CN105855188B - 一种塑料齿轮品质自动检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种塑料齿轮品质自动检测装置，包括机电控制箱、导槽支撑底座、光电触发器、齿轮定位装置、图像采集器、移动相机支架、高清工业相机、齿轮导槽，所述机电控制箱上表面设置有所述导槽支撑底座，所述导槽支撑底座上表面设置有所述齿轮导槽，所述齿轮导槽由入口斜槽、缺陷品导槽和合格品导槽组成，所述入口斜槽中央安装有所述光电触发器，所述缺陷品导槽和所述合格品导槽出口处分别设置有缺陷品回收箱和合格品包装箱。本发明的有益效果在于：利用计算机视觉技术的非接触性、检测精度高等特点实现了典型缺陷的检测，可以在很大程度上提高产品质量与生产效率，检测速度快、精度高，满足自动化生产的需要，可在实际生产中代替人工检测。

Description

一种塑料齿轮品质自动检测装置
技术领域
本发明涉及塑料齿轮质量检测设备领域，具体涉及一种塑料齿轮品质自动检测装置。
背景技术
塑料齿轮一般具有尺寸小、结构简单、质量轻、成本低等特点，适用于儿童玩具、小型家电、仪器仪表等领域。与普通齿轮相比，塑料齿轮有其特殊性， 如刚度普遍偏低，容易变形；种类众多，增加质量检测难度；产品规格小，精度要求高等。因此，塑料齿轮的生产质量、品质检测、参数控制等方面都会面临不少问题。塑料齿轮的生产过程中，由于受到设计缺陷、模具磨损、冷热不均等各种因素的多重影响，齿轮可能会出现齿歪、飞边、缺齿等缺陷。如果设备、家电、仪表中使用存在缺陷的齿轮，则会引发设备故障或安全事故，可见，塑料齿轮的参数测量、品质检测极其重要。考虑到专用齿轮检测设备价格昂贵，当前，大多数塑料齿轮生产厂家都采用人工或半人工方式进行检测，这种方式存在工作强度大、效率低、漏检率高等不足，难以满足自动化生产的需要。因此，研发一套适用于自动化生产线的塑料齿轮缺陷自动检测系有一定的社会意义与经济效益。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供一种塑料齿轮品质自动检测装置。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种塑料齿轮品质自动检测装置，包括机电控制箱、导槽支撑底座、光电触发器、齿轮定位装置、图像采集器、移动相机支架、高清工业相机、齿轮导槽，所述机电控制箱上表面设置有所述导槽支撑底座，所述导槽支撑底座上表面设置有所述齿轮导槽，所述齿轮导槽由入口斜槽、缺陷品导槽和合格品导槽组成，所述入口斜槽中央安装有所述光电触发器，所述缺陷品导槽和所述合格品导槽出口处分别设置有缺陷品回收箱和合格品包装箱，所述导槽支撑底座中央安装有所述齿轮定位装置，所述机电控制箱的上表面边缘设置有所述图像采集器，所述图像采集器内部设置有相机驱动直线电机，所述图像采集器前表面安装有所述移动相机支架，所述移动相机支架端部安装有所述高清工业相机，所述图像采集器对立面有照明箱体竖立在所述机电控制箱上表面，所述图像采集器内部设置有照明驱动直线电机，所述移动光源支架安装在所述机电控制箱前表面，所述移动光源支架端部安装有LED环形光源，所述机电控制箱侧面设置有工控机，所述工控机上方设置有参数设置面板，所述参数设置面板与控制计算机一体化设计，所述工控机侧面安装有报警器，所述工控机内部线路板入口处是图像采集功能模块，所述图像采集功能模块侧面安装有图像处理功能模块，所述图像处理功能模块连接到数据管理功能模块，各模块的串口之间设置有通讯管理功能模块，系统管理功能模块连接到各个模块和所述控制计算机。
