CN108387590A - 一种小模数带轴齿轮外形缺陷检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种小模数带轴齿轮外形缺陷检测装置，包括齿轮传送圆盘机构、齿轮进料机构、视觉检测机构和齿轮剔除机构，齿轮进料机构、视觉检测机构和齿轮剔除机构以齿轮传送圆盘机构为中心呈圆周分布，齿轮进料机构使带轴齿轮以轴向在竖直方向上的姿态进入齿轮传送圆盘机构内，带轴齿轮经齿轮传送圆盘机构传送依次经过视觉检测机构和齿轮剔除机构，齿轮剔除机构根据视觉检测机构的齿形视觉检测结果对带轴齿轮进行分拣下料。与现有技术相比，本发明采用自动进料、视觉检测、自动剔除的方式，准确率高，功耗低，有助于解决齿轮检测效率低、一套设备只适用于检测一种产品等问题，实现快速自动化检测，可广泛用于各种小模数带轴齿轮的外形缺陷检测。

Description

一种小模数带轴齿轮外形缺陷检测装置

技术领域

本发明涉及零件检测领域，尤其是涉及一种小模数带轴齿轮外形缺陷检测装置。

背景技术

由于小模数带轴齿轮自身几何性强的特点，因此其检测的复杂程度较高。而常规检测的方法是人工抽样检测，得到的结果仅仅是统计学的数据，且检测速度较慢，精度不高，不易发现细小的毛刺问题，无法满足大批量、自动化的检测需求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种小模数带轴齿轮外形缺陷检测装置。采用自动进料、视觉检测、自动剔除的方式，准确率高，功耗低，有助于解决齿轮检测效率低、一套设备只适用于检测一种产品等问题，实现了快速自动化检测。它可以广泛用于各种小模数带轴齿轮的外形缺陷检测。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种小模数带轴齿轮外形缺陷检测装置，包括齿轮传送圆盘机构、齿轮进料机构、视觉检测机构和齿轮剔除机构，所述齿轮进料机构、视觉检测机构和齿轮剔除机构以齿轮传送圆盘机构为中心呈圆周分布，齿轮进料机构使带轴齿轮以轴向在竖直方向上的姿态进入齿轮传送圆盘机构内，带轴齿轮经齿轮传送圆盘机构传送依次经过视觉检测机构和齿轮剔除机构，齿轮剔除机构根据视觉检测机构的齿形视觉检测结果对带轴齿轮进行分拣下料。

所述齿轮传送圆盘机构包括转动圆盘、圆盘外挡圈和驱动组件，所述转动圆盘的边缘处沿圆周均布有多个用于固定带轴齿轮轴端的定位缺口，所述圆盘外挡圈套设在转动圆盘上，且圆盘外挡圈上设有进出料缺口，所述进出料缺口的一侧与齿轮进料机构的出料处相配合，进出料缺口的另一侧与齿轮剔除机构相配合，所述驱动组件驱动转动圆盘转动。

所述定位缺口呈V型，且定位缺口的方向相对圆心向转动方向倾斜设定角度。

所述齿轮进料机构包括振动盘、送料过渡导轨和进料辅助吹气组件，所述送料过渡导轨设有用于固定带轴齿轮轴端的轴端过渡槽，所述轴端过渡槽的槽口方向朝上，轴端过渡槽的槽口一侧设有齿面过渡槽，所述齿面过渡槽的槽口方向朝向轴端过渡槽的槽口，且与轴端过渡槽的槽口方向相垂直，所述振动盘的出料口与送料过渡导轨的一端对齐，送料过渡导轨的另一端与进出料缺口一侧对齐，带轴齿轮在振动盘的作用下通过送料过渡导轨并进入转动圆盘的定位缺口内，所述进料辅助吹气组件在带轴齿轮即将进入齿轮传送圆盘机构时朝向带轴齿轮吹气，使带轴齿轮的轴端进入转动圆盘的定位缺口内。

所述视觉检测机构包括用于采集带轴齿轮图像的图像采集器以及用于检测齿轮是否到位来触发图像采集器工作的检测传感器，所述图像采集器架设在转动圆盘边缘上方，图像采集器外套设有补光装置。

所述视觉检测机构还包括纵杆和横杆，所述纵杆竖直设置，所述横杆通过升降夹与纵杆垂直设置，所述图像采集器通过横杆架设在转动圆盘边缘上方。

所述齿轮剔除机构包括多个剔除吹气组件以及与剔除吹气组件一一对应的出料轨道，所述出料轨道设置在进出料缺口的另一侧，带轴齿轮随转动圆盘进入进出料缺口区域时，各剔除吹气组件根据视觉检测机构的齿形视觉检测结果将带轴齿轮吹入到相应出料轨道内。

