子通过螺栓连接到长方体的振子架，要使得弧形滑道的圆弧槽边缘刚好与第二输运装置中的平带大约相切，并稍有空隙；并且要保证圆弧槽的圆弧面与从动轮上的平带1围成的圆弧形之间的空隙能够使待检零件顺畅地落到第二输运单元的平带上，从而实现待检零件翻面；考虑到零件表面粗糙度的差异所引起的摩擦变化对零件翻面过程的影响，本发明采用超声波振子来改变零件与弧形滑道的摩擦角，使其摩擦角不在自锁范围内，从而减小摩擦力的影响，使待检零件能够平稳顺利的滑下；L形挡块与弧形滑道通过螺栓连接；L形挡块表面套有橡胶套，可以在零件下落后起到缓冲作用，从而实现零件在第二输运单元中输运，进行第二面检测；

(5)所述的底座是由长方体件，该长方体件的一侧加工有横截面是长方体形的凹槽，第二输运单元置于该凹槽内的底面上；第一输运单元安装在长方体件的另一侧的安装面上，安装面与安装面有一定的高度差，该高度差要使得弧形滑道的圆弧槽边缘刚好与第二输运装置中的平带大约相切，并稍有空隙，并要使通过翻面的待检零件平稳地落在第二输运装置中的平带上并输运；

(6)所述的第二输运单元、第二光学检测单元、第二自动分离回收单元的结构组成、连接关系及技术功能与第一输运单元、第一光学检测单元、第一自动分离回收单元相同；第二输运单元要与第一输运单元在底座上呈正交阶梯放置，第二输运单元要比第一输运单元低；这样放置的好处在于减小第二输运单元、第二光学检测单元、第二自动分离回收单元与第一输运单元、第一光学检测单元、第一自动分离回收单元安装位置对输运所占空间的大小，并且可以减小零件运动速度的耦合现象，不会出现零件“跳跃”。

(7)所述的控制单元包括计算机，计算机里存储有运行软件；运行软件包括缺陷分类识别及指令实现分类回收；缺陷分类识别采用Zhangjiang Yu和Xiaozhou Li发表于2009IEEE-ICMA国际会议中《Research on Surface Defect Inspection for Small Magnetic Rings》文中所阐述的检测算法，对第一类缺陷掉角、第二类缺陷沙眼和麻坑或第三类缺陷刀纹和划痕分类识别。

缺陷分类识别的检测算法，第一类缺陷采用稳健估计的算法来实现对测量数据的自动处理，假设一组测量数据无显著的误差，大致服从对称分布，按以下步骤处理：

第一类缺陷采用稳健估计的算法来实现对测量数据的自动处理，假设一组测量数据无显著的误差，大致服从对称分布，按以下步骤处理：

(1)将测量数据x₁，x₂，Λ，x_n，按大小顺序排列为

x₁′≤x₂′≤Λ≤x_n′

(2)计算数据标准差s以及算术平均值

(3)判别含有粗大误差的数据

${{|v}_i}^{\′}|=|{x_i}^{\′}-\stackrel{\‾}{x}|\≥k_0\·k\·s$

其中n≥10，k₀＝0.6，k＝3；n＜10，k₀＝0.7，

处理后的效果图如图24所示：

在对第二类和第三类缺陷检测之前，算法运行要求去除零件外轮廓，以减小对算法快速性和收敛性的影响；随后经过图像分割、膨胀、腐蚀、平滑后，通过面积阈值消除小面积的孤立的噪声点；然后按照二值分割算法将缺陷从源图像中提取出来，进一步就可以对它的几何特征进行测量和分析，其处理后的效果图如图25所示。

