CN105928950A - 一种基于机器视觉的轴承检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉的轴承检测装置，包括与轴承自动化装配生产线连接的进料端和出料端，进料端与出料端之间设有呈平行设置的第一辊轴和第二辊轴，第一辊轴和第二辊轴通过伺服电机带动同步转动，第一辊轴的圆周上设有第一移送槽，第二辊轴的圆周上设有第二移送槽；还包括设置于待检轴承两侧的检测相机。本发明采用伺服电机带动两根辊轴同步滚动以完全展开轴承，在轴承两侧分别设置相机以进行图像识别和检测，通过伺服电机调节辊轴转速以达到调节轴承展开速度的目的，适用于轴承自动化装配生产线中对轴承进行表面缺陷检测。

Description

一种基于机器视觉的轴承检测装置
技术领域
本发明属于轴承表面缺陷检测分拣设备技术领域，具体涉及一种基于机器视觉的轴承检测装置。
背景技术
在轴承的质量检测中，对于轴承表面的缺陷，大多采用人工目视检验法，此种方法受到人为因素影响很大，难以保证准确性和稳定性，且对于微小的缺陷人眼难以辨别，目前国内已有对钢球表面缺陷进行自动化检测的设备，如专利公告号CN102658266A公开的一种基于机器视觉的钢球分拣装置和方法，基于机器视觉的产品表面缺陷与尺寸检测方法以其非接触性、实时性、灵活性和精确性等特点可以有效地解决这些问题。另外，这种方法不但可以获取被测物体的表面特征与尺寸参数，还可以根据检测结果及时给出反馈信息，由此做出控制决策，控制后续执行机构的操作，从而实现整个过程的自动化运行，提高企业的生产效率。基于机器视觉进行图像处理的软件已经较为成熟，然而目前还未研发出用于检测轴承表面缺陷的自动化检测设备，其主要技术瓶颈是针对轴承表面完全视觉覆盖的机械结构设计，轴承主要有外圈、内圈、若干钢球、钢球保持架和两侧面的防尘盖构成，轴承表面缺陷的检测主要包括外圈外壁、内圈内壁和两侧防尘盖的表面缺陷检测，由于轴承具有两个相对面，因而很难同时保证轴承表面完全视觉覆盖和检测效率。
为解决上述问题，本申请人研发了一种基于机器视觉的轴承检测分拣装置，参见专利公告号CN104624522A，该分拣装置采用可连续检测的转盘式结构，相对人工目视检测其效率和精确度得以大幅提升，得到了广大轴承加工厂商的认可。随着轴承加工及装配行业的自动化装配生产线的改造，轴承自动化装配生产线集自动上料、自动装配、自动检测和自动分拣于一体，大大提高了轴承的生产及装配效率，而且仅需人工值守，减少用工成本和工作强度，目前轴承自动化装配生产线的自动检测工序仅能实现轴承的噪音及跳动度检测，因而轴承在装配完成后，需再次放入前述的基于机器视觉的轴承检测分拣装置中进行表面缺陷检测及分拣，造成轴承在转移过程中存在二次损伤的问题，因此有轴承加工厂商提出将前述基于机器视觉的轴承检测分拣装置嫁接到轴承自动化装配生产线中，对轴承进行在线表面缺陷检测，这样只需一次装配、检测及分拣，避免轴承二次损伤。该技术问题的最大难点在于轴承的表面缺陷检测速度需大于轴承的装配速度，现有的轴承装配速度一般在2000个/小时，即要在1.6秒内完成对轴承的表面缺陷检测，而且随着轴承自动化装配生产线不断改进和完善，其轴承装配速度还会进一步提升，因此在线表面缺陷检测的检测速度还应当留有一定提升空间。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于机器视觉的轴承检测装置，该轴承检测装置采用伺服电机带动两根辊轴同步滚动以完全展开轴承，在轴承两侧分别设置相机以进行图像识别和检测，通过伺服电机调节辊轴转速以达到调节轴承展开速度的目的，本装置适用于轴承自动化装配生产线中对轴承进行表面缺陷检测。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于机器视觉的轴承检测装置，包括与轴承自动化装配生产线连接的进料端和出料端，进料端与出料端之间设有呈平行设置的第一辊轴和第二辊轴，第一辊轴和第二辊轴通过伺服电机带动同步转动，第一辊轴的圆周上设有将待检轴承从进料端移送至第一辊轴与第二辊轴之间的第一移送槽，第二辊轴的圆周上设有将待检轴承从第一辊轴与第二辊轴之间已送至出料端的第二移送槽；还包括设置于待检轴承两侧的检测相机，两所述检测相机设置在对应第一辊轴与第二辊轴之间的位置；当待检轴承位于第一辊轴与第二辊轴之间时，待检轴承随第一辊轴和第二辊轴的同步转动而滚动，两所述检测相机分别从待检轴承的两侧获取图像。