所述带轴齿轮的轴上设有多个齿面，且多个齿面的直径沿轴向递减或递增，齿轮进料机构使带轴齿轮以轴向在竖直方向上、多个齿面的直径由上至下递增的姿态进入齿轮传送圆盘机构内。

所述视觉检测机构的个数与带轴齿轮的齿面的个数保持一致，每个视觉检测机构分别检测带轴齿轮的一个齿面。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明设置用于使齿轮以某一固定姿态进入的齿轮进料机构、用于实现对齿轮进行传送的齿轮传送圆盘机构、用于齿轮齿形检测的视觉检测机构、用于区分合格品与次品的齿轮剔除机构，并将以上机构集成为一整体，进料机构可使待检测齿轮的轴部进入齿轮传送圆盘机构中转动圆盘圆周上的定位缺口，且保持齿面朝上贴住转动圆盘向前传送；齿轮传送圆盘机构带动齿轮依次进入视觉检测工位与齿轮剔除工位；视觉检测机构可判断待检测齿轮外形是否有缺陷并记录缺陷齿轮；根据视觉检测工位所得的是否为合格品的结果，可以在剔除机构决定是否剔除，实现代替原有的常规人工抽样检验，完成快速准确齿轮齿形检测，提高了检验的真实性，实现了生产的自动化，减少了对人力的要求，也减少了对操作者的技术和熟练度的要求，同时保障了检验的准确率与检验的效率。

2、转动圆盘在步进电机的驱动下每次转动固定角度，带动齿轮依次进入视觉检测工位与齿轮剔除工位，转动圆盘缺口将齿轮带至剔除工位后又回到送料过渡导轨的对接处，如此循环做周期运动，连续地、不间断地进行大批量齿轮传送、检测与分拣工作。

3、转动圆盘圆周上的定位缺口呈V型且定位缺口的方向相对圆心向转动方向倾斜设定角度，有利于齿轮进入转动圆盘后保持齿面朝上并贴住转动圆盘，在齿轮的平稳传送下实现检测与剔除。

4、送料过渡导轨的轴端过渡槽和齿面过渡槽设计，使齿轮在振动盘与进料吹气的作用下以大齿面贴住转动圆盘且小齿面朝上的姿态进入传送机构中转动圆盘圆周上的定位缺口，以利于后续齿形检测；同时利用齿轮进料机构通用性强，可以将不同型号的齿轮送入转动圆盘。

5、采用自动进料、视觉检测、自动剔除的方式，准确率高，功耗低，有助于解决齿轮检测效率低、一套设备只适用于检测一种产品等问题，实现了快速自动化检测。它可以广泛用于各种小模数带轴齿轮的外形缺陷检测。

附图说明

图1为小模数带轴齿轮外形缺陷检测装置的示意图；

图2为送料过渡导轨、进料气管和齿轮传送圆盘机构示意图；

图3为齿轮剔除机构示意图。

图中标注：

1.滚轮；2.高度可调平台；3.振动盘；4.螺母；5.螺杆；6.送料过渡导轨，6-1.轴端过渡槽，6-2.齿面过渡槽；7.进料气管固定座；8.进料气管；9.下挡圈；10.转动圆盘，10-1.定位缺口；11.圆盘外挡圈，11-1.进出料缺口；12.步进电机；13.联轴器；14.圆柱支架；15.下挡圈固定块；16.图像采集器；17.补光装置；18.锁紧螺栓；19.纵杆；20.横杆；21.升降夹；22.检测传感器；23.直槽口固定块；24.固定平台；25.第一剔除气管；26.第二剔除气管；27.剔除气管固定座；28.出料轨道支撑块；29.出料轨道；30.电路仓；31.带轴齿轮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，一种小模数带轴齿轮外形缺陷检测装置，包括齿轮传送圆盘机构、齿轮进料机构、视觉检测机构和齿轮剔除机构，齿轮进料机构、视觉检测机构和齿轮剔除机构以齿轮传送圆盘机构为中心呈圆周分布，齿轮进料机构使带轴齿轮31以轴向在竖直方向上的姿态进入齿轮传送圆盘机构内，带轴齿轮31经齿轮传送圆盘机构传送依次经过视觉检测机构和齿轮剔除机构，视觉检测机构对传送至视觉检测工位的带轴齿轮31进行检测，齿轮剔除机构根据视觉检测机构的齿形视觉检测结果对带轴齿轮31进行分拣下料。带轴齿轮31的轴上设有多个齿面，且多个齿面的直径沿轴向递减或递增，齿轮进料机构使带轴齿轮31以轴向在竖直方向上、多个齿面的直径由上至下递增的姿态进入齿轮传送圆盘机构内，视觉检测机构的个数与带轴齿轮31的齿面的个数保持一致，每个视觉检测机构分别检测带轴齿轮31的一个齿面。本实施例中以两个齿面的带轴齿轮31为例，设置两个视觉检测机构，下面具体说明。

