CN110346379B - 一种轴承缺陷探伤装置及轴承缺陷探伤方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及检测设备领域，公开了一种轴承缺陷探伤装置及轴承缺陷探伤方法。轴承缺陷探伤装置包括机架、运输组件、检测组件、驱动组件和数据处理模块。运输组件用于运输一个待测轴承至机架处。检测组件用于检测运输至机架处的待测轴承。数据处理模块用于采集机器视觉图像，而检测出待测轴承的缺陷位置。数据处理模块还用于判断阻抗变化值是否在一个预定范围内，如果在预定范围内，则驱动运输组件运输下一个待测轴承。本发明通过采用电涡流传感器和CCD相机对轴承进行探伤检测，电涡流传感器可以不接触待测轴承进行测量，测量准确度高，成本低，并且将CCD相机结合机器视觉方法可以保证高精度检测，替代人眼识别，降低检测误差。

Description

一种轴承缺陷探伤装置及轴承缺陷探伤方法

技术领域

本发明涉及检测设备领域，尤其涉及一种轴承缺陷探伤装置及轴承缺陷探伤方法。

背景技术

在轴承的生产制造过程后，为了检验次品率，要对轴承的内外圈硬度和轴承内外圈表面的裂缝以及划痕进行检测,即对轴承的探伤硬度进行检测，现有轴承的探伤硬度通常是采用硬度检测设备和探伤检测设备对轴承进行人工检测，这种检测方式效率较低，而且劳动强度大，在人工检测中，由于人为因素的影响，其检测的范围不全面，会出现检测盲点，从而影响了轴承的检测质量。

现有技术中，传统的轴承探伤方式有一种是采用磁粉进行探伤，这种探伤方式，由于污染大，并不环保。还有一种是采用涡流探伤的方式对轴测进行探伤。但目前的电涡流传感器探伤装置，还不能够全方位、多角度检测轴承内外圈的裂纹和划痕，这在轴承生产之后的质量以及表面检测方面存在一定的局限性。

发明内容

为解决现有轴承的探伤检测效率较低，无法实现全方位、多角度的对轴承进行探伤检测的技术问题，本发明提供一种轴承缺陷探伤装置及轴承缺陷探伤方法。

本发明采用以下技术方案实现：一种轴承缺陷探伤装置及轴承缺陷探伤方法。

本发明通过运输组件、检测组件和数据处理模块，解决了现有轴承的探伤检测效率较低，无法实现全方位、多角度的对轴承进行探伤检测的技术问题，得到了不仅能够全方位、多角度的对轴承进行探伤检测，同时可以提高轴承探伤检测效率的技术效果。

一种轴承缺陷探伤装置，其包括：

机架；

运输组件，其用于运输一个待测轴承至所述机架处；所述运输组件包括电机一、传送带和两个驱动辊，所述传送带水平穿过所述机架，两个所述驱动辊分别设置在所述传送带的两端；所述电机一的输出轴与其中一个所述驱动辊连接；

检测组件，其安装在所述机架上，用于检测运输至所述机架处的所述待测轴承；所述检测组件包括安装架、CCD相机和电涡流传感器，所述安装架悬挂设置在所述传送带的顶部；所述CCD相机和电涡流传感器均安装在所述安装架上，且所述CCD相机位于所述电涡流传感器的顶部；所述CCD相机用于拍摄所述待测轴承的机器视觉图像；所述电涡流传感器用于检测所述待测轴承的阻抗变化值；通过驱动安装架转动，使CCD相机和电涡流传感器围绕所述待测轴承的外圈周向旋转；以及

数据处理模块，其用于采集所述机器视觉图像，而检测出待测轴承的缺陷位置；所述数据处理模块还用于判断所述阻抗变化值是否在一个预定范围内，如果在所述预定范围内，则驱动运输组件运输下一个待测轴承；

其中，所述数据处理模块包括图像采集卡和终端设备，所述图像采集卡用于采集所述机器视觉图像并输送至终端设备进行预处理；终端设备通过visionscape软件对机器视觉图像预处理后得到的原始图像进行识别，并标记出所述待测轴承的缺陷位置。

进一步地，所述轴承缺陷探伤装置还包括驱动组件，其收容在所述机架内部，所述驱动组件包括电机二、传动杆、带轮一、同步带、从动杆和带轮二，所述电机二的输出轴竖直向上；所述传动杆的一端与所述电机的输出轴连接；所述带轮一固定在所述传动杆的相对另一端；所述从动杆的一端与安装架的顶端连接，所述带轮二固定在所述从动杆的相对另一端；所述带轮一与所述带轮二之间通过同步带传动连接。