进一步的，第一辊轴和/或第二辊轴设有用于防止待检轴承侧翻的挡边。或者另一方案，进料端与出料端之间设有用于防止待检轴承侧翻的挡壁。优选的，进料端设有用于将待检轴承转向放置的翻转轨道，该翻转轨道用于将轴承从水平状态变为竖直状态，以使轴承能在外力作用下滚动。
进一步的，进料端设有限位机构，该限位机构用于待检轴承配合使待检轴承逐一进入第一辊轴的第一移送槽内。具体地，所述限位机构包括挡块和驱动挡块上下移动的凸轮，该凸轮在所述伺服电机的带动下与第一辊轴和第二辊轴同步运作。限位机构对待检轴承起到限位阻挡作用，每次仅允许一个待检轴承通过并进入到第一辊轴的第一移送槽内，待上一待检轴承的图像获取完成后，再放行下一个待检轴承。采用由同一伺服电机带动凸轮机构运作，可以与第一辊轴和第二辊轴保持同步，其结构简单，有利于安装操作。
进料端和出料端均倾斜设置，以使待检轴承在进料端和出料端均能在自身重力作用下沿进料端向出料端的方向滚动，无需专用传送带，且有利于检测速度的随意调节。第一辊轴与第二辊轴的轴径相同，并且第一辊轴的轴心高于第二辊轴的轴心，有利于待检轴承从第一辊轴与第二辊轴之间滑移至第二辊轴的第二移送槽内。优选的，第一移送槽和第二移送槽为圆弧形，且第一移送槽和第二移的两端设有倒角，以防止待检轴承损伤。
另一优选的方案，检测相机设置于待检轴承上方，以直接获取待检轴承的圆周面图像，待检轴承两侧还设有反射镜，检测相机通过两所述反射镜获取待检轴承两端面的图像。本方案中，检测相机仅需一个，通过图像合成的方式将待检轴承的圆周面图像和两端面的图像进行合成，以充分覆盖轴承表面。
采用上述技术方案后，本发明和现有技术相比所具有的优点是：
本发明所述的一种基于机器视觉的轴承检测装置，轴承从自动化装配生产线装配完成后输送至本检测装置的进料端，当第一辊轴转动至第一移送槽与待检轴承相接的位置时，待检轴承滑入第一移送槽内，并随着第一辊轴的继续转动移送至第一辊轴与第二辊轴之间，待检轴承与第一辊轴和第二辊轴的圆周壁接触，第一辊轴和第二辊轴持续转动带动待检轴承滚动，此时检测相机分时获取待检轴承不同部位的图像，并通过图像处理系统将图像合成并进行表面缺陷的分析处理，检测相机每次获取图像均能获取到待检轴承部分外环和内环表面、两侧平面以及倒角面的图像，检测相机为两个，对称设置于待检轴承的两侧，这样可以确保获取到的图像能完全覆盖待检轴承的表面，一般地，第一辊轴和第二辊轴转动一周的线距离要大于待检轴承的外周长加移送槽的长度，且第一辊轴和第二辊轴需采用聚氨酯、尼龙等工程塑料制成，防止待检轴承在滚动展开过程中受到损伤，待检轴承位于第一辊轴与第二辊轴之间，随着第一辊轴和第二辊轴的持续转动，当第二辊轴转动至第二移送槽与待检轴承相接的位置时，待检轴承滑入第二移送槽内，并随着第二辊轴的继续转动移送至出料端，最后进入自动化装配生产线的分拣装置进行分拣。本轴承检测装置适用于轴承自动化装配生产线中对轴承进行表面缺陷检测，可以无缝接入轴承自动化装配生产线中，而且通过伺服电机调节第一辊轴和第二辊轴的转速即可达到调节轴承展开速度的目的，其适用性广。
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-图5为本发明的工作顺序的结构示意图；
图6为本发明的凸轮式限位机构的结构示意图；
图7为本发明的检测状态的示意图；
图8为本发明的另一实施方式的检测状态示意图。