通过以下算法将缺陷进行分类：

If A rea＞T-area，

if r＜t_r&&.t_C，

CLAS＝1判定为第二类缺陷；

Else

CLAS＝0判定为第三类缺陷；

End；

其中area代表缺陷的面积，以像数数来表示；r代表缺陷图形最小外接矩形的长宽比；C代表缺陷的圆形度，T-area、t_r、t_C为人工设定阈值。

有益效果：本发明提供一种微小的圆或圆环形零件表面缺陷检测系统，其包括第一输运单元、第一光学检测单元、自动翻面单元、第一自动分离回收单元、第二输运单元、第二光学检测单元、第二自动分离回收单元、控制单元及底座；采用减振阻尼装置解决了零件平稳输运和检测；提供了自动翻面单元，实现了零件自动翻面及零件第二面检测的重排列问题；克服了已有技术使用的结构复杂的双头移载机械手装置造成不易控制，由于零件具有薄、小的特点，不易于夹持造成检测效率低的缺点；采用了对有缺陷零件的分类回收装置，有利于对加工零件的质量进行统计和分析，进而提高产品质量和效率。该系统能够实现流水线作业过程中对微小的圆或圆环形零件表面缺陷进行双面检测。

附图说明

图1是微小圆或圆环形零件表面缺陷检测系统结构示意图俯视图，也是摘要附图。

图2是微小圆或圆环形零件表面缺陷检测系统结构示意图的A-A剖视图。

图3是底座主视图。

图4是底座俯视图及定位孔示意图。

图5是输运单元结构示意图主视图。

图6是输运单元结构示意图俯视图。

图7是安装架结构示意图主视图

图8是安装架结构示意图俯视图。

图9是主动带轮装置结构示意图。

图10是减振阻尼装置结构示意图的主视图。

图11是减振阻尼装置结构示意图的俯视图。

图12是光学检测单元结构示意图主视图。

图13是光学检测单元结构示意图俯视图。

图14是本发明的系统软件流程图。

图15是自动分离单元结构示意图的主视图。

图16是自动分离单元结构示意图的俯视图。

图17是气嘴横截面图。

图18是气嘴A-A剖视图。

图19是自动翻面单元结构的主视图示意图。

图20是自动翻面单元结构的俯视图示意图。

图21是微小圆或圆环形零件表面缺陷检测系统结构立体图。

图22是电机架5主视图。

图23是电机架5俯视图。

图24是本发明的第一类缺陷检测算法处理后的效果图。

图25是本发明的第二类和第三类缺陷检测算法处理后的效果图。

具体实施方式

实施例1  本发明提供一种微小的圆或圆环形零件表面缺陷检测系统。该系统能够实现流水线作业过程中对微小的圆或圆环形零件表面缺陷进行双面检测。所述的微小的圆或圆环形零件，是指直径在8-12mm范围内的零件。

如图1、2所示，本发明提供的一种微小的圆或圆环形零件表面缺陷检测系统包括第一输运单元、第一光学检测单元、自动翻面单元、第一自动分离回收单元、第二输运单元、第二光学检测单元、第二自动分离回收单元、控制单元及底座38；

(1)如图5、6所示，所述的第一输运单元包括机架、主动带轮装置、从动带轮装置、减振阻尼装置12、电机4、电机架5、V带轮47和V带3；

如图7、8所示，所述的机架是由第一长方体板18-1和第二长方体板18-2、三个以上的加强肋6和四个L形块19组成；三个以上的加强肋6的两端分别通过螺栓与第一长方体板18-1和第二长方体板18-2紧固连接；第一长方体板18-1和第二长方体板18-2的两端各通过螺栓与一个L形块的一端固连，每个L形块的另一个端分别有一个螺纹孔；

如图9所示，主动带轮装置安装在机架的一端；主动带轮装置是由主动带轮2、主动带轮轴50、轴承48、轴承端盖49组成；主动带轮轴50的两端均与轴承48过盈配合，轴承48与主动带轮2过盈配合，主动带轮2的两端各通过螺栓连接一个轴承端盖，使主动带轮2可以绕主动带轮轴50转动；主动带轮轴50两端各有一个孔52分别与第一长方体板18-1和第二长方体板18-2的一端的L形块上的螺纹孔配合，用螺栓分别通过所述的孔把主动带轮轴50固定；主动带轮2的一端有环绕的V带槽51，用以安装V带3；