更进一步地，所述机架包括壳体，所述壳体的内部由一个竖立的隔板二分隔形成传动区域和检测区域，所述传动杆和带轮一收容在所述传动区域内。

更进一步地，所述检测区域的顶部由一个水平的隔板一隔离形成从动区域，所述从动杆的中部穿过所述隔板一，所述从动杆的顶端和带轮二收容在所述从动区域内，所述从动杆的底端和安装架收容在所述检测区域内。

更进一步地，所述从动区域与所述传动区域相通。

更进一步地，所述传送带水平穿设在所述检测区域内。

更进一步地，所述机架还包括支座，所述支座支撑固定在所述壳体的底部，所述电机二可拆卸安装在所述支座的底部；所述传动杆的底端向下穿过支座后与电机二输出轴连接。

进一步地，所述运输组件还包括四个支架，四个所述支架分别支撑在两个所述驱动辊的两端。

进一步地，所述预处理依次包括滤波、锐化和特征提取。

本发明提供一种轴承缺陷探伤方法，其应用于上述任意一种所述的轴承缺陷探伤装置，所述轴承缺陷探伤方法包括如下步骤：

步骤S1：当待测轴承运输至所述安装架底部时，控制驱动电机一停止并驱动电机二启动；

步骤S2:驱动CCD相机拍摄待测轴承的机器视觉图像；驱动电涡流传感器检测待测轴承的阻抗变化值；

步骤S3：驱动图像采集卡采集CCD相机拍射的机器视觉图像以得到原始图像；

步骤S4：对原始图像进行滤波、锐化和特征提取；

步骤S5：通过visionscape软件对滤波、锐化和特征提取后的原始图像进行识别，并标记出待测轴承的缺陷位置；

步骤S6：判断所述阻抗变化值是否在一个预定范围内，如果在所述预定范围内，则驱动电机一运输下一个待测轴承。

本发明的有益效果为：

1.本发明通过采用电涡流传感器和CCD相机对轴承进行探伤检测，电涡流传感器可以不接触待测轴承进行测量，测量准确度高，成本低；将CCD相机结合机器视觉方法可以保证高精度检测，可精密检测轴承磨皮划痕，替代人眼识别，降低检测误差。

2.本发明采用电机驱动同步带使支架沿轴承的外圈旋转，使得支架上的CCD相机可以对待测轴承的内外圈进行全方位、多角度检测，提高检测的准确度。

3.本发明采用伺服电机驱动传送带，可控制待测轴承的检测速度以及检测数量，灵活方便，实用性高。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的轴承缺陷探伤装置的侧面总体结构示意图；

图2为图1中A-A处的剖面结构示意图；

图3为本发明实施例2提供的轴承缺陷探伤方法的流程图。

主要符号说明：

1、电机一；2、驱动辊；3、传送带；4、支架；5、机架；6、电机二；7、传动杆；8、带轮一；9、同步带；10、从动杆；11、带轮二；12、安装架；13、CCD相机；14、电涡流传感器；15、待测轴承；16、壳体；17、支座；18、隔板一；19、隔板二。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

请结合图1，轴承缺陷探伤装置包括机架5、运输组件、检测组件、驱动组件和数据处理模块。

机架5包括壳体16和支座17。壳体16是整体呈矩形的箱体，在其他实施例中壳体16还可以是整体呈圆柱形的箱体，只要不影响壳体16整体结构的稳定性，还可以是其他结构。壳体16的内部由竖立的隔板二19分隔形成传动区域(未标示)和检测区域(未标示)。在壳体16的检测区域的顶部由一个水平的隔板一18隔离形成从动区域(未标示)。

本实施例中传动区域的顶部与从动区域的一侧之间相互连通。检测区域两侧和底部的壳体16上均具有开口。

请结合图1和图2，支座17固定在壳体16的底部，用于对支座17进行支撑，本实施例中支座17的顶部开设一个开槽(未标示)，开槽的位置与壳体16底部开口的位置正对并且尺寸相等。本实施例中支座17与壳体16之间通过螺钉连接，方便支座17与壳体16之间的安装及拆卸。

运输组件用于运输一个待测轴承15至机架5处。运输组件包括电机一1、驱动辊2、传送带3和支架4。

电机一1为常规的伺服电机。本实施例采用伺服电机驱动传送带3，可以控制检测速度，检测数量，灵活方便。

驱动辊2为整体呈圆柱形的辊体，本实施例中驱动辊2的数量设置为两个，两个驱动辊2相对设置在机架5的两侧。电机一1的输出轴通过联轴器与其中一个驱动辊2连接。

传送带3水平穿过机架5内壳体16的检测区域，并且传送带3的宽度小于检测区域的开口宽度。本实施例中的传送带3的两端分别饶设在两个驱动辊2上，这样电机一1的输出轴就可以驱动驱动辊2转动，从而带动传送带3运动，以将待测轴承15运输至机架5的检测区域内。