其中，所述导槽支撑底座设计成柱形圆台形式，通过螺栓固定在所述机电控制箱上表面，所述齿轮导槽的水平部分通过螺栓固定在所述导槽支撑底座上表面，所述入口斜槽、所述缺陷品导槽和所述合格品导槽焊接成一个整体，所述光电触发器用螺钉固定在所述入口斜槽中央，所述缺陷品回收箱和所述合格品包装箱放置在地面上，所述齿轮定位装置通过数控底座安装在所述导槽支撑底座中央，所述齿轮定位装置由两块成90度的所述挡板构成，两块所述挡板的连接处是一根所述转轴，所述转轴内部同轴安装一根所述回位弹簧，所述待检齿轮落位后与所述挡板接触固定。
其中，所述图像采集器通过设计成箱体模式，通过螺栓底座树立在所述机电控制箱的上表面，并且通过线缆连接到所述光电触发器，所述相机驱动直线电机的定子固定在所述图像采集器内部侧面，动子通过螺栓与所述移动相机支架连为一体，所述高清工业相机通过电子底座铰接在所述移动相机支架端部。
其中，所述照明箱体通过螺栓底座安装在所述机电控制箱上，所述照明驱动直线电机的定子固定在所述图像采集器内部侧面，动子通过螺栓与所述移动光源支架连为一体，所述LED环形光源通过电子底座安装在所述移动光源支架端部。
其中，所述工控机与所述机电控制箱设计在一个底座上，通过侧面开通的线缆孔互通信息，箱体式的所述参数设置面板放置在所述工控机上方，通过数据线连接到上方的所述控制计算机，所述报警器用螺栓固定在所述工控机侧面，并且通过信号线与所述工控机内部的控制主板互通信息。
其中，所述图像采集功能模块通过小螺钉固定在所述工控机内部线路板上，并且通过线缆联通到所述机电控制箱内部主板，所述图像处理功能模块通过线路板信号传输渠道连接所述图像采集功能模块，所述数据管理功能模块内置数据存储芯片，与所述图像处理功能模块相连，所述通讯管理功能模块与各模块的串口处都连接，所述系统管理功能模块入口处连接所述控制计算机，出口处则联通到各个模块。
本发明的有益效果在于：利用计算机视觉技术的非接触性、检测精度高等特点实现了典型缺陷的检测；对本发明的硬件及软件进行相应地调整与改进可作为类似的微小型冲压产品及小型电子元器件自动化生产线的配套设备，可以在很大程度上提高产品质量与生产效率；自动智能控制的对焦和照明装置，可以自动获取高清的齿轮信息；检测速度快、精度高，满足自动化生产的需要，可在实际生产中代替人工检测。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明所述一种塑料齿轮品质自动检测装置的立体视图；
图2是本发明所述一种塑料齿轮品质自动检测装置的数据采集和照明设备的主视图；
图3是本发明所述一种塑料齿轮品质自动检测装置的工控机内部主板的主视图；
图4是本发明所述一种塑料齿轮品质自动检测装置的齿轮导槽的立体视图；
图5是本发明所述一种塑料齿轮品质自动检测装置的齿轮定位装置的主视图；
图6是本发明所述一种塑料齿轮品质自动检测装置的的齿轮定位装置的左视图；
图7是本发明所述一种塑料齿轮品质自动检测装置的的齿轮定位装置处于初始状态时的主视图；
图8是本发明所述一种塑料齿轮品质自动检测装置的齿轮定位装置逆时针旋转状态时的主视图；
图9是本发明所述一种塑料齿轮品质自动检测装置的齿轮定位装置顺时针旋转状态时的主视图。
1、机电控制箱；2、导槽支撑底座；3、光电触发器；4、齿轮定位装置；5、图像采集器；6、移动相机支架；7、高清工业相机；8、照明箱体；9、移动光源支架；10、LED环形光源；11、控制计算机；12、参数设置面板；13、报警器；14、工控机；15、齿轮导槽；16、相机驱动直线电机；17、照明驱动直线电机；18、图像采集功能模块；19、图像处理功能模块；20、数据管理功能模块；21、系统管理功能模块；22、通讯管理功能模块；23、入口斜槽；24、缺陷品导槽；25、合格品导槽；26、合格品包装箱；27、缺陷品回收箱；28、待检齿轮；29、挡板；30、转轴；31、回位弹簧。
