CN111442742A - 齿轮检测设备及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种齿轮检测设备及方法，包括：控制器和图像处理器，控制器与所述图像处理器电连接；所述控制器用于接收提示信号，并向所述图像处理器发送第一控制信号，第一控制信号用于驱动所述图像处理器以响应所述提示信号，提示信号表征所述待测器件被运输至设定位置；所述图像处理器用于接收所述第一控制信号，并向图像采集器发送第二控制信号，以使图像采集器对被运输至所述设定位置的所述待测器件拍摄图像；所述图像处理器用于接收所述图像采集器拍摄到的图像结果，并根据预先设定的图像处理算法判断所述图像结果中的齿轮对是否对齐，并将判定结果发送给所述控制器。与现有的人工判断齿轮对是否对齐相比，节约了人力，且降低出错的概率。

Description

齿轮检测设备及方法

技术领域

本申请涉及图像处理领域，具体而言，涉及一种齿轮检测设备及方法。

背景技术

很多应用场景对齿轮对之间的啮合关系有着对应的要求，不允许错齿，通常在齿轮零件需要对齐的齿根或齿底对应处利用激光打印标识点，便于自动或手动装配时对齐。

目前的生产线中，对于装配后的齿轮对的标识点是否对齐的检测通常由人工完成，人工检测浪费劳动力，出错概率较高。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种齿轮检测设备及方法，用以改善现有技术中人工检测浪费劳动力，出错概率高的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种齿轮检测设备，用于检测包括有齿轮对的待测器件，所述设备包括：控制器和图像处理器，所述控制器与所述图像处理器电连接；所述控制器用于接收提示信号，并向所述图像处理器发送第一控制信号，所述第一控制信号用于驱动所述图像处理器以响应所述提示信号，所述提示信号表征所述待测器件被运输至设定位置；所述图像处理器用于接收所述第一控制信号，并向图像采集器发送第二控制信号，以使所述图像采集器对被运输至所述设定位置的所述待测器件拍摄图像；所述图像处理器用于接收所述图像采集器拍摄到的图像结果，并根据预先设定的图像处理算法判断所述图像结果中的齿轮对是否对齐，并将判定结果发送给所述控制器。

在上述的实施方式中，控制器在收到表征待测器件被运输至设定位置的提示信号后，给图像处理器发第一控制信号，图像处理器接到第一控制信号并向图像采集器发第二控制信号。图像采集器接收第二控制信号，并根据第二控制信号进行待测器件的拍摄，把拍摄到的图像结果发送回图像处理器，图像处理器根据图像处理算法来判断图像结果中的齿轮对是否对齐，与现有的人工判断齿轮对是否对齐相比，节约了人力，且降低出错的概率。

在一个可能的设计中，所述齿轮对包括相互啮合的第一齿轮与第二齿轮，所述根据预先设定的图像处理算法判断所述图像结果中的齿轮对是否对齐，包括：所述图像处理器用于从所述图像结果提取第一齿轮的齿轮中心、第二齿轮的齿轮中心、第一齿轮的标识点以及第二齿轮的标识点；获取所述第一齿轮的齿轮中心与第二齿轮的齿轮中心的中心连线，第一齿轮的齿轮中心与所述第一齿轮的标识点的第一齿轮连线，以及第二齿轮的齿轮中心与所述第二齿轮的标识点的第二齿轮连线；获取所述中心连线与所述第一齿轮连线构成的第一夹角，以及所述中心连线与所述第二齿轮连线构成的第二夹角，并计算所述第一夹角的角度值与第二夹角的角度值的角度差值；将所述角度差值与角度阈值进行比较；若所述角度差值小于所述角度阈值，判定所述图像结果中的齿轮对对齐；若所述角度差值大于所述角度阈值，判定所述图像结果中的齿轮对未对齐。

在上述的实施方式中，识别第一齿轮的齿轮中心及标识点、第二齿轮的齿轮中心及标识点，然后构建成反映第一齿轮的标识点的第一夹角，反映第二齿轮的标识点的第二夹角；取两者的差值，然后将该角度差值与角度阈值进行大小比较，根据大小比较的结果判断齿轮对是否对齐。上述检测方法步骤简洁、响应迅速，可提高齿轮检测的效率。

