CN113504237A - 一种轴承套圈内表面快速视觉检测装置 - Google Patents

Abstract

一种轴承套圈内表面快速视觉检测装置，包括工业相机、支撑平台、锥镜面体，支撑平台中部具有通孔，锥镜面体放置于通孔中，工业相机位于支撑平台上方，待测轴承套圈放置于支撑平台上，待测轴承套圈、通孔和锥镜面体同轴。本发明使用一个顶角为90度的锥镜面体将套圈内侧面的图像转换转换到上表面的同一个平面，再通过工业相机采集图像即可获取包括上表面、内侧面在内的表面图像，提高了图像采集效率，降低了系统成本。

Description

一种轴承套圈内表面快速视觉检测装置

技术领域

本发明涉及一种轴承套圈内表面快速视觉检测装置，适用于基于机器视觉方式的轴圈套圈内表面及上表面的缺陷检测。

背景技术

轴承套圈是轴承的重要组成部件，生产工艺复杂，在生产过程中由于多种原因，会在套圈表面产生缺陷，常见的缺陷有磨伤、咬伤、锈蚀、过倒角等，不仅影响设备精度，也极大降低机器的使用寿命，因此在生产中宜对轴承套圈进行表面缺陷检测，并及早将缺陷轴承组件检测剔除，避免其进入后续组装工位。

目前轴承套圈内表面缺陷检测一般使用以下方式：

1)人工目检。该方式需要检测工人手持轴承套圈，借助散射光源对其表面进行检测，劳动强度大，检测效果受工人主观因素影响大，缺乏准确性和规范化，易出现误检和漏检，效率低，稳定性和可靠性较差，工人长期在刺激性气味、强光照恶劣环境中工作对身体也极为不利。

2)漏磁检测法。使用专用仪器磁化零件后，利用磁粉指示漏磁场的分布，从而检测缺陷。该方式通常要和其他手段(如人工目检、图像处理)结合才能判断出损伤的性质；对检测工件表面有一定要求，检测前后都需要进行清洗，对效率要求较高的产线批量检测适用性不强

3)X射线法。利用X射线检测仪，根据材料X射线的吸收和散射作用不同，检测缺陷情况。该方法中X射线对人体存在辐射等安全问题；存在伪缺陷，判别困难；对被测物厚度有限制；X射线检测设备、耗材和时间、培训成本较高。

4)机器视觉法。使用工业相机对零件的表面成像，利用计算机算法实现缺陷检测。由于光线的直线传播特点，相机需要正对待检测表面。针对轴承套圈内表面的机器视觉检测，目前常用的方法为将工业相机斜向对着套圈的内表面，利用转盘带动套圈旋转360度，获取多幅图像进行检测；或使用三个相机均布在套圈外侧，每个相机均斜向对着套圈的内表面，同样是获取了多幅图像进行检测。上述方法可以实现套圈内表面的缺陷检测，然而仍存在以下主要问题：利用转盘转动的方式将增加检测的时间，影响检测效率；使用三个相机均布的方式虽提高了效率，但使用了多个相机，增加了工业相机的硬件成本，同时对计算机系统的图像采集和传输能力提出了较高要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种一种轴承套圈内表面快速视觉检测装置，以解决套圈内侧面缺陷检测中使用转盘方式影响效率问题，同时解决使用多个相机增加成本的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案具体如下：

一种轴承套圈内表面快速视觉检测装置，包括工业相机、支撑平台、锥镜面体，支撑平台中部具有通孔，锥镜面体放置于通孔中，光源位于支撑平台上方，工业相机位于支撑平台上方，待测轴承套圈放置于支撑平台上，待测轴承套圈、通孔和锥镜面体同轴。还包括升降机构，所述锥镜面体位于升降机构上端，当待测轴承套圈放置在支撑平台或从支撑平台取下时，所述锥镜面体下降从所述通孔中退出，当进行检测时，所述锥镜面体上升插入所述通孔中。

进一步的，还包括光源。

进一步的，所述光源是半球形光源，半球形光源罩在支撑平台上方，工业相机位于半球形光源内。

进一步的，所述半球形光源与所述通孔同轴。

进一步的，所述工业相机包括CCD和镜头。

进一步的，升降机构包括气缸套杯和气缸，气缸套杯位于气缸上端，气缸套杯固定在所述支撑平台下侧，所述锥镜面体位于气缸套杯内，气缸伸缩杆穿过气缸套杯下端，锥镜面体固定在气缸伸缩杆上端。

本发明还提供了轴承套圈内表面快速视觉检测方法，包括步骤：

S1：降下锥镜面体，为待测轴承套圈的上料腾出移动空间；

S2：将待测轴承套圈运送至检测工位，并定心；

S3：锥镜面体上移，直至锥镜面体；

S4：开启半球形光源，启动工业相机采集图像。

S5：对图像的进行预处理、畸变校正处理，提取待测轴承套圈的内侧面和上表面图像，并经过滤波、灰度变换、轮廓提取、区域提取、缺陷识别，判断待测轴承套圈的内侧面和上表面是否有缺陷。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明的一种轴承套圈内表面快速视觉检测装置，使用一个顶角为90度的锥镜面体将套圈内侧面的图像转换到同一个平面，再使用工业相机仅采集一次图像即可获取包括上表面、内侧面在内的表面图像，提高了图像采集效率，降低了系统成本。

