CN113447493A - 轴承套圈缺陷检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴承套圈缺陷检测装置，包括第一平台、设置于第一平台上且用于带动轴承套圈沿第一轴进行旋转的第一旋转机构、用于带动轴承套圈沿第二轴进行旋转的第二旋转机构、用于采集轴承套圈的图像的图像采集装置和与第一平台连接且用于控制第一平台进行移动的第一调节机构，第一旋转机构与第二旋转机构连接，第一轴和第二轴相垂直。本发明的轴承套圈缺陷检测装置，结构简单、设计合理，通过图像采集装置检测轴承套圈表面缺陷，可以检测不同尺寸轴承套圈的内外部缺陷，检测结果更加精准，检测效率得到了极大的提升。本发明还公开了一种轴承套圈缺陷检测方法。

Description

轴承套圈缺陷检测装置及检测方法

技术领域

本发明属于轴承检测技术领域，具体地说，本发明涉及一种轴承套圈缺陷检测装置及检测方法。

背景技术

轴承是机械设备的重要零部件，主要作用是支撑轴，保证轴的旋转精度，减少轴运动的摩擦磨损，轴承的质量影响机械整体质量，在机械设备的作用举足轻重。

轴承套圈是轴承的重要组成部分，在轴承套圈生产工艺过程中，套圈表面有时会产生锈迹、刮痕、磕碰、黑皮、开裂等质量问题。在装配前，为保证轴承质量，需对套圈进行相关缺陷检测，目前对于轴承套圈的缺陷检测，主要采取人工目视，这种检测方式受限于工人检测熟练水平以及工作环境等方面影响，易导致缺陷检测效率低、速度慢以及套圈缺陷一致性标准难以得到保证等问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种轴承套圈缺陷检测装置，目的是提高检测结果准确性。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：轴承套圈缺陷检测装置，包括第一平台、设置于第一平台上且用于带动轴承套圈沿第一轴进行旋转的第一旋转机构、用于带动轴承套圈沿第二轴进行旋转的第二旋转机构、用于采集轴承套圈的图像的图像采集装置和与第一平台连接且用于控制第一平台进行移动的第一调节机构，第一旋转机构与第二旋转机构连接，第一轴和第二轴相垂直。

所述第一旋转机构包括第二平台、设置于第二平台上的第一轴承座、与第二平台连接的第一旋转轴和与第一旋转轴连接的第一电机，第二旋转机构包括用于吸附轴承套圈的电磁铁、与电磁铁连接的第二旋转轴和与第二旋转轴连接的第二电机，第二旋转轴为可旋转的设置于第一轴承座上。

所述第一电机通过第一联轴器与所述第一旋转轴连接，所述第二电机通过第二联轴器与所述第二旋转轴连接，所述电磁铁位于所述第一轴承座的上方。

所述第一平台上设置第一底座，第一电机安装在第一底座上。

所述第二电机安装在第二平台上，所述第一平台具有容纳第二平台的容置孔。

所述第一调节机构包括与所述第一平台连接的第一滑台模组和与第一滑台模组连接的第三电机，第一滑台模组为竖直设置。

所述图像采集装置包括相机支架、设置于相机支架上的相机、设置于相机上的镜头和与相机支架连接且用于调节相机与轴承套圈之间的距离的第二调节机构。

所述第二调节机构包括与所述相机支架连接的第二滑台模组和与第二滑台模组连接的第四电机，第二滑台模组为水平设置。

所述的轴承套圈缺陷检测装置还包括固定架，所述图像采集装置和所述第一调节机构设置于固定架上。

本发明还提供了一种轴承套圈缺陷检测方法，采用所述的轴承套圈缺陷检测装置，且包括步骤：

S1、将轴承套圈固定在第二旋转机构上；

S2、由第二旋转机构带动轴承套圈进行旋转，由图像采集装置采集轴承套圈的外表面的图像；

S3、由第一旋转机构带动轴承套圈旋转设定角度后，再由第二旋转机构带动轴承套圈进行旋转，由图像采集装置采集轴承套圈的内表面的图像；

S4、对步骤S2和步骤S3中采集的图像进行处理，获取检测结果。

本发明的轴承套圈缺陷检测装置，结构简单、设计合理，通过图像采集装置检测轴承套圈表面缺陷，可以检测不同尺寸轴承套圈的内外部缺陷，检测结果更加精准，检测效率得到了极大的提升。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明轴承套圈缺陷检测装置的结构示意图；