具体实施方式
如图1-图9所示，一种塑料齿轮品质自动检测装置，包括机电控制箱1、导槽支撑底座2、光电触发器3、齿轮定位装置4、图像采集器5、移动相机支架6、高清工业相机7、齿轮导槽15，所述机电控制箱1上表面设置有所述导槽支撑底座2，所述导槽支撑底座2上表面设置有所述齿轮导槽15，所述齿轮导槽15由入口斜槽23、缺陷品导槽24和合格品导槽25组成，所述入口斜槽23中央安装有所述光电触发器3，所述缺陷品导槽24和所述合格品导槽25出口处分别设置有缺陷品回收箱27和合格品包装箱26，所述导槽支撑底座2中央安装有所述齿轮定位装置4，所述机电控制箱1的上表面边缘设置有所述图像采集器5，所述图像采集器5内部设置有相机驱动直线电机16，所述图像采集器5前表面安装有所述移动相机支架6，所述移动相机支架6端部安装有所述高清工业相机7，所述图像采集器5对立面有照明箱体8竖立在所述机电控制箱1上表面，所述图像采集器5内部设置有照明驱动直线电机17，所述移动光源支架9安装在所述机电控制箱1前表面，所述移动光源支架9端部安装有LED环形光源10，所述机电控制箱1侧面设置有工控机14，所述工控机14上方设置有参数设置面板12，所述参数设置面板12与控制计算机11一体化设计，所述工控机14侧面安装有报警器13，所述工控机14内部线路板入口处是图像采集功能模块18，所述图像采集功能模块18侧面安装有图像处理功能模块19，所述图像处理功能模块19连接到数据管理功能模块20，各模块的串口之间设置有通讯管理功能模块22，系统管理功能模块21连接到各个模块和所述控制计算机11。
在本实施例中，所述导槽支撑底座2设计成柱形圆台形式，是检测场地，通过螺栓固定在所述机电控制箱1上表面，所述齿轮导槽15的水平部分通过螺栓固定在所述导槽支撑底座2上表面，所述入口斜槽23、所述缺陷品导槽24和所述合格品导槽25焊接成一个整体，实现引导待检测齿轮定位以及根据检测结果引导产品进行包装或回收，所述光电触发器3用螺钉固定在所述入口斜槽23中央，用以触发整个系统工作，所述缺陷品回收箱27和所述合格品包装箱26放置在地面上，接收产品，所述齿轮定位装置4通过数控底座安装在所述导槽支撑底座2中央，实现待检测齿轮定位，用以将检测完毕的所述待检齿轮28推向相应箱体内部，所述齿轮定位装置由两块成90度的所述挡板29构成，用以固定住所述待检齿轮28，两块所述挡板29的连接处是一根所述转轴30，用以实现所述挡板29的旋转，所述转轴30内部同轴安装一根所述回位弹簧31，用以驱动所述挡板29结束驱动后回归原位，所述待检齿轮28落位后与所述挡板29接触固定。
在本实施例中，所述图像采集器5通过设计成箱体模式，通过螺栓底座树立在所述机电控制箱1的上表面，并且通过线缆连接到所述光电触发器3，用以获取待检测齿轮的原始图像，所述相机驱动直线电机16的定子固定在所述图像采集器5内部侧面，动子通过螺栓与所述移动相机支架6连为一体，用以根据不同的齿轮尺寸实现所述高清工业相机7的智能上下移动，所述高清工业相机7通过电子底座铰接在所述移动相机支架6端部，可以获得尽可能高清的齿轮的原始图像，同时实现自动对焦。
在本实施例中，所述照明箱体8通过螺栓底座安装在所述机电控制箱1上，用以为相机创造良好的光线条件，所述照明驱动直线电机17的定子固定在所述图像采集器5内部侧面，动子通过螺栓与所述移动光源支架9连为一体，用以配合相机的位置而自动移动照明装置，所述LED环形光源10通过电子底座安装在所述移动光源支架9端部，是直接光源。