附图说明

图1是实施例2轴圈套圈圆柱面检测时，锥镜面体降下状态；

图2是实施例2轴圈套圈圆柱面检测时，锥镜面体升起状态；

图3是实施例2轴圈套圈曲面检测时，锥镜面体降下状态；

图4是实施例2轴圈套圈曲面检测时，锥镜面体升起状态；

图5检测装置原理图；

图6检测装置工作流程图；

图7图像检测算法流程图；

图中：1—工业相机；2—半球形光源；3—待测轴承套圈；4—支撑平台；5—锥镜面体；6—气缸套杯；7—气缸。

具体实施方式：

下面参照附图对本发明做进一步描述。

实施例1

如图1-5所示，一种轴承套圈内表面快速视觉检测装置，包括工业相机1、半球形光源2、待测轴承套圈3、支撑平台4、锥镜面体5、升降机构、运动控制系统和上位机视觉检测系统。锥镜面体5、待测轴承套圈、工业相机1、半球形光源2处于同轴安装状态，支撑平台4的中间有通孔，锥镜面体5位于通孔内；工业相机(CCD和镜头组合)可以采集零件的表面图像，供计算机分析，且焦距可调，以便采集到清晰的图像；半球形光源2采用LED碗光源，实现对零件上表面、内侧面的均匀照明，提高成像质量；锥镜面体5的上部为顶角为90度的锥体，且锥体的外表面为镜面。升降机构包括气缸套杯6和气缸7，气缸套杯6位于气缸7上端，气缸套杯6固定在支撑平台4下侧，锥镜面体5位于气缸套杯6内，气缸7伸缩杆穿过气缸套杯6下端，锥镜面体5固定在气缸伸缩杆上端。当待测轴承套圈3放置在支撑平台4或从支撑平台4取下时，伸缩杆下降带动锥镜面体5下降从通孔中退出，当进行检测时，伸缩杆上升使锥镜面体5插入通孔中。

运动控制系统负责整个检测系统的动作控制，首先由送料系统将待测工件运送至检测工位，实现待测工件的上料；待测工件到位后，锥镜体控制系统控制气缸7将锥镜体提升至预定位置；光源控制系统开启碗光源，为检测系统提供合适的照明。

上位机视觉检测系统负责图像的采集和分析、处理。碗光源开启后，上位机视觉检测系统的图像采集模块实现对待测工件的图像采集，经过对采集到的图像进行分析处理，得出工件表面是否含有缺陷的判断；同时，数据保存模块将原始图像、处理结果保存到本地；最后，上位机通过PLC通讯模块将检测结果通知给运动控制系统，实现对待测工件的控制，即合格品由送料系统送入下一工位，不合格品有送料系统送入废品箱中。

如6-7所示，本发明的检测过程具体如下：

1、初始状态，锥镜面体5下降到气缸套杯6内，为待测轴承套圈3的上料腾出移动空间；

2、使用气动夹爪或拨爪等机械装置将待测轴承套圈3运送至检测工位，并定心；

3、锥镜面体5在气缸7带动下上移，直至锥镜面体5的锥体底面接近待测轴承套圈3的底面时停止；

4、开启半球形光源2，启动工业相机1采集图像。由于锥镜面体5的镜面反射作用，待测轴承套圈3的内侧面将成像于工业相机1中，同时待测轴承套圈3的上表面也成像于工业相机中；

5、由于锥镜面的成像不同于平面反射成像，内侧面将产生畸变，因此，图像采集系统采集到原始图像后，首先根据锥镜面的成像原理经过图像的预处理、畸变校正处理将图像复原，针对内表面为圆柱面和曲面两种情况，采取不同的畸变校正算法；然后经过高斯滤波等预处理算法，利用canny边缘检测算法得到图像的边缘信息，利用自适应阈值法(OTSU)进行二值化，将二值化后的图形与标准图像进行差影处理，得到缺陷图像，计算该缺陷的面积，根据设定的阈值判断该产品是否合格。

Claims (7)

1.一种轴承套圈内表面快速视觉检测装置，其特征在于，包括工业相机、支撑平台、锥镜面体和升降机构，支撑平台中部具有通孔，锥镜面体放置于通孔中，工业相机位于支撑平台上方，待测轴承套圈放置于支撑平台上，待测轴承套圈、通孔和锥镜面体同轴，锥镜面体位于升降机构上端。

2.根据权利要求1所述的一种轴承套圈内表面快速视觉检测装置，其特征在于，还包括光源。

3.根据权利要求2所述的一种轴承套圈内表面快速视觉检测装置，其特征在于，所述光源是半球形光源，半球形光源罩在支撑平台上方，工业相机位于半球形光源内。

4.根据权利要求3所述的一种轴承套圈内表面快速视觉检测装置，其特征在于，所述半球形光源与所述通孔同轴。

5.根据权利要求1所述的一种轴承套圈内表面快速视觉检测装置，其特征在于，所述工业相机包括CCD和镜头。

6.根据权利要求1所述的一种轴承套圈内表面快速视觉检测装置，其特征在于，所述升降机构包括气缸套杯和气缸，气缸套杯位于气缸上端，气缸套杯固定在所述支撑平台下侧，所述锥镜面体位于气缸套杯内，气缸伸缩杆穿过气缸套杯下端，锥镜面体固定在气缸伸缩杆上端。

7.轴承套圈内表面快速视觉检测方法，使用权利要求1中所述检测装置进行检测，其特征在于，包括步骤：

S1：降下锥镜面体，为待测轴承套圈的上料腾出移动空间；

S2：将待测轴承套圈运送至检测工位，并定心；

S3：锥镜面体上移，直至锥镜面体；

S4：开启半球形光源，启动工业相机采集图像。

S5：对图像的进行预处理、畸变校正处理，提取待测轴承套圈的内侧面和上表面图像，并经过滤波、灰度变换、轮廓提取、区域提取、缺陷识别，判断待测轴承套圈的内侧面和上表面是否有缺陷。

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