如图2、5、6所示，所述的从动带轮装置安装在机架的另一端；从动带轮装置的从动带轮14没有环绕的V带槽51，其余的形状和结构与主动带轮2完全一样；从动带轮轴的两端也各有一个孔分别与第一长方体板18-1和第二长方体板18-2的另一端的L形块上的螺纹孔配合，用螺栓分别通过所述的孔把从动带轴的两端固定；

如图5、6所示，电机4通过螺栓连接在纵截面是U形板的电机架5上(电机架5的结构如图22、23所示)，电机架5通过螺栓固定在第一长方体板18-1和第二长方体板18-2的上表面，电机4的轴与V带轮47通过顶丝固连，V带3的一端嵌入V带轮47的V带槽，另一端嵌在主动带轮2中的V带槽51内；由电机4带动V带轮47转动，V带轮47通过V带3带动主动带轮2转动，平带1置于从动带轮14和主动带轮2上，由于摩擦力的作用，平带1在主动带轮2和从动带轮14上转动，完成输运待检零件；电机4带动V带轮47转动，由V带轮47、V带3和主动带轮2构成一级减速机构；

如图5、6、10、11所示，所述的减振阻尼装置12包括2个连接板53、4个凸台54、4个弹簧56、检测平台57、4个直线轴承58、纵截面是U形的安装架55及4个光轴59；2个长方体的连接板53分别通过螺栓连接在机架的第一长方体板18-1和第二长方体板18-2上，并且保证减振阻尼装置12位于光学检测单元的正下方；纵截面是U形的安装架55的两端均有2孔，4个圆台形的凸台54也有各有一个孔，纵截面是U形的安装架55的两端的分别置于4个圆台形的凸台54上，并且所述的安装架55的孔与4个圆台形的凸台54上的孔对齐，用螺栓通过所述的孔分别将4个圆台形的凸台54和纵截面是U形的安装架5固接在连接板53上；4个光轴59的带有螺纹的一端与分别与长方体形的检测平台57连接，另一端分别在安装架55的光孔里，并且可以在该光孔里上下移动，4个光轴59的外圆表面分别套着直线轴承58及弹簧56；工作时，平带1的底面要始终与检测平台57接触，由于弹簧的吸振作用，可以减小平带1通过减振阻尼装置12时的振动，提高了平带的稳定度，有利于光学检测单元的稳定工作。

(2)如图1、12、13所示，所述的第一光学检测单元由环形光源9、光源架8、相机7、相机架10及三角架11组成；三角架11通过螺栓固连到底座38上，相机架10与三角架11固接；环形光源9通过螺栓连接到光源架8上，光源架8通过螺栓连接到三角架11上；相机7与相机架10连接，要保证相机7的光轴垂直于平带1的平面并与平带1的纵向的中线重合；相机7完成对待检零件的照相，然后将待检零件的表面信息传给计算机进行计算机图形识别与处理；

(3)如图15、16所示，所述的自动分离单元包括废料收集滑道单元13、安装架60、气嘴组20及气嘴架21；

见图15、16，废料收集滑道单元(13)大体上是横截面Z形结构的一体部件，它的底面是平面、中间是2个以上的倾斜的滑梯、上面是平面；废料收集滑道单元13上面的平面与平带1处于一个平面，以便通过气嘴组11将有缺陷的零件吹到废料收集滑道单元13的倾斜的滑梯内收集起来；安装架60的上面和废料收集滑道单元13通过螺栓相连，安装架60的下面通过螺栓和底座38固连；