图2是旋转机构俯视图；

图3是旋转机构主视图；

图4是图像采集装置的示意图；

图5是图像处理流程框图；

图中标记为：1、固定架；2、标准角件；3、第三底座；4、第三电机；5、第三联轴器；6、第一滑台模组；7、镜头；8、相机；9、相机支架；10、第二滑台模组；11、第四联轴器；12、第四电机；13、第四底座；14、第一平台；15、第一电机；16、第一底座；17、第二轴承座；18、第一联轴器；20、第二电机；21、第二联轴器；22、第一轴承座；23、电磁铁；24、轴承套圈；25、第二平台。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

需要说明的是，在下述的实施方式中，所述的“第一”、“第二”、“第三”和“第四”并不代表结构和/或功能上的绝对区分关系，也不代表先后的执行顺序，而仅仅是为了描述的方便。

如图1至图4所示，本发明提供了一种轴承套圈缺陷检测装置，包括固定架1、第一平台14、设置于第一平台14上且用于带动轴承套圈沿第一轴进行旋转的第一旋转机构、用于带动轴承套圈沿第二轴进行旋转的第二旋转机构、用于采集轴承套圈的图像的图像采集装置和与第一平台14连接且用于控制第一平台14进行移动的第一调节机构，第一旋转机构与第二旋转机构连接，第一轴和第二轴相垂直。

具体地说，如图1所示，第一旋转机构包括第二平台25、设置于第二平台25上的第一轴承座22、与第二平台25连接的第一旋转轴和与第一旋转轴连接的第一电机15，第二旋转机构包括用于吸附轴承套圈的电磁铁23、与电磁铁23连接的第二旋转轴和与第二旋转轴连接的第二电机20，第二旋转轴为可旋转的设置于第一轴承座22上。第一旋转轴的轴线与第一轴相平行，第二旋转轴的轴线与第二轴相平行，第一旋转轴的轴线为水平线，轴承套圈为圆环形结构，轴承套圈的轴线与第二轴相平行，第二旋转机构用于固定轴承套圈。第一调节机构用于控制第一平台14沿竖直方向进行移动，实现第一平台14的高度的调节，同时也是实现轴承套圈的高度的调节，确保图像采集装置能够准确采集轴承套圈的图像。第一调节机构和图像采集装置为相对布置，第一平台14位于图像采集装置和第一调节机构之间。通过第一调节机构调节第一平台的高度，使得轴承套圈的检测中心与相机的视野中心保持在同一水平面。

如图1和图2所示，第一电机15通过第一联轴器18与第一旋转轴连接，第一平台14上设置第一底座16，第一电机15安装在第一底座16上。第一底座16与第一平台14固定连接，第一平台14上设置两个第二轴承座17，第二轴承座17为立式轴承座，两个第二轴承座17支撑第一旋转轴，第一旋转轴的一端与第一联轴器18的一端固定连接，第一联轴器18的另一端与第一电机15的电机轴固定连接，第一电机15与控制系统为电连接。

如图1至图3所示，第二电机20通过第二联轴器21与第二旋转轴连接，电磁铁23位于第一轴承座22的上方，第一轴承座22为座式轴承座，第二电机20与控制系统为电连接。电磁铁23用于吸附待检测的轴承套圈，电磁铁23通电后，轴承套圈固定在电磁铁23的顶面上，电磁铁23的顶面为与第二轴相垂直的平面，电磁铁23为圆盘形电磁铁23。第二旋转轴的一端是在电磁铁23的中心处与电磁铁23固定连接，第二旋转轴的另一端与第二联轴器21的一端固定连接，第二联轴器21的另一端与第二电机20的电机轴固定连接，第二旋转轴穿过第一轴承座22，第二旋转轴相对于第一轴承座22仅能进行旋转，第二旋转轴相对于第一轴承座22不能沿轴向进行移动，第二平台25旋转时可以通过第一轴承座22和第二旋转轴带动电磁铁23进行旋转，从而能够同步带动电磁铁23上的轴承套圈绕第一轴进行旋转。

如图1至图3所示，第二电机20固定安装在第二平台25上，第一轴承座22与第二平台25的顶面固定连接，第一平台14具有容纳第二平台25的容置孔，该容置孔为在第一平台14的中心处贯穿设置的通孔，容置孔为矩形孔。第二电机20与第二平台25固定连接，第二旋转轴穿过第二平台25。第一旋转机构和第二旋转机构具有结构安排的合理性，通过两者的配合使用，可以实现套圈不同角度的旋转；制件加工的可能性，采用了大量的标准件，容易加工；装配流程的可靠性，采用自下往上的装配流程，使得机构装配具有可靠性。