如图2所示，齿轮传送圆盘机构包括转动圆盘10、圆盘外挡圈11和驱动组件，转动圆盘10的边缘处沿圆周均布有多个用于固定带轴齿轮31轴端的定位缺口10-1，圆盘外挡圈11套设在转动圆盘10上，即圆盘外挡圈11包围转动圆盘10，且圆盘外挡圈11上设有进出料缺口11-1，进出料缺口11-1的一侧与齿轮进料机构的出料处相配合，进出料缺口11-1的另一侧与齿轮剔除机构相配合，驱动组件驱动转动圆盘10转动，转动圆盘10可以避免齿轮跳出传送机构或在途中卡死等问题。定位缺口10-1呈V型，且定位缺口10-1的方向相对圆心向转动方向倾斜设定角度，该设定角度可为45度-60度，以保证带轴齿轮31的平稳进料。

其中，驱动组件包括驱动转动圆盘10的步进电机12和联轴器13，圆盘外挡圈11通过下挡圈固定块15、下挡圈9、圆柱支架14由上至下依次架设在固定平台24上，圆柱支架14与下挡圈9、下挡圈9与下挡圈固定块15、下挡圈固定块15与圆盘外挡圈11均通过螺纹连接固定，圆柱支架14也通过螺纹连接固定于固定平台24，固定平台24的底面设置便于搬运的滚轮1，步进电机12通过螺纹连接固定于下挡圈9，步进电机12的转动端朝向并通过联轴器13连接转动圆盘10的中心，转动圆盘10在步进电机12与联轴器13的驱动下做旋转运动，依次将待检测的带轴齿轮31从齿轮进料机构的出料口运送至视觉检测机构下方，再传送至齿轮剔除机构处。通过采用上述技术方案，根据需要传送齿轮的速度，可以调节步进电机12的脉冲频率来对齿轮传送速度进行更改，提高生产的灵活性。

如图2所示，齿轮进料机构包括振动盘3、送料过渡导轨6和进料辅助吹气组件，振动盘3设置在高度可调平台2上，并通过调节螺母4和螺杆5达到与送料过渡导轨6配合的要求高度，高度可调平台2的底面设置便于搬运的滚轮1，送料过渡导轨6设有用于固定带轴齿轮31轴端的轴端过渡槽6-1，轴端过渡槽6-1的槽口方向朝上，轴端过渡槽6-1的槽口一侧设有齿面过渡槽6-2，齿面过渡槽6-2的槽口方向朝向轴端过渡槽6-1的槽口，且与轴端过渡槽6-1的槽口方向相垂直，振动盘3的出料口与送料过渡导轨6的一端对齐，振动盘3的出料口截面形状与送料过渡导轨6的截面形状保持一致，送料过渡导轨6的另一端与进出料缺口11-1一侧对齐，带轴齿轮31在振动盘3的作用下通过送料过渡导轨6并以大齿面在下小齿面朝上的姿态平稳移进入转动圆盘10上，且带轴齿轮31的轴部卡在转动圆盘10的定位缺口10-1内，进料辅助吹气组件在带轴齿轮31即将进入齿轮传送圆盘机构时朝向带轴齿轮31吹气，使带轴齿轮31的轴端进入转动圆盘10的定位缺口10-1内，同时带轴齿轮31的大齿面贴于转动圆盘10的顶面。

其中，进料辅助吹气组件包括进料气管8以及连接进料气管8的气动回路，进料气管8的一端通过进料气管固定座7固定在送料过渡导轨6上，进料气管8的另一端对准送料过渡导轨6与转动圆盘10的对接处，进料气管8可在进料气管8固定座7内上下左右自由调节，以达到使带轴齿轮31平稳进入转动圆盘10的最佳效果。转动圆盘10在步进电机12的驱动下每次转动固定角度，带动齿轮依次进入视觉检测工位与齿轮剔除工位，转动圆盘10缺口将齿轮带至剔除工位后又回到送料过渡导轨6的对接处，如此循环做周期运动，连续地、不间断地进行大批量齿轮传送、检测与分拣工作。