气嘴架21为长方体件，气嘴架21的上平面与气嘴组11通过螺栓相连，其下平面与底座38通过螺栓固连；气嘴组11包括2个以上气嘴，分别通过螺栓固连在气嘴架21中；

见图17、18，气嘴是两端不同厚度的长方体件，长方体件一端的进气口是一个大圆柱形的孔，长方体件的另一端的出气口是一个小圆柱形的孔，两个圆柱形的孔的中心同线互相贯通，气嘴的进气孔与气管一端密闭连接，连有电磁阀的气管的另一端与气泵出气口密闭连接，气泵能独立调整出气量；经光学检测单元检测到零件有缺陷的信息传给计算机进行计算机图形识别与处理，根据缺陷的类别，计算机则指令自动分离回收单元的对应的气嘴完成喷气动作，进而把有缺陷的待检零件放入废料收集滑道13的相应的倾斜的滑梯内，把有缺陷的零件分类收集；所述的三种缺陷分别是划痕、沙眼或麻坑，实现分类回收；没有缺陷的零件通过自动翻面单元翻面；

(4)如图2、19、20所示，所述的自动翻面单元包括弧形滑道15、橡胶垫63、超声波振子17、振子架16及L形挡块64组成；长方体的振子架16通过螺栓固连在底座38的上，弧形滑道15是在长方体的一侧加工成一个与上下平面相切的圆弧槽，弧形滑道15、长方体的橡胶垫63、圆柱形的超声波振子17通过螺栓连接到长方体的振子架16，要使得弧形滑道15的圆弧槽边缘刚好与第二输运单元中的平带24大约相切，并稍有空隙；并且要保证圆弧槽的圆弧面与从动轮14上的平带1围成的圆弧形之间的空隙65能够使待检零件顺畅地落到第二输运单元的平带24上，从而实现待检零件翻面；考虑到零件表面粗糙度的差异所引起的摩擦变化对零件翻面过程的影响，本发明采用超声波振子17来改变零件与弧形滑道15的摩擦角，使其摩擦角不在自锁范围内，从而减小摩擦力的影响，使待检零件能够平稳顺利的滑下；L形挡块64与弧形滑道15通过螺栓连接；L形挡块64表面套有橡胶套，可以在零件下落后起到缓冲作用，从而实现零件在第二输运单元中输运，进行第二面检测；

(5)如图3、4、5所示，所述的底座是长方体件，该长方体件的一侧加工有横截面是长方体形的凹槽42，第二输运单元置于该凹槽42内的底面上；第一输运单元安装在长方体件的另一侧的安装面41上，安装面41与安装面42有一定的高度差，该高度差要使得弧形滑道15的圆弧槽边缘刚好与第二输运单元中的平带24大约相切，并稍有空隙(见图2)，并要使通过翻面的待检零件平稳地落在第二输运单元中的平带24上并输运；

(6)所述的第二输运单元、第二光学检测单元、第二自动分离回收单元的结构组成、连接关系及技术功能与第一输运单元、第一光学检测单元、第一自动分离回收单元相同；第二输运单元要与第一输运单元在底座上呈正交阶梯放置，第二输运单元要比第一输运单元低；这样放置的好处在于减小第二输运单元、第二光学检测单元、第二自动分离回收单元与第一输运单元、第一光学检测单元、第一自动分离回收单元安装位置对输运所占空间的大小，并且可以减小零件运动速度的耦合现象，不会出现零件“跳跃”。

(7)所述的控制单元包括计算机，计算机里存储有运行软件；运行软件包括缺陷分类识别及指令实现分类回收；缺陷分类识别采用Zhangjiang Yu和Xiaozhou Li发表于2009IEEE-ICMA国际会议中《Research on Surface Defect Inspection for Small Magnetic Rings》文中所阐述的检测算法，对第一类缺陷掉角、第二类缺陷沙眼和麻坑或第三类缺陷刀纹和划痕分类识别。

缺陷分类识别的检测算法，第一类缺陷采用稳健估计的算法来实现对测量数据的自动处理，假设一组测量数据无显著的误差，大致服从对称分布，按以下步骤处理：

(1)将测量数据x₁，x₂，Λ，x_n，按大小顺序排列为

x₁′≤x₂′≤Λ≤x_n′

(2)计算数据标准差s以及算术平均值

(3)判别含有粗大误差的数据

$\left|{v_i}^{\′}\right|=|{x_i}^{\′}-\stackrel{\‾}{x}|\≥k_0\·k\·s$

其中n≥10，k₀＝0.6，k＝3；n＜10，k₀＝0.7，

对第一类缺陷掉角处理后的效果图如图24所示：

在对第二类和第三类缺陷检测之前，算法运行要求去除零件外轮廓，以减小对算法快速性和收敛性的影响；随后经过图像分割、膨胀、腐蚀、平滑后，通过面积阈值消除小面积的孤立的噪声点；然后按照二值分割算法将缺陷从源图像中提取出来，进一步就可以对它的几何特征进行测量和分析。其处理后的效果图如图25所示：