如图1所示，第一调节机构包括与第一平台14连接的第一滑台模组6和与第一滑台模组6连接的第三电机4，第一滑台模组6为竖直设置。第一滑台模组6是用于将旋转运动转换为直线运动，第三电机4的电机轴与第三联轴器5的一端连接，第三联轴器5的另一端与第一滑台模组6连接。第三电机4固定安装在第三底座3上，第三底座3固定安装在固定架1上，第一滑台模组6位于第三电机4的下方，第一滑台模组6主要包括第一导向座和设置于第一导向座上的第一丝杠螺母机构，第一丝杠螺母机构的丝杠与第三联轴器5连接，第一丝杠螺母机构的螺母与第一平台14固定连接，第一导向座对螺母提供导向作用。第三电机4运转后，通过第一滑台模组6带动第一平台14沿竖直方向进行移动，第一平台14带动第一旋转机构和第二旋转机构同步沿竖直方向进行移动，从而可以实现轴承套圈的高度位置的调节。

如图1和图4所示，图像采集装置包括相机支架9、设置于相机支架9上的相机8、设置于相机8上的镜头7和与相机支架9连接且用于调节相机8与轴承套圈之间的距离的第二调节机构。第二调节机构是用于控制相机支架9进行直线移动，相机支架9的移动方向为水平方向且相机支架9的移动方向与第一轴相垂直，相机支架9为竖直设置，相机支架9的下端与第二调节机构连接，相机8固定设置在相机支架9的上端，相机8用于采集轴承套圈的图像。第二调节机构的作用是调节相机与轴承套圈之间的工作距离，具有不拆卸相机，即可调整相机与轴承套圈之间距离的优点，当相机成像不清晰时需要通过第二调节机构调节相机的位置。

如图1和图4所示，第二调节机构包括与相机支架9连接的第二滑台模组10和与第二滑台模组10连接的第四电机12，第二滑台模组10为水平设置。第四电机12固定安装在第四底座13上，第四底座13固定安装在固定架1上，第二滑台模组10主要包括第二导向座和设置于第二导向座上的第二丝杠螺母机构，第二丝杠螺母机构的丝杠与第四联轴器11连接，第二丝杠螺母机构的螺母与相机支架9的下端固定连接，第二导向座对螺母提供导向作用。第四电机12运转后，通过第二滑台模组10带动相机支架9沿水平方向进行移动，相机支架9带动相机8同步沿水平方向进行移动，从而可以实现相机8与轴承套圈之间的距离的调节。

如图1所示，固定架1为采用铝型材制成的矩形框架结构，第一旋转机构、第二旋转机构、第一调节机构和图像采集装置位于固定架1的内腔体中。

在本实施例中，第一电机15、第二电机20、第三电机4和第四电机12均为步进电机，第一电机15、第二电机20、第三电机4和第四电机12与控制系统为电连接，第一电机15、第二电机20、第三电机4和第四电机12由控制系统进行控制。

作为优选的，相机8为线阵相机，相机8通过信号线连接外部PC机，镜头7采用大靶面镜头。

本发明还提供了一种轴承套圈缺陷检测方法，采用上述结构的轴承套圈缺陷检测装置，且包括如下的步骤：

S1、将轴承套圈固定在第二旋转机构上；

S2、由第二旋转机构带动轴承套圈进行旋转，由图像采集装置采集轴承套圈的外表面的图像；

S3、由第一旋转机构带动轴承套圈进行旋转，旋转设定角度后，再由第二旋转机构带动轴承套圈进行旋转，由图像采集装置采集轴承套圈的内表面的图像；

S4、对步骤S2和步骤S3中采集的图像进行处理，获取检测结果。

在上述步骤S1中，先启动电磁铁23，之后将待测轴承套圈放于电磁铁23的顶面上，电磁铁23吸附轴承套圈，轴承套圈固定在电磁铁23上，此时轴承套圈的轴线为竖直线。

在上述步骤S2中，第二电机20运转，且第二电机20保持匀速运转状态，第二电机20带动电磁铁23旋转，电磁铁23带动轴承套圈绕第二轴进行旋转，在轴承套圈绕第二轴进行旋转过程中，相机8拍摄轴承套圈的外表面的每一帧图像。