在一个可能的设计中，所述角度阈值为360度与大齿轮齿数的比值，所述大齿轮齿数为所述第一齿轮与第二齿轮中轮齿数量多的齿轮的轮齿数量。

在上述的实施方式中，角度阈值可通过上述计算方式获得，也可以通过其他计算方式获得，角度阈值的具体计算方式不应该理解为是对本申请的限制。

在一个可能的设计中，所述齿轮检测设备还包括图像采集器，所述图像采集器与所述图像处理器电连接；所述图像采集器用于接收所述第二控制信号，根据所述第二控制信号对所述设定位置的所述待测器件进行拍摄，并将拍摄到的所述图像结果发送给所述图像处理器。

在上述的实施方式中，图像采集器的摄像头可以始终朝向设定位置，在接收到第二控制信号时，就表示待测器件被传输到了设定位置，图像采集器的摄像头直接朝向设定位置进行拍摄即可，该实施方式节省了摄像头转动的时间，加快拍摄速度，提高拍摄效率。

在一个可能的设计中，所述齿轮检测设备还包括传感器，所述传感器与所述控制器电连接；所述传感器用于检测所述待测器件是否被运输至所述设定位置，并在所述待测器件被运输至所述设定位置时向所述控制器发送所述提示信号。

在上述的实施方式中，可以利用传感器来检测待测器件是否被运输到设定位置，若传感器检测到待测器件被运输到设定位置，可以向控制器发送提示信号，从而可以实现从检测待测器件是否运输到位到检测待测器件的齿轮对是否对齐的流程，进一步提高检测效率。

在一个可能的设计中，所述齿轮检测设备还包括补光光源，所述补光光源与所述控制器电连接；所述补光光源用于在所述图像采集器进行拍摄时对所述待测器件进行补光。

在上述的实施方式中，补光光源可以为待测器件提供照明，可以照亮待测器件的细节，使得图像结果更清晰，从而提高检测准确性。

在一个可能的设计中，所述齿轮检测设备还包括次品处理器，所述次品处理器与所述控制器电连接；所述控制器用于接收所述判定结果，并在所述判定结果为齿轮对未对齐时，驱动所述次品处理器处理齿轮对未对齐的所述待测器件。

在上述的实施方式中，次品处理器可以在待测器件的齿轮对未对齐时，处理该待测器件，从而可以实现检测待测器件是否运输到位，检测待测器件的齿轮对是否对齐，驱动次品处理器处理齿轮对未对齐的待测器件的完整流程。

在一个可能的设计中，所述次品处理器为阻挡件，所述阻挡件用于在所述控制器的控制下阻挡齿轮对未对齐的所述待测器件的运输。

在上述的实施方式中，次品处理器可以为阻挡件，用于挡住齿轮对未对齐的待测器件的运输过程，待工作人员对齿轮对未对其的待测器件进行调整。

第二方面，本申请实施例提供了一种齿轮检测方法，所述方法包括：图像处理器从图像结果提取第一齿轮的齿轮中心、第二齿轮的齿轮中心、第一齿轮的标识点以及第二齿轮的标识点，所述图像结果为图像采集器拍摄得到；获取所述第一齿轮的齿轮中心与第二齿轮的齿轮中心的中心连线，第一齿轮的齿轮中心与所述第一齿轮的标识点的第一齿轮连线，以及第二齿轮的齿轮中心与所述第二齿轮的标识点的第二齿轮连线；获取所述中心连线与所述第一齿轮连线构成的第一夹角，以及所述中心连线与所述第二齿轮连线构成的第二夹角，并计算所述第一夹角的角度值与第二夹角的角度值的角度差值；将所述角度差值与角度阈值进行比较，根据比较结果，获得所述图像结果对应的判定结果。

在上述的实施方式中，识别第一齿轮的齿轮中心及标识点、第二齿轮的齿轮中心及标识点，然后构建成反映第一齿轮的标识点的第一夹角，反映第二齿轮的标识点的第二夹角；取两者的差值，然后将该角度差值与角度阈值进行大小比较，根据大小比较的结果判断齿轮对是否对齐。上述检测方法步骤简洁、响应迅速，可提高齿轮检测的效率。

在一个可能的设计中，所述根据比较结果，获得所述图像结果对应的判定结果，包括：若所述角度差值小于所述角度阈值，判定所述图像结果中的齿轮对对齐；若所述角度差值大于所述角度阈值，判定所述图像结果中的齿轮对未对齐。

若角度差值小于角度阈值，则表示第一夹角与第二夹角的角度值差别不大，因此可以判定标识点处于对齐的位置；若角度差值大于角度阈值，则表示第一夹角与第二夹角的角度值差别较大，因此可以判定标识点处于未对齐的位置。