如图1所示，视觉检测机构包括用于采集带轴齿轮31图像的图像采集器16、用于检测齿轮是否到位来触发图像采集器16工作的检测传感器22、纵杆19和横杆20，纵杆19通过直槽口固定块23竖直固定在固定平台24上，横杆20通过升降夹21与纵杆19垂直设置，图像采集器16通过横杆20架设在转动圆盘10边缘上方，图像采集器16外套设有补光装置17，纵杆19和横杆20可以上下左右前后调节图像采集器16位置。

其中，图像采集器16采用工业相机，工业相机的镜头竖直向下正对转动圆盘10的定位缺口10-1，检测传感器22采用光电传感器，光电传感器固定于圆盘外挡圈11上的齿轮检测工位处，并朝向转动圆盘10，补光装置17采用LED光源。纵杆19和横杆20由升降夹21通过锁紧螺栓18固定，工业相机可通过升降夹21与锁紧螺栓18上下左右前后调节以达到最佳拍摄效果，以进一步提高检测准确率，LED光源可清楚照明齿轮齿形并提高对比度，进一步改善拍摄效果。光电传感器触发相机拍照检测，可避免拍照不及时等问题。

图像采集器16连接用于图像识别和集成控制的计算机，根据待检测齿轮大齿面齿形和小齿面齿形，可以更改外设计算机的程序实现不同形状尺寸大小的齿轮齿形检测，并进一步可以实现次品数量的统计。

本发明基于对大小齿面的检测需要，以上视觉检测机构设置有两套，于第一个视觉检测工位检测大齿轮齿形，于第二个视觉检测工位检测小齿轮齿形，视觉检测机构可判断待检测齿轮外形是否有缺陷并记录缺陷齿轮待至剔除工位将其剔除。根据是否需要检测小齿轮的厚度及缺料情况，可再水平设置视觉检测机构。

如图3所示，齿轮剔除机构包括多个剔除吹气组件以及与剔除吹气组件一一对应的出料轨道29，出料轨道29设置在进出料缺口11-1的另一侧，带轴齿轮31随转动圆盘10进入进出料缺口11-1区域时，各剔除吹气组件根据视觉检测机构的齿形视觉检测结果将带轴齿轮31吹入到相应出料轨道29内。剔除吹气组件的个数根据剔除需求设置，本实施例中，设置两个剔除吹气组件，每个剔除吹气组件包括一剔除气管以及连接剔除气管的气动回路，剔除气管的一端通过剔除气管固定座27固定在下挡圈固定块15上，剔除气管的另一端位于转动圆盘10的定位缺口10-1随转动进入进出料缺口11-1的交接处，并朝向对应出料轨道29，出料轨道29通过螺钉和出料轨道支撑块28固接于固定平台24上。

根据上一视觉检测工位所得的是否为合格品的结果，可以在齿轮剔除机构决定是否剔除。第一剔除气管25和第二剔除气管26分别能在各自剔除气管固定座27上下左右自由调节以达到最佳剔除效果，两个出料轨道29可以分开接纳经过检测的合格齿轮与不合格齿轮，更有利于后续零件的装配，提高自动化水平。本发明准确率高，功耗低，使用非常方便，可以广泛用于各种小模数带轴齿轮31齿形的检测。

具体运行流程：

1）当待检测齿轮被放置在振动盘3内后，振动盘3带动齿轮从振动盘3出料口进入送料过渡导轨6，并持续向前移动，此时步进电机12驱动转动圆盘10向前转动。

2）当齿轮即将进入齿轮传送圆盘机构时，进料气管8动作，使齿轮轴部进入抵达工位的转动圆盘10的定位缺口10-1内，随后齿轮保持大齿面紧贴转动圆盘10且小齿面朝上的姿态随着转动圆盘10向前运动。进料气管8可在一定程度上上下移动左右转动，并通过调节进料气管8的气动回路中的电磁阀改变进料气管8出气的剧烈程度，进而使齿轮以大齿面贴住转动圆盘10且小齿面朝上的姿态平稳进入传送机构。

3）当齿轮抵达第一个视觉检测工位时，光电传感器感知信号并触发工业相机拍照检测大齿轮齿形是否有缺陷，此时转动圆盘10暂时停止转动，当相机拍照检测后将数据上传并将检测结果显示于外设计算机内，紧接着转动圆盘10继续转动至第二个视觉检测工位，利用与前一个检测工位相同的原理检测小齿轮齿形并将结果显示于外设计算机，之后转动圆盘10便继续带动齿轮进入齿轮剔除工位。