图中：1、进料端；2、出料端；3、第一辊轴；4、第二辊轴；5、第一移送槽；6、第二移送槽；7、待检轴承；8、挡块；9、凸轮；10、检测相机；11、反射镜。
具体实施方式
以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。
参见图1-图8，一种基于机器视觉的轴承检测装置，包括与轴承自动化装配生产线连接的进料端1和出料端2，进料端1与出料端2之间设有呈平行设置的第一辊轴3和第二辊轴4，第一辊轴3和第二辊轴4通过伺服电机带动同步转动，第一辊轴3的圆周上设有将待检轴承7从进料端1移送至第一辊轴3与第二辊轴4之间的第一移送槽5，第二辊轴4的圆周上设有将待检轴承7从第一辊轴3与第二辊轴4之间已送至出料端2的第二移送槽6；还包括设置于待检轴承7两侧的呈倾斜角设置的检测相机10，两所述检测相机10设置在对应第一辊轴3与第二辊轴4之间的位置；当待检轴承7位于第一辊轴3与第二辊轴4之间时，待检轴承7随第一辊轴3和第二辊轴4的同步转动而滚动，两所述检测相机10分别从待检轴承7的两侧获取图像。
进一步的，第一辊轴3和/或第二辊轴4设有用于防止待检轴承7侧翻的挡边。或者另一方案，进料端1与出料端2之间设有用于防止待检轴承7侧翻的挡壁。优选的，进料端1设有用于将待检轴承7转向放置的翻转轨道，该翻转轨道用于将轴承从水平状态变为竖直状态，以使轴承能在外力作用下滚动。
进一步的，进料端1设有限位机构，该限位机构用于待检轴承7配合使待检轴承7逐一进入第一辊轴3的第一移送槽5内。具体地如图6所示，所述限位机构包括挡块8和驱动挡块8上下移动的凸轮9，该凸轮9在所述伺服电机的带动下与第一辊轴3和第二辊轴4同步运作。限位机构对待检轴承7起到限位阻挡作用，每次仅允许一个待检轴承7通过并进入到第一辊轴3的第一移送槽5内，待上一待检轴承7的图像获取完成后，再放行下一个待检轴承7。采用由同一伺服电机带动凸轮9机构运作，可以与第一辊轴3和第二辊轴4保持同步，其结构简单，有利于安装操作。
进料端1和出料端2均倾斜设置，以使待检轴承7在进料端1和出料端2均能在自身重力作用下沿进料端1向出料端2的方向滚动，无需专用传送带，且有利于检测速度的随意调节。第一辊轴3与第二辊轴4的轴径相同，并且第一辊轴3的轴心高于第二辊轴4的轴心，有利于待检轴承7从第一辊轴3与第二辊轴4之间滑移至第二辊轴4的第二移送槽6内。优选的，第一移送槽5和第二移送槽6为圆弧形，且第一移送槽5和第二移的两端设有倒角，以防止待检轴承7损伤。
另一实施方式，参见图8，检测相机10设置于待检轴承7上方，检测相机10正对待检轴承7的圆周面设置，当第一辊轴3和第二辊轴4带动待检轴承7滚动时，检测相机10可以直接获取待检轴承7的圆周面图像，待检轴承7两侧还设有反射镜11，检测相机10通过两所述反射镜11获取待检轴承7两端面的图像，两反射镜11呈倒八字设置于待检轴承7的两侧，以使待检轴承7两端面图像能够通过反射镜11反射至检测相机10。采用本方式，检测相机10仅需一个，通过图像合成的方式将待检轴承7的圆周面图像和两端面的图像进行合成，以充分覆盖轴承7表面。
本基于机器视觉的轴承检测装置，轴承从自动化装配生产线装配完成后输送至本检测装置的进料端1，当第一辊轴3转动至第一移送槽5与待检轴承7相接的位置时，待检轴承7滑入第一移送槽5内(如图1所示)，并随着第一辊轴3的继续转动移送至第一辊轴3与第二辊轴4之间(如图2所示)，待检轴承7与第一辊轴3和第二辊轴4的圆周壁接触，第一辊轴3和第二辊轴4持续转动带动待检轴承7滚动(如图3所示)，此时检测相机10分时获取待检轴承7不同部位的图像，并通过图像处理系统将图像合成并进行表面缺陷的分析处理，检测相机10每次获取图像均能获取到待检轴承7部分外环和内环表面的图像，检测相机10为两个，对称设置于待检轴承7的两侧，这样可以确保获取到的图像能完全覆盖待检轴承7的表面，一般地，第一辊轴3和第二辊轴4转动一周的线距离要大于待检轴承7的周长，且第一辊轴3和第二辊轴4需采用聚氨酯塑料制成，防止待检轴承7在滚动展开过程中受到损伤，待检轴承7位于第一辊轴3与第二辊轴4之间，随着第一辊轴3和第二辊轴4的持续转动，当第二辊轴4转动至第二移送槽6与待检轴承7相接的位置时，待检轴承7滑入第二移送槽6内(如图4所示)，并随着第二辊轴4的继续转动移送至出料端2(如图5所示)，最后进入自动化装配生产线的分拣装置进行分拣。