在本实施例中，所述工控机14与所述机电控制箱1设计在一个底座上，用以控制信号的采集、处理和对比，通过侧面开通的线缆孔互通信息，箱体式的所述参数设置面板12放置在所述工控机14上方，用以设置初始精度条件等参数，通过数据线连接到上方的所述控制计算机11，用以显示运行状态和控制设备运行，所述报警器13用螺栓固定在所述工控机14侧面，当检测不合格时实现报警，并且通过信号线与所述工控机14内部的控制主板互通信息。
在本实施例中，所述图像采集功能模块18通过小螺钉固定在所述工控机14内部线路板上，实现图像采集卡的各种设置，封装采集卡的多种控制函数，能够实现参数设置、采集方式选择等功能，并能方便查看原始图像，并且通过线缆联通到所述机电控制箱1内部主板，所述图像处理功能模块19通过线路板信号传输渠道连接所述图像采集功能模块18，具有很强的针对性， 根据齿轮原始图像的特点制定有效的图像处理流程，并相应优化图像处理算法，所述数据管理功能模块20内置数据存储芯片，与所述图像处理功能模块19相连，实现新增齿轮类型相关参数的添加，原有齿轮相应参数的修改、查询等功能，所述通讯管理功能模块22与各模块的串口处都连接，负责监视串口，不停地扫描串口，保证各功能模块间正常通讯，所述系统管理功能模块21入口处连接所述控制计算机11，出口处则联通到各个模块，系统初始化，支配与管理各种资源，实现排序与优化，防止资源的冲突，同时负责接收各种信号、数据，并实时在显示面板上呈现。
控制系统驱动的挡板可以绕转轴逆时针旋转或顺时针旋转，将完成检测的待检齿轮推入缺陷品导槽或合格品导槽，挡板经回位弹簧作用实现复位，回到初始位置。
使用者在使用本发明时，在所述参数设置面板上向控制计算机内输入检测需要的精度等初始参数，将待检测的塑料齿轮放置在齿轮导槽入口，齿轮沿着齿轮导槽往下滑，经过光电传感器时，激发光电传感器发送信号给齿轮定位装置的控制端，挡住齿轮实现定位。同时光电触发器检测到了齿轮后立即触发齿轮定位装置和图像采集器以及照明箱体开始工作，在工控机的控制下实现系统标定，图像预处理与边缘检测，以及中心定位，高清工业相机通过移动相机支架连接内部的相机驱动直线电机，根据齿轮大小以及辅助聚焦的需求可以智能实现上下移动，同时移动光源支架也会带动LED环形光源实现移动，工业相机采集齿轮图像进行处理与识别，待检齿轮沿着齿轮导槽往下滑，到达齿轮定位装置，紧靠挡板，实现定位。工业相机采集待检齿轮图像进行处理与识别，若检测结果显示为缺陷齿轮，则控制系统驱动挡板绕转轴逆时针旋转，将缺陷齿轮推入缺陷品导槽，落入缺陷品回收箱，挡板经回位弹簧作用实现复位，回到初始位置；若检测结果显示为合格齿轮，则控制系统驱动挡板绕转轴顺时针旋转，将合格齿轮导入合格品导槽，落入合格品包装箱，挡板经回位弹簧作用实现复位，回到初始位置。
在工控机内部，图像采集功能模块接收高清工业相机的数据信息，经图像处理功能模块转换成电信号，与数据管理功能模块内部的标准齿轮数据进行对比，一旦检测不合格，报警器办发出警告提示音，在控制计算机上可以显示具体数据信息，整个过程系统管理功能模块和通讯管理功能模块实时对电路进行监测管理。