通过以下算法将缺陷进行分类：

If A rea＞T-area，

if r＜t_r&&.t_C，

CLAS＝1判定为第二类缺陷；

Else，

CLAS＝0判定为第三类缺陷；

End；

其中area代表缺陷的面积，以像数数来表示；r代表缺陷图形最小外接矩形的长宽比；C代表缺陷的圆形度，T-area、t_r、t_C为人工设定阈值；

如图14所示，计算机里存储的运行软件的流程如下：

步骤100，启动；

步骤101，初始化，向计算机输入初始化信息；

步骤102，热机；

步骤103，待检零件的上料机开始上料；

步骤104，待检零件的第一面是否到达取像点？否，继续输运；是，执行下一步；

步骤105，照相机照相，提取待检零件的第一面的图像信息；

步骤106，计算机利用提取待检零件的第一面图像信息，依据算法对待检零件的第一面信息分类；

步骤107，待待检零件的第一面是否有缺陷？否，继续输运；是，执行下一步；

步骤108，待待检零件是否有第一类缺陷？是，执行步骤109；否，执行步骤111；

步骤109，待待检零件是否达到第一类缺陷剔除点？是，执行步骤110；启动第一类缺陷剔电磁阀，通过相应的气嘴和滑道把该待检零件放入收集桶；否，继续输运；

步骤111，待待检零件是否属于第二类缺陷？是，执行步骤112；否，执行步骤114；

步骤112，待待检零件是否达到第二类缺陷剔除点？是，执行步骤113，启动第二类缺陷剔电磁阀，通过相应的气嘴和滑道把该待检零件放入收集桶；否，继续输运；

步骤114，待检零件的第一面是否达到第三类缺陷剔除点？是，执行步骤115，启动第三类缺陷剔电磁阀，通过相应的气嘴和滑道把该待检零件放入收集桶；否，继续输运；

步骤116，第一面合格的待检零件进行翻面；

步骤117，待检零件进行第二面检测；重复步骤104至步骤115；

步骤118，上位机是否发出停止指令？是，重复步骤104至步骤118，否，执行步骤119

步骤119，停止上料，上料机不再上料；

步骤120，是否有零件在输运单元中，是，重复步骤104至步骤118；否，执行步骤121；

步骤121，结束。

Claims (1)

1.微小的圆或圆环形零件表面缺陷检测系统，其特征在于，其包括第一输运单元、第一光学检测单元、自动翻面单元、第一自动分离回收单元、第二输运单元、第二光学检测单元、第二自动分离回收单元、控制单元及底座（38）；

所述的第一输运单元包括机架、主动带轮装置、从动带轮装置、减振阻尼装置（12）、电机（4）、电机架（5）、V带轮（47）、V带（3）及平带（1）；

所述的机架是由第一长方体板（18-1）和第二长方体板（18-2）、三个以上的加强肋（6）和四个L形块（19）组成；三个以上的加强肋（6）的两端分别通过螺栓与第一长方体板（18-1）和第二长方体板（18-2）紧固连接；第一长方体板（18-1）和第二长方体板（18-2）的两端各通过螺栓与一个L形块的一端固连，每个L形块的另一个端分别有一个螺纹孔；