为使本申请实施例所要实现的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本申请实施例提供的齿轮检测设备的结构示意图；

图2示出了本申请实施例提供的齿轮检测设备的部分结构示意图；

图3示出了待测器件中齿轮对配合关系的示意图；

图4示出了本申请实施例提供的齿轮检测方法的流程示意图。

图标：齿轮检测设备100；控制器110；图像处理器120；图像采集器130；传感器140；次品处理器160；显示屏170；按钮180；待测器件200；第一齿轮210；第一齿轮中心211；第一齿轮标识点212；第二齿轮220；第二齿轮中心221；第二齿轮标识点222。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

对照实施例中，在确认齿轮对之间的啮合关系是否满足要求时，常常是人工检测一对齿轮上的两个标识点是否对齐，然而，人工检测浪费人力物力，且出错概率高。

而在本申请实施例提供的齿轮检测设备中，控制器在收到表征待测器件被运输至设定位置的提示信号后，给图像处理器发第一控制信号；图像处理器接到第一控制信号，并向图像采集器发第二控制信号。图像采集器接收第二控制信号，根据第二控制信号进行待测器件的拍摄，并把拍摄到的图像结果发送回图像处理器。图像处理器根据图像处理算法来判断图像结果中的齿轮对是否对齐，与现有的人工判断齿轮对是否对齐相比，节约了人力，且降低出错的概率。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

请参见图1和图2，本申请实施例提供了齿轮检测设备100，用于检测包括有齿轮对的待测器件200，该齿轮检测设备100包括：控制器110、图像处理器120、图像采集器130、传感器140、补光光源(图未示)以及次品处理器160。图像处理器120、传感器140、补光光源以及次品处理器160均与控制器110电连接，图像采集器130也与图像处理器120电连接。

传感器140用于检测所述待测器件200是否被运输至所述设定位置，并在所述待测器件200被运输至所述设定位置时向所述控制器110发送所述提示信号。

可选地，传感器140可以为磁力传感器，待测器件200中包括有金属材料，磁力传感器可以通过金属材料干扰磁力传感器原本的磁场的方式来检查待测器件200是否被运输到设定位置。传感器140也可以为其他类型的传感器，例如距离传感器，传感器140的具体类型不应该理解为是对本申请的限制。

请参见图1，控制器110和图像处理器120均可以安装于一电气柜内。控制器110用于接收提示信号，并向图像处理器120发送第一控制信号，第一控制信号用于驱动图像处理器120以响应提示信号，提示信号表征待测器件200被运输至设定位置。控制器110可以是单片机或可编程逻辑控制器110(Programmable Logic Controller，简称PLC)。图像处理器120可以在本地进行图像处理，也可以与服务器通信，由服务器进行图像处理。

图像处理器120用于接收第一控制信号，并向图像采集器130发送第二控制信号，以使图像采集器130对被运输至设定位置的待测器件200拍摄图像。

请参见图2，图像采集器130可以安装在箱体内，该箱体的表面还可以设置有显示屏170和按钮180，按钮180可以用来开启或停止该齿轮检测设备100的运行，显示屏170用于显示检测结果。请参见图1，箱体与支架可拆卸连接，支架可跨装于待测器件200的运输路径的上方。支架可以为铝合金焊接支架。可拆卸连接的具体方式可以为螺钉连接，利于设备在不同应用场景的移植。

图像采集器130用于接收第二控制信号，根据第二控制信号对设定位置的待测器件200进行拍摄，并将拍摄到的图像结果发送给图像处理器120。图像采集器130的摄像头可以始终朝向设定位置，在接收到第二控制信号时，就表示待测器件200被传输到了设定位置，图像采集器130的摄像头直接朝向设定位置进行拍摄即可，该实施方式节省了摄像头转动的时间，加快拍摄速度，提高拍摄效率。图像采集器130可以是工业相机。