支架4是整体呈“A”字形结构的架体，在其他实施例中支架4还可以是整体呈等腰三角形结构的架体，只要不影响支架4的整体结构稳定性，还可以是其他架体结构。本实施例中支架4的数量设置为四个，四个支架4分别支撑在两个驱动辊2的两端。电机一1通过螺钉固定在其中一个支架4上。两个驱动辊2分别转动架设在相应的两个支架4上。

检测组件安装在机架5上，用于检测运输至机架5处的待测轴承15。检测组件包括安装架12、CCD相机13和电涡流传感器14。

安装架12整体呈倒置的“J”形结构，本实施例中安装架12悬挂于检测区域内，且位于传送带3的上方。

CCD相机13是电荷耦合器件的简称，它能够将光线变为电荷并将电荷存储及转移，也可将存储之电荷取出使电压发生变化，因此是理想的CCD相机元件，以其构成的CCD相机具有体积小、重量轻、不受磁场影响、具有抗震动和撞击之特性而被广泛应用。本实施例中的CCD相机13用于拍摄待测轴承15的机器视觉图像。CCD相机13安装在安装架12上，CCD相机13的安装端可以通过螺钉安装在安装架12上，并且将CCD相机13的拍摄角度对准传送带3的方向。

当传送带3上放置的待测轴承15进行传送到达安装架12正下方(监测区域)时，电机一1驱使传送带3传送停止，通过驱动组件，促使安装架12带动CCD相机13和电涡流传感器14绕待测轴承15外圈的周向旋转，进行整个周期的检测，从而达到精密检测待测轴承15内外圈表面划痕以及探伤的作用。同时CCD相机13也可用于检测轴承表面的黑斑黑皮以及有无倒角。

本实施例中的CCD相机13还可以分别按流程检测待测轴承15的直径尺寸、高度尺寸、倒角尺寸，之后检测内外壁有无黑皮黑斑划痕等缺陷。

电涡流传感器14是非接触的线性化计量工具，电涡流传感器14能静态和动态地非接触、高线性度、高分辨力地测量被测金属导体距探头表面的距离。本实施例中的电涡流传感器14用于检测待测轴承15的阻抗变化值。电涡流传感器14的安装端通过螺钉安装在安装架12的底部。电涡流传感器14的高度低于CCD相机13的高度，并且在对待测轴承15检测时，使电涡流传感器14的头部与待测轴承15之间保持在合适距离。

本实施例中采用电涡流传感器14，电涡流传感器14的探头中埋有线圈，通过高频交流电，其电场会在待测轴承15上产生涡流。涡流电场又会反过来影响线圈中的阻抗。通过测量待测轴承15上的阻抗变化值，看得到的信号是否均匀，如果待测轴承15内部有空隙和伤痕，会影响测量信号，通过标定，得出电涡流系数等变化值可方便快捷的检测出待测轴承15缺陷的情况。

驱动组件收容在机架5内部。驱动组件包括电机二6、传动杆7、带轮一8、同步带9、从动杆10和带轮二11。

电机二6为常规的伺服电机。电机二6可拆卸安装在支座17的底部。本实施例中电机二6与支座17之间通过螺钉连接，方便工作人员对电机二6的安装及拆卸。电机二6的输出轴竖直向上。

传动杆7是整体呈长轴状且竖立设置的杆体。传动杆7竖立收容在传动区域内。传动杆7的底端向下穿过支座17后与电机二6输出轴连接。本实施例中传动杆7与电机二6输出轴之间可以通过联轴器连接，从而使得电机二6的输出轴可以带动传动杆7转动。传动杆7与支座17的转动连接处通过深沟球轴承转动连接。

带轮一8收容在传动区域内，并且带轮一8固定在传动杆7的相对另一端。本实施例中的带轮一8与传动杆7之间可以通过键连接，从而保持同步旋转。

从动杆10是整体呈短轴状且竖立设置轴体。从动杆10贯穿隔板一18，使得从动杆10的顶端和带轮二11位于从动区域内。从动杆10的中部与隔板一18之间的连接处通过深沟球轴承转动连接。从动杆10的底端位于检测区域内并与安装架12短边的顶端连接，从而使得安装在安装架12长边上的CCD相机13和电涡流传感器14偏心设置。本实施例中安装架12与从动杆10之间通过螺钉连接