本轴承检测装置适用于轴承自动化装配生产线中对轴承进行表面缺陷检测，可以无缝接入轴承自动化装配生产线中，而且通过伺服电机调节第一辊轴3和第二辊轴4的转速即可达到调节轴承展开速度的目的，其适用性广。
以上所述实施例并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，在本发明的精神和原则之内对其中部分技术特征进行等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于机器视觉的轴承检测装置，其特征在于：包括与轴承自动化装配生产线连接的进料端(1)和出料端(2)，进料端(1)与出料端(2)之间设有呈平行设置的第一辊轴(3)和第二辊轴(4)，第一辊轴(3)和第二辊轴(4)通过伺服电机带动同步转动，第一辊轴(3)的圆周上设有将待检轴承(7)从进料端(1)移送至第一辊轴(3)与第二辊轴(4)之间的第一移送槽(5)，第二辊轴(4)的圆周上设有将待检轴承(7)从第一辊轴(3)与第二辊轴(4)之间已送至出料端(2)的第二移送槽(6)；还包括设置于待检轴承(7)两侧的检测相机(10)，两所述检测相机(10)设置在对应第一辊轴(3)与第二辊轴(4)之间的位置；当待检轴承(7)位于第一辊轴(3)与第二辊轴(4)之间时，待检轴承(7)随第一辊轴(3)和第二辊轴(4)的同步转动而滚动，两所述检测相机(10)分别从待检轴承(7)的两侧获取图像。
2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的轴承检测装置，其特征在于：第一辊轴(3)和/或第二辊轴(4)设有用于防止待检轴承(7)侧翻的挡边。
3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的轴承检测装置，其特征在于：进料端(1)与出料端(2)之间设有用于防止待检轴承(7)侧翻的挡壁。
4.根据权利要求1所述的基于机器视觉的轴承检测装置，其特征在于：进料端(1)设有用于将待检轴承(7)转向放置的翻转轨道。
5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的轴承检测装置，其特征在于：进料端(1)设有限位机构，该限位机构用于待检轴承(7)配合使待检轴承(7)逐一进入第一辊轴(3)的第一移送槽(5)内。
6.根据权利要求5所述的基于机器视觉的轴承检测装置，其特征在于：所述限位机构包括挡块(8)和驱动挡块(8)上下移动的凸轮(9)，该凸轮(9)在所述伺服电机的带动下与第一辊轴(3)和第二辊轴(4)同步运作。
7.根据权利要求1所述的基于机器视觉的轴承检测装置，其特征在于：进料端(1)和出料端(2)均倾斜设置，以使待检轴承(7)在进料端(1)和出料端(2)均能在自身重力作用下沿进料端(1)向出料端(2)的方向滚动。
8.根据权利要求1所述的基于机器视觉的轴承检测装置，其特征在于：第一辊轴(3)与第二辊轴(4)的轴径相同，并且第一辊轴(3)的轴心高于第二辊轴(4)的轴心。
9.根据权利要求1所述的基于机器视觉的轴承检测装置，其特征在于：检测相机(10)设置于待检轴承(7)上方，以直接获取待检轴承(7)的圆周面图像，待检轴承(7)两侧还设有反射镜(11)，检测相机(10)通过两所述反射镜(11)获取待检轴承(7)两端面的图像。
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