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种塑料齿轮品质自动检测装置，其特征在于：包括机电控制箱、导槽支撑底座、光电触发器、齿轮定位装置、图像采集器、移动相机支架、高清工业相机、齿轮导槽，所述机电控制箱上表面设置有所述导槽支撑底座，所述导槽支撑底座上表面设置有所述齿轮导槽，所述齿轮导槽由入口斜槽、缺陷品导槽和合格品导槽组成，所述入口斜槽中央安装有所述光电触发器，所述缺陷品导槽和所述合格品导槽出口处分别设置有缺陷品回收箱和合格品包装箱，所述导槽支撑底座中央安装有所述齿轮定位装置，所述齿轮定位装置由挡板和转轴组成，所述转轴内部设置有回位弹簧，待检齿轮落在所述挡板内部，所述机电控制箱的上表面边缘设置有所述图像采集器，所述图像采集器内部设置有相机驱动直线电机，所述图像采集器前表面安装有所述移动相机支架，所述移动相机支架端部安装有所述高清工业相机，所述图像采集器对立面有照明箱体竖立在所述机电控制箱上表面，所述图像采集器内部设置有照明驱动直线电机，移动光源支架安装在所述机电控制箱前表面，所述移动光源支架端部安装有LED环形光源，所述机电控制箱侧面设置有工控机，所述工控机上方设置有参数设置面板，所述参数设置面板与控制计算机一体化设计，所述工控机侧面安装有报警器，所述工控机内部线路板入口处是图像采集功能模块，所述图像采集功能模块侧面安装有图像处理功能模块，所述图像处理功能模块连接到数据管理功能模块，各模块的串口之间设置有通讯管理功能模块，系统管理功能模块连接到各个模块和所述控制计算机。
2.根据权利要求1所述的一种塑料齿轮品质自动检测装置，其特征在于：所述导槽支撑底座设计成柱形圆台形式，通过螺栓固定在所述机电控制箱上表面，所述齿轮导槽的水平部分通过螺栓固定在所述导槽支撑底座上表面，所述入口斜槽、所述缺陷品导槽和所述合格品导槽焊接成一个整体，所述光电触发器用螺钉固定在所述入口斜槽中央，所述缺陷品回收箱和所述合格品包装箱放置在地面上，所述齿轮定位装置通过数控底座安装在所述导槽支撑底座中央，所述齿轮定位装置由两块成90度的所述挡板构成，两块所述挡板的连接处是一根所述转轴，所述转轴内部同轴安装一根所述回位弹簧，所述待检齿轮落位后与所述挡板接触固定。
3.根据权利要求1所述的一种塑料齿轮品质自动检测装置，其特征在于：所述图像采集器通过设计成箱体模式，通过螺栓底座树立在所述机电控制箱的上表面，并且通过线缆连接到所述光电触发器，所述相机驱动直线电机的定子固定在所述图像采集器内部侧面，动子通过螺栓与所述移动相机支架连为一体，所述高清工业相机通过电子底座铰接在所述移动相机支架端部。
4.根据权利要求1所述的一种塑料齿轮品质自动检测装置，其特征在于：所述照明箱体通过螺栓底座安装在所述机电控制箱上，所述照明驱动直线电机的定子固定在所述图像采集器内部侧面，动子通过螺栓与所述移动光源支架连为一体，所述LED环形光源通过电子底座安装在所述移动光源支架端部。
5.根据权利要求1所述的一种塑料齿轮品质自动检测装置，其特征在于：所述工控机与所述机电控制箱设计在一个底座上，通过侧面开通的线缆孔互通信息，箱体式的所述参数设置面板放置在所述工控机上方，通过数据线连接到上方的所述控制计算机，所述报警器用螺栓固定在所述工控机侧面，并且通过信号线与所述工控机内部的控制主板互通信息。
6.根据权利要求1所述的一种塑料齿轮品质自动检测装置，其特征在于：所述图像采集功能模块通过小螺钉固定在所述工控机内部线路板上，并且通过线缆联通到所述机电控制箱内部主板，所述图像处理功能模块通过线路板信号传输渠道连接所述图像采集功能模块，所述数据管理功能模块内置数据存储芯片，与所述图像处理功能模块相连，所述通讯管理功能模块与各模块的串口处都连接，所述系统管理功能模块入口处连接所述控制计算机，出口处则联通到各个模块。
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