同步带9的两端饶设在带轮一8与带轮二11上，实现带轮一8与带轮二11之间的传动。

由此，驱动组件的工作方式为：当传送带3上的待测轴承15运送至检测区域内时，电机二6的输出轴带动传动杆7和带轮一8旋转，带轮一8通过同步带9带动带轮二11和从动杆10转动，从动杆10带着安装架上的CCD相机13围绕待测轴承15的外圈旋转，可以对待测轴承的内外圈进行全方位、多角度检测，提高检测的准确度。

数据处理模块中可以用于采集机器视觉图像(CCD相机13拍摄下的待测轴承15的图像定义为机器视觉图像)，而检测出待测轴承15的缺陷位置。数据处理模块包括图像采集卡和终端设备。

图像采集卡是一种可以获取数字化视频图像信息，并将其存储和播放出来的硬件设备。

终端设备在本实施例中可以是计算机，在其他实施例中终端设备还可以是手机。本实施例中终端设备选择使用的计算机可以控制电机一1和电机二6的运转。

本实施例中图像采集卡可以采集CCD相机13拍摄的机器视觉图像，并转化成待测轴承15的原始图像。然后将原始图像输送至计算机进行缺陷识别，会有大量的信息需要处理。为了使检测更加准确，需要对图像进行图像的预处理。图像的预处理主要是为了去除图像中无关或者关系很小的信息，保留所关注的信息以及简化图像数据，可以采用滤波-锐化-特征提取，经过锐化处理后原始图像的对比度增强，轮廓更加清晰，便于边缘提取。在计算机上可采用visionscape软件可以自动识别出缺陷的形状以及位置。只需要输入所需要的输入值，这个工具便可以处理图像，将缺陷标记出来，便于分析。缺陷位置用绿色的轮廓标注出来，并且可以显示出缺陷具体位置的梯度值，以方便人们观察该轴承的缺陷位置。

采用该种方式对待测轴承15进行检测具有以下优点：拍摄图像清晰，检测精度高，大大提升了检测速率，而且可以同时对于滑动轴承内表面质量、轴承内外径尺寸和轴承型号等多指标进行检测。

数据处理模块还用于判断阻抗变化值是否在一个预定范围(工作人员通过计算机设定的该种轴承合格时，应具有的阻抗变化值范围定义为预定范围)内，如果在预定范围内，则驱动运输组件中的电机一1运输下一个待测轴承15。

本实施例中通过测量阻抗变化值，看得到的阻抗变化值信号是否均匀，如果待测轴承15内部有空隙和伤痕，会影响阻抗变化值的测量信号，并通过标定，得出电涡流系数等变化值可方便快捷的检测出待测轴承15缺陷的情况。当检测出的阻抗变化值结果在预定范围时，终端设备驱动电机一1，将传送带3上检测合格的轴承，运输至后续的工序处。当检测出的阻抗变化值结果不在预定范围时，终端设备驱动一个分拣机构，将不合格品的轴承剔除。

本实施例中的分拣机构，可以是由终端设备进行程序设定好的机械臂，当出现不合格品的轴承时，机械臂启动并将不合格品的轴承剔除，以保证检测工序的正常进行。由于分拣机构已为现有技术，在本实施例中就不过多赘述。

实施例2

请结合图3，本实施例2与实施例1的区别在于，本实施例2提供了一种轴承缺陷探伤方法。该轴承缺陷探伤方法应用于轴承缺陷探伤装置，轴承缺陷探伤方法包括如下步骤：

步骤S1：当待测轴承运输至安装架底部时，控制驱动电机一停止并驱动电机二启动；

步骤S2:驱动CCD相机拍摄待测轴承的机器视觉图像；驱动电涡流传感器检测待测轴承的阻抗变化值；

步骤S3：驱动图像采集卡采集CCD相机拍射的机器视觉图像以得到原始图像；

步骤S4：对原始图像进行滤波、锐化和特征提取；

步骤S5：通过visionscape软件对滤波、锐化和特征提取后的原始图像进行识别，并标记出待测轴承的缺陷位置；

步骤S6：判断阻抗变化值是否在一个预定范围内，如果在预定范围内，则驱动电机一运输下一个待测轴承。

综上所述，本发明具有以下优点：

1.本发明通过采用电涡流传感器和CCD相机对轴承进行探伤检测，电涡流传感器可以不接触待测轴承进行测量，测量准确度高，成本低；将CCD相机结合机器视觉方法可以保证高精度检测，可精密检测轴承磨皮划痕，替代人眼识别，降低检测误差。