在图像采集器130进行拍摄时，补光光源用于对所述待测器件200进行补光，从而可以照亮待测器件200的细节，使得图像结果更清晰，从而提高检测准确性。

可以理解，图像采集器130的摄像头也可以是可移动摄像头，可移动摄像头能够增大拍摄范围，提高适用性。摄像头的具体类型不应该理解为是对本申请的限制。

图像处理器120用于接收图像采集器130拍摄到的图像结果，并根据预先设定的图像处理算法判断图像结果中的齿轮对是否对齐，并将判定结果发送给所述控制器110。

请参见图3，齿轮对包括相互啮合的第一齿轮210与第二齿轮220，图像处理器120利用预先设定的图像处理算法判断图像结果中的齿轮对是否对齐的具体过程如下：

图像处理器120从图像结果提取第一齿轮210的第一齿轮中心211、第二齿轮220的第二齿轮中心221、第一齿轮210的第一齿轮标识点212以及第二齿轮220的第二齿轮标识点222。图像处理器120获取第一齿轮210的第一齿轮中心211与第二齿轮220的第二齿轮中心221的中心连线，第一齿轮中心211与第一齿轮标识点212的第一齿轮连线，以及第二齿轮中心221与第二齿轮标识点222的第二齿轮连线，然后，获取所述中心连线与所述第一齿轮连线构成的第一夹角A，以及所述中心连线与所述第二齿轮连线构成的第二夹角B，请参见图3。

计算第一夹角A的角度值与第二夹角B的角度值的角度差值，将所述角度差值与角度阈值进行比较：若所述角度差值小于角度阈值，判定图像结果中的齿轮对对齐；若角度差值大于角度阈值，判定图像结果中的齿轮对未对齐。将该角度差值与角度阈值进行大小比较，根据大小比较的结果判断齿轮对是否对齐。上述检测方法步骤简洁、响应迅速，可提高齿轮检测的效率。

角度阈值的计算方法如下：

角度阈值为360度与大齿轮齿数的比值，上述的大齿轮齿数为第一齿轮210与第二齿轮220中的轮齿数量多的齿轮的轮齿数量。角度阈值可通过上述计算方式获得，也可以通过其他计算方式获得，角度阈值的具体计算方式不应该理解为是对本申请的限制。

判定结果包括齿轮对对齐或齿轮对未对齐两种，当齿轮对未对齐时，控制器110用于驱动所述次品处理器160处理齿轮对未对齐的所述待测器件200。

次品处理器160可以安装在待测器件200的运输路径上。在一种具体实施方式中，次品处理器160可以为阻挡件，阻挡件用于在所述控制器110的控制下阻挡齿轮对未对齐的所述待测器件200的运输。阻挡件可以挡住待测器件200的传输路径，待工作人员对齿轮对未对其的待测器件200进行调整。

可选地，次品处理器160还可以为机械臂，机械臂用于在控制器110的控制下将待测器件200从传送带推向次品放置区。机械臂可以把齿轮对未对齐的待测器件200统一推向次品放置区，等待工作人员前来对多个器件进行统一调整，提高调整效率。次品处理器160可采用气动或电机驱动等方式，具体的驱动方式不应该理解为是对本申请的限制。

请参见图4，图4示出了本申请实施例提供的齿轮检测方法，具体包括如下步骤S110至步骤S140：

步骤S110，图像处理器120从图像结果提取第一齿轮210的齿轮中心、第二齿轮220的齿轮中心、第一齿轮210的标识点以及第二齿轮220的标识点，所述图像结果为图像采集器130拍摄得到。

步骤S120，获取所述第一齿轮210的齿轮中心与第二齿轮220的齿轮中心的中心连线，第一齿轮210的齿轮中心与所述第一齿轮210的标识点的第一齿轮连线，以及第二齿轮220的齿轮中心与所述第二齿轮220的标识点的第二齿轮连线。

步骤S130，获取所述中心连线与所述第一齿轮连线构成的第一夹角，以及所述中心连线与所述第二齿轮连线构成的第二夹角，并计算所述第一夹角的角度值与第二夹角的角度值的角度差值。

步骤S140，将所述角度差值与角度阈值进行比较，根据比较结果，获得所述图像结果对应的判定结果。

本申请提供的齿轮检测方法与上文描述的齿轮检测设备100中的图像处理器120利用预先设定的图像处理算法判断图像结果中的齿轮对是否对齐的具体过程对应相同，在此便不做赘述。

本申请实施例提供的齿轮检测设备及方法既可替代人工，减少劳动量，又可避免因齿轮转动引起的视觉误差而造成的误检或漏检。有效解决发动机、机床等行业在精密齿轮部件的装配中的质量问题；自动完成检测。在一定精度范围内，不受齿轮类型及安装方式约束，适用性广。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种齿轮检测设备，其特征在于，用于检测包括有齿轮对的待测器件，所述设备包括：控制器和图像处理器，所述控制器与所述图像处理器电连接；

所述控制器用于接收提示信号，并向所述图像处理器发送第一控制信号，所述第一控制信号用于驱动所述图像处理器以响应所述提示信号，所述提示信号表征所述待测器件被运输至设定位置；