主动带轮装置安装在机架的一端；主动带轮装置是由主动带轮（2）、主动带轮轴（50）、轴承（48）、轴承端盖（49）组成；主动带轮轴（50）的两端均与轴承（48）过盈配合，轴承（48）与主动带轮（2）过盈配合，主动带轮（2）的两端各通过螺栓连接一个轴承端盖，使主动带轮（2）可以绕主动带轮轴（50）转动；主动带轮轴（50）两端各有一个孔（52），分别与第一长方体板（18-1）和第二长方体板（18-2）的一端的L形块上的螺纹孔配合，用螺栓分别通过所述的孔把主动带轮轴（50）固定；主动带轮（2）的一端有环绕的V带槽（51），用以安装V带（3）；

所述的从动带轮装置安装在机架的另一端；从动带轮装置的从动带轮(14)没有环绕的V带槽(51)，其余的形状和结构与主动带轮(2)完全一样；从动带轮轴的两端也各有一个孔分别与第一长方体板（18-1）和第二长方体板（18-2）的另一端的L形块上的螺纹孔配合，用螺栓分别通过所述的孔把从动带轮轴的两端固定；

电机（4）通过螺栓连接在纵截面是U形板的电机架（5）上，电机架（5）通过螺栓固定在第一长方体板（18-1）和第二长方体板（18-2）的上表面，电机（4）的轴与V带轮（47）通过顶丝固连，V带（3）的一端嵌入V带轮（47）的V带槽，另一端嵌在主动带轮（2）中的V带槽（51）内；由电机（4）带动V带轮（47）转动，V带轮(47)通过V带(3)带动主动带轮(2)转动, 平带(1)置于从动带轮(14)和主动带轮(2)上，由于摩擦力的作用，平带(1)在主动带轮(2)和从动带轮(14)上转动完成输运待检零件； 

所述的减振阻尼装置(12)包括2个连接板(53)、4个凸台(54)、4个弹簧(56)、检测平台(57)、4个直线轴承(58)、纵截面是U形的第一安装架(55)及4个光轴(59)；2个长方体的连接板(53)分别通过螺栓连接在机架的第一长方体板(18-1)和第二长方体板(18-2)上，并且保证减振阻尼装置(12)位于光学检测单元的正下方；纵截面是U形的第一安装架(55)的两端均有2孔，4个圆台形的凸台(54)也有各有一个孔，纵截面是U形的第一安装架(55)的两端的分别置于4个圆台形的凸台(54)上，并且所述的第一安装架(55)的孔与4个圆台形的凸台(54)上的孔对齐，用螺栓通过所述的孔分别将4个圆台形的凸台(54)和纵截面是U形的第一安装架(55)固接在连接板(53)上；4个光轴(59)的带有螺纹的一端分别与长方体形的检测平台(57)连接，另一端分别在第一安装架(55)的光孔里,并且可以在该光孔里上下移动，4个光轴(59)的外圆表面分别套着直线轴承(58)及弹簧(56)；工作时，平带(1)的底面要始终与检测平台(57)接触；

所述的第一光学检测单元由环形光源（9）、光源架（8）、相机（7）、相机架（10）及三角架（11）组成；三角架（11）通过螺栓固连到底座（38）上，相机架（10）与三角架（11）固接；环形光源（9）通过螺栓连接到光源架（8）上，光源架（8）通过螺栓连接到三角架（11）上；相机（7）与相机架（10）连接，要保证相机（7）的光轴垂直于平带（1）的平面并与平带（1）的纵向的中线重合；相机（7）完成对待检零件的照相，然后将待检零件的表面信息传给计算机进行计算机图形识别与处理；

所述的第一自动分离回收单元包括废料收集滑道单元（13）、第二安装架（60）、气嘴组（20）及气嘴架（21）；

废料收集滑道单元（13）大体上是横截面Z形结构的一体部件，它的底面是平面、中间是2个以上的倾斜的滑梯、上面是平面；废料收集滑道单元（13）上面的平面与平带（1）处于一个平面，以便通过气嘴组（20）将有缺陷的零件吹到废料收集滑道单元（13）的倾斜的滑梯内收集起来；第二安装架（60）的上面和废料收集滑道单元（13）通过螺栓相连，第二安装架（60）的下面通过螺栓和底座（38）固连；