2.本发明采用电机驱动同步带使支架沿轴承的外圈旋转，使得支架上的CCD相机可以对待测轴承的内外圈进行全方位、多角度检测，提高检测的准确度。

3.本发明采用伺服电机驱动传送带，可控制待测轴承的检测速度以及检测数量，灵活方便，实用性高。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种轴承缺陷探伤装置，其特征在于，其包括：

机架；

运输组件，其用于运输一个待测轴承至所述机架处；所述运输组件包括电机一、传送带和两个驱动辊，所述传送带水平穿过所述机架，两个所述驱动辊分别设置在所述传送带的两端；所述电机一的输出轴与其中一个所述驱动辊连接；

检测组件，其安装在所述机架上，用于检测运输至所述机架处的所述待测轴承；所述检测组件包括安装架、CCD相机和电涡流传感器，所述安装架悬挂设置在所述传送带的顶部；所述安装架整体呈倒置的“J”型结构；所述CCD相机和电涡流传感器均安装在所述安装架上，且所述CCD相机位于所述电涡流传感器的顶部；所述CCD相机用于拍摄所述待测轴承的机器视觉图像；所述电涡流传感器用于检测所述待测轴承的阻抗变化值；通过驱动安装架转动，使CCD相机和电涡流传感器围绕所述待测轴承的外圈周向旋转；以及

数据处理模块，其用于采集所述机器视觉图像，而检测出待测轴承的缺陷位置；所述数据处理模块还用于判断所述阻抗变化值是否在一个预定范围内，如果在所述预定范围内，则驱动运输组件运输下一个待测轴承；

其中，所述数据处理模块包括图像采集卡和终端设备，所述图像采集卡用于采集所述机器视觉图像并输送至终端设备进行预处理；终端设备通过visionscape软件对机器视觉图像预处理后得到的原始图像进行识别，并标记出所述待测轴承的缺陷位置；

所述轴承缺陷探伤装置还包括驱动组件，其收容在所述机架内部，所述驱动组件包括电机二、传动杆、带轮一、同步带、从动杆和带轮二，所述电机二的输出轴竖直向上；所述传动杆的一端与所述电机的输出轴连接；所述带轮一固定在所述传动杆的相对另一端；所述从动杆的一端与安装架的顶端连接，所述带轮二固定在所述从动杆的相对另一端；所述带轮一与所述带轮二之间通过同步带传动连接。

2.如权利要求1所述的轴承缺陷探伤装置，其特征在于，所述机架包括壳体，所述壳体的内部由一个竖立的隔板二分隔形成传动区域和检测区域，所述传动杆和带轮一收容在所述传动区域内。

3.如权利要求2所述的轴承缺陷探伤装置，其特征在于，所述检测区域的顶部由一个水平的隔板一隔离形成从动区域，所述从动杆的中部穿过所述隔板一，所述从动杆的顶端和带轮二收容在所述从动区域内，所述从动杆的底端和安装架收容在所述检测区域内。

4.如权利要求3所述的轴承缺陷探伤装置，其特征在于，所述从动区域与所述传动区域相通。

5.如权利要求2所述的轴承缺陷探伤装置，其特征在于，所述传送带水平穿设在所述检测区域内。

6.如权利要求2所述的轴承缺陷探伤装置，其特征在于，所述机架还包括支座，所述支座支撑固定在所述壳体的底部，所述电机二可拆卸安装在所述支座的底部；所述传动杆的底端向下穿过支座后与电机二输出轴连接。

7.如权利要求1所述的轴承缺陷探伤装置，其特征在于，所述运输组件还包括四个支架，四个所述支架分别支撑在两个所述驱动辊的两端。

8.如权利要求1所述的轴承缺陷探伤装置，其特征在于，所述预处理依次包括滤波、锐化和特征提取。

9.一种轴承缺陷探伤方法，其特征在于，其应用于如权利要求1至8任意一项所述的轴承缺陷探伤装置，所述轴承缺陷探伤方法包括如下步骤：

步骤S1：当待测轴承运输至所述安装架底部时，控制驱动电机一停止并驱动电机二启动；

步骤S2:驱动CCD相机拍摄待测轴承的机器视觉图像；驱动电涡流传感器检测待测轴承的阻抗变化值；

步骤S3：驱动图像采集卡采集CCD相机拍射的机器视觉图像以得到原始图像；

步骤S4：对原始图像进行滤波、锐化和特征提取；

步骤S5：通过visionscape软件对滤波、锐化和特征提取后的原始图像进行识别，并标记出待测轴承的缺陷位置；

步骤S6：判断所述阻抗变化值是否在一个预定范围内，如果在所述预定范围内，则驱动电机一运输下一个待测轴承。

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