在上述步骤S3中，第一电机15运转，且第一电机15保持匀速运转状态，第一电机15带动第二平台25旋转，第二平台25带动第一中粗做22同步旋转，第一轴承座22通过第二旋转轴带动电磁铁23旋转，电磁铁23带动轴承套圈绕第一轴进行旋转，轴承套圈绕第一轴旋转设定角度后，设定角度为30-60°，第一电机15停止运转，然后第二电机20运转，且第二电机20保持匀速运转状态，第二电机20带动电磁铁23旋转，电磁铁23带动轴承套圈绕第二轴进行旋转，在轴承套圈绕第二轴进行旋转过程中，相机8拍摄轴承套圈的内表面的每一帧图像。轴承套圈的外表面和内表面为同轴的两个圆柱面，轴承套圈的外表面和内表面的轴线与第二轴相平行。

如图5所示，在上述步骤S4中，相机8将采集的图像传输给PC机，然后由图像处理软件实现图像预处理、缺陷检测、缺陷分割、缺陷特征选择、缺陷特征分离和图像缺陷记录的工作，因此图像经过软件处理判断，可以实现对有缺陷的轴承套圈进行提示记录。

在上述步骤S2中，第二电机20的转动速度与相机8的采集速度设置为一致，可以提高采集速度。

在上述步骤S2中，第二电机20每转动360°后自动停止，可以加快检测速度。

在上述步骤S1中，采集图像前，通过第二调节机构调整相机8的工作距离，使得相机成像清晰，进一步提高测量精度。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.轴承套圈缺陷检测装置，其特征在于，包括第一平台、设置于第一平台上且用于带动轴承套圈沿第一轴进行旋转的第一旋转机构、用于带动轴承套圈沿第二轴进行旋转的第二旋转机构、用于采集轴承套圈的图像的图像采集装置和与第一平台连接且用于控制第一平台进行移动的第一调节机构，第一旋转机构与第二旋转机构连接，第一轴和第二轴相垂直。

2.根据权利要求1所述的轴承套圈缺陷检测装置，其特征在于，所述第一旋转机构包括第二平台、设置于第二平台上的第一轴承座、与第二平台连接的第一旋转轴和与第一旋转轴连接的第一电机，第二旋转机构包括用于吸附轴承套圈的电磁铁、与电磁铁连接的第二旋转轴和与第二旋转轴连接的第二电机，第二旋转轴为可旋转的设置于第一轴承座上。

3.根据权利要求2所述的轴承套圈缺陷检测装置，其特征在于，所述第一电机通过第一联轴器与所述第一旋转轴连接，所述第二电机通过第二联轴器与所述第二旋转轴连接，所述电磁铁位于所述第一轴承座的上方。

4.根据权利要求2或3所述的轴承套圈缺陷检测装置，其特征在于，所述第一平台上设置第一底座，第一电机安装在第一底座上。

5.根据权利要求2或3所述的轴承套圈缺陷检测装置，其特征在于，所述第二电机安装在第二平台上，所述第一平台具有容纳第二平台的容置孔。

6.根据权利要求1至5任一所述的轴承套圈缺陷检测装置，其特征在于，所述第一调节机构包括与所述第一平台连接的第一滑台模组和与第一滑台模组连接的第三电机，第一滑台模组为竖直设置。

7.根据权利要求1至6任一所述的轴承套圈缺陷检测装置，其特征在于，所述图像采集装置包括相机支架、设置于相机支架上的相机、设置于相机上的镜头和与相机支架连接且用于调节相机与轴承套圈之间的距离的第二调节机构。

8.根据权利要求7所述的轴承套圈缺陷检测装置，其特征在于，所述第二调节机构包括与所述相机支架连接的第二滑台模组和与第二滑台模组连接的第四电机，第二滑台模组为水平设置。

9.根据权利要求1至8任一所述的轴承套圈缺陷检测装置，其特征在于，还包括固定架，所述图像采集装置和所述第一调节机构设置于固定架上。

10.轴承套圈缺陷检测方法，其特征在于，采用权利要求1至9任一所述的轴承套圈缺陷检测装置，且包括步骤：

S1、将轴承套圈固定在第二旋转机构上；

S2、由第二旋转机构带动轴承套圈进行旋转，由图像采集装置采集轴承套圈的外表面的图像；

S3、由第一旋转机构带动轴承套圈旋转设定角度后，再由第二旋转机构带动轴承套圈进行旋转，由图像采集装置采集轴承套圈的内表面的图像；

S4、对步骤S2和步骤S3中采集的图像进行处理，获取检测结果。

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