气嘴架（21）为长方体件，气嘴架（21）的上平面与气嘴组（20）通过螺栓相连，其下平面与底座（38）通过螺栓固连；气嘴组（20）包括2个以上气嘴，分别通过螺栓固连在气嘴架（21）中；

气嘴是两端不同厚度的长方体件，长方体件一端的进气口是一个大圆柱形的孔，长方体件的另一端的出气口是一个小圆柱形的孔，两个圆柱形的孔的中心同线互相贯通，气嘴的进气孔与气管一端密闭连接，连有电磁阀的气管的另一端与气泵出气口密闭连接，气泵能独立调整出气量；经光学检测单元检测到零件有缺陷的信息传给计算机进行计算机图形识别与处理，根据缺陷的类别，计算机则指令第一自动分离回收单元的对应的气嘴完成喷气动作，进而把有缺陷的待检零件放入废料收集滑道（13）的相应的倾斜的滑梯内，把有缺陷的零件分类收集；所述的缺陷分别是掉角、沙眼和麻坑与刀纹和划痕，实现分类回收；

所述的自动翻面单元包括弧形滑道（15）、橡胶垫（63）、超声波振子（17）、振子架（16）及L形挡块（64）组成；长方体的振子架（16）通过螺栓固连在底座（38）的上，弧形滑道（15）是在长方体的一侧加工成一个与上下平面相切的圆弧槽，弧形滑道（15）、长方体的橡胶垫（63）、圆柱形的超声波振子（17）通过螺栓连接到长方体的振子架（16），要使得弧形滑道（15）的圆弧槽边缘刚好与第二输运单元中的第二平带（24）大约相切，并稍有空隙；并且要保证圆弧槽的圆弧面与从动带轮（14）上的平带（1）围成的圆弧形的空隙（65）能够使待检零件顺畅地落到第二输运单元的第二平带（24）上，实现待检零件翻面； L形挡块（64）与弧形滑道（15）通过螺栓连接；L形挡块（64）表面套有橡胶套；

所述的底座是长方体件，该长方体件的一侧加工有横截面是长方形的凹槽（42），第二输运单元置于该凹槽（42）内的底面上；第一输运单元安装在底座长方体件的另一侧的安装面（41）上，安装面（41）与凹槽（42）有一定的高度差，该高度差要使得弧形滑道（15）的圆弧槽边缘刚好与第二输运单元中的第二平带（24）大约相切，并稍有空隙，使通过翻面的待检零件平稳地落在第二输运单元中的第二平带（24）上并输运；

所述的第二输运单元、第二光学检测单元、第二自动分离回收单元的结构组成、连接关系及技术功能与第一输运单元、第一光学检测单元、第一自动分离回收单元相同；第二输运单元要与第一输运单元在底座上呈正交阶梯放置；

所述的控制单元包括计算机，计算机里存储有运行软件；运行软件包括缺陷分类识别及指令实现分类回收；缺陷掉角、沙眼和麻坑与刀纹和划痕，分类识别；

缺陷分类识别的检测算法，掉角缺陷采用稳健估计的算法来实现对测量数据的自动处理，假设一组测量数据无显著的误差，大致服从对称分布，按以下步骤处理：                                               

在对沙眼和麻坑缺陷与刀纹和划痕缺陷检测之前，算法运行要求去除零件外轮廓，以减小对算法快速性和收敛性的影响；随后经过图像分割、膨胀、腐蚀、平滑后，通过面积阈值消除小面积的孤立的噪声点；然后按照二值分割算法将缺陷从源图像中提取出来，进一步就可以对它的几何特征进行测量和分析；

通过以下算法将缺陷进行分类：

If   area> T-area，

if   r<tr && .tC，

CLAS=1  判定为沙眼和麻坑缺陷；

Else

CLAS=0 判定为刀纹和划痕缺陷；

End；

其中area 代表缺陷的面积，以像数数来表示；r 代表缺陷图形最小外接矩形的长宽比；C 代表缺陷的圆形度，T-area 、 tr 、 tC为人工设定阈值。

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