所述图像处理器用于接收所述第一控制信号，并向图像采集器发送第二控制信号，以使所述图像采集器对被运输至所述设定位置的所述待测器件拍摄图像；

所述图像处理器用于接收所述图像采集器拍摄到的图像结果，并根据预先设定的图像处理算法判断所述图像结果中的齿轮对是否对齐，并将判定结果发送给所述控制器。

2.根据权利要求1所述的齿轮检测设备，其特征在于，所述齿轮对包括相互啮合的第一齿轮与第二齿轮，所述根据预先设定的图像处理算法判断所述图像结果中的齿轮对是否对齐，包括：

所述图像处理器用于从所述图像结果提取第一齿轮的齿轮中心、第二齿轮的齿轮中心、第一齿轮的标识点以及第二齿轮的标识点；

获取所述第一齿轮的齿轮中心与第二齿轮的齿轮中心的中心连线，第一齿轮的齿轮中心与所述第一齿轮的标识点的第一齿轮连线，以及第二齿轮的齿轮中心与所述第二齿轮的标识点的第二齿轮连线；

获取所述中心连线与所述第一齿轮连线构成的第一夹角，以及所述中心连线与所述第二齿轮连线构成的第二夹角，并计算所述第一夹角的角度值与第二夹角的角度值的角度差值；

将所述角度差值与角度阈值进行比较；

若所述角度差值小于所述角度阈值，判定所述图像结果中的齿轮对对齐；

若所述角度差值大于所述角度阈值，判定所述图像结果中的齿轮对未对齐。

3.根据权利要求2所述的齿轮检测设备，其特征在于，所述角度阈值为360度与大齿轮齿数的比值，所述大齿轮齿数为所述第一齿轮与第二齿轮中轮齿数量多的齿轮的轮齿数量。

4.根据权利要求1所述的齿轮检测设备，其特征在于，所述齿轮检测设备还包括图像采集器，所述图像采集器与所述图像处理器电连接；

所述图像采集器用于接收所述第二控制信号，根据所述第二控制信号对所述设定位置的所述待测器件进行拍摄，并将拍摄到的所述图像结果发送给所述图像处理器。

5.根据权利要求1所述的齿轮检测设备，其特征在于，所述齿轮检测设备还包括传感器，所述传感器与所述控制器电连接；

所述传感器用于检测所述待测器件是否被运输至所述设定位置，并在所述待测器件被运输至所述设定位置时向所述控制器发送所述提示信号。

6.根据权利要求1所述的齿轮检测设备，其特征在于，所述齿轮检测设备还包括补光光源，所述补光光源与所述控制器电连接；

所述补光光源用于在所述图像采集器进行拍摄时对所述待测器件进行补光。

7.根据权利要求1所述的齿轮检测设备，其特征在于，所述齿轮检测设备还包括次品处理器，所述次品处理器与所述控制器电连接；

所述控制器用于接收所述判定结果，并在所述判定结果为齿轮对未对齐时，驱动所述次品处理器处理齿轮对未对齐的所述待测器件。

8.根据权利要求7所述的齿轮检测设备，其特征在于，所述次品处理器为阻挡件，所述阻挡件用于在所述控制器的控制下阻挡齿轮对未对齐的所述待测器件的运输。

9.一种齿轮检测方法，其特征在于，所述方法包括：

图像处理器从图像结果提取第一齿轮的齿轮中心、第二齿轮的齿轮中心、第一齿轮的标识点以及第二齿轮的标识点，所述图像结果为图像采集器拍摄得到；

获取所述第一齿轮的齿轮中心与第二齿轮的齿轮中心的中心连线，第一齿轮的齿轮中心与所述第一齿轮的标识点的第一齿轮连线，以及第二齿轮的齿轮中心与所述第二齿轮的标识点的第二齿轮连线；

获取所述中心连线与所述第一齿轮连线构成的第一夹角，以及所述中心连线与所述第二齿轮连线构成的第二夹角，并计算所述第一夹角的角度值与第二夹角的角度值的角度差值；

将所述角度差值与角度阈值进行比较，根据比较结果，获得所述图像结果对应的判定结果。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据比较结果，获得所述图像结果对应的判定结果，包括：

若所述角度差值小于所述角度阈值，判定所述图像结果中的齿轮对对齐；

若所述角度差值大于所述角度阈值，判定所述图像结果中的齿轮对未对齐。

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