4）外设计算机将大小齿轮检测结果进行逻辑运算后通过串口将剔除指令发送给微控制器，微控制器利用继电器控制剔除气管的气动回路上电磁阀动作，若大小齿轮齿形皆合格则第一剔除气管25将动作，合格品被吹入左侧的出料轨道29；若大小齿轮齿形有其一不合格则第二剔除气管26将动作，次品被吹入右侧的出料轨道29。剔除完后步进电机12驱动转动圆盘10继续往前转动回到送料过渡导轨6出料口处为下一次检测做准备，至此一个工作流程结束。

计算机、微控制器等电路结构可设置于电路仓30内进行集中管理。

Claims (9)

1.一种小模数带轴齿轮外形缺陷检测装置，其特征在于，包括齿轮传送圆盘机构、齿轮进料机构、视觉检测机构和齿轮剔除机构，所述齿轮进料机构、视觉检测机构和齿轮剔除机构以齿轮传送圆盘机构为中心呈圆周分布，齿轮进料机构使带轴齿轮以轴向在竖直方向上的姿态进入齿轮传送圆盘机构内，带轴齿轮经齿轮传送圆盘机构传送依次经过视觉检测机构和齿轮剔除机构，齿轮剔除机构根据视觉检测机构的齿形视觉检测结果对带轴齿轮进行分拣下料。

2.根据权利要求1所述的一种小模数带轴齿轮外形缺陷检测装置，其特征在于，所述齿轮传送圆盘机构包括转动圆盘、圆盘外挡圈和驱动组件，所述转动圆盘的边缘处沿圆周均布有多个用于固定带轴齿轮轴端的定位缺口，所述圆盘外挡圈套设在转动圆盘上，且圆盘外挡圈上设有进出料缺口，所述进出料缺口的一侧与齿轮进料机构的出料处相配合，进出料缺口的另一侧与齿轮剔除机构相配合，所述驱动组件驱动转动圆盘转动。

3.根据权利要求2所述的一种小模数带轴齿轮外形缺陷检测装置，其特征在于，所述定位缺口呈V型，且定位缺口的方向相对圆心向转动方向倾斜设定角度。

4.根据权利要求2所述的一种小模数带轴齿轮外形缺陷检测装置，其特征在于，所述齿轮进料机构包括振动盘、送料过渡导轨和进料辅助吹气组件，所述送料过渡导轨设有用于固定带轴齿轮轴端的轴端过渡槽，所述轴端过渡槽的槽口方向朝上，轴端过渡槽的槽口一侧设有齿面过渡槽，所述齿面过渡槽的槽口方向朝向轴端过渡槽的槽口，且与轴端过渡槽的槽口方向相垂直，所述振动盘的出料口与送料过渡导轨的一端对齐，送料过渡导轨的另一端与进出料缺口一侧对齐，带轴齿轮在振动盘的作用下通过送料过渡导轨并进入转动圆盘的定位缺口内，所述进料辅助吹气组件在带轴齿轮即将进入齿轮传送圆盘机构时朝向带轴齿轮吹气，使带轴齿轮的轴端进入转动圆盘的定位缺口内。

5.根据权利要求2所述的一种小模数带轴齿轮外形缺陷检测装置，其特征在于，所述视觉检测机构包括用于采集带轴齿轮图像的图像采集器以及用于检测齿轮是否到位来触发图像采集器工作的检测传感器，所述图像采集器架设在转动圆盘边缘上方，图像采集器外套设有补光装置。

6.根据权利要求5所述的一种小模数带轴齿轮外形缺陷检测装置，其特征在于，所述视觉检测机构还包括纵杆和横杆，所述纵杆竖直设置，所述横杆通过升降夹与纵杆垂直设置，所述图像采集器通过横杆架设在转动圆盘边缘上方。

7.根据权利要求2所述的一种小模数带轴齿轮外形缺陷检测装置，其特征在于，所述齿轮剔除机构包括多个剔除吹气组件以及与剔除吹气组件一一对应的出料轨道，所述出料轨道设置在进出料缺口的另一侧，带轴齿轮随转动圆盘进入进出料缺口区域时，各剔除吹气组件根据视觉检测机构的齿形视觉检测结果将带轴齿轮吹入到相应出料轨道内。

8.根据权利要求1所述的一种小模数带轴齿轮外形缺陷检测装置，其特征在于，所述带轴齿轮的轴上设有多个齿面，且多个齿面的直径沿轴向递减或递增，齿轮进料机构使带轴齿轮以轴向在竖直方向上、多个齿面的直径由上至下递增的姿态进入齿轮传送圆盘机构内。

9.根据权利要求1所述的一种小模数带轴齿轮外形缺陷检测装置，其特征在于，所述视觉检测机构的个数与带轴齿轮的齿面的个数保持一致，每个视觉检测机构分别检测带轴齿轮的一个齿面。