CN203216861U - 圆锥滚子表面缺陷检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种圆锥滚子表面缺陷检测系统，由圆锥滚子端面检测机构和侧面检测机构组成，端面检测机构包括进料器、回转式送料器和图像采集装置Ⅱ，侧面检测机构包括使圆锥滚子竖向依次落下的定位夹具、转动台、图像采集装置Ⅰ和分选机构；所述转动台位于定位夹具出口的下方，转动台在步进电机Ⅰ带动下旋转，转动台的一侧设置有图像采集装置Ⅰ，转动台另一侧设置有气缸Ⅱ，气缸Ⅱ前方的推板Ⅱ与自动分选台相对应；分选机构接收来自通过活动翻板将圆锥滚子分为合格品和次品。此系统有效地提高了工作效率和精度，并且实现了生产自动化。

Description

圆锥滚子表面缺陷检测系统

技术领域

本实用新型涉及轴承滚子检测领域，尤其涉及一种圆锥滚子表面缺陷检测系统。

背景技术

轴承滚动体是轴承的重要部件，滚动体质量的优劣直接影响了轴承的可靠性与寿命。目前轴承滚动体主要采用以下几种检测方法：人工目测方法、电磁涡流检测方法、超声波检测方法、磁粉检测方法。

人工目测方法是通过人眼对滚动体的表面和端面进行目测检验，可借助于放大镜观测滚动体是否有瑕疵。

电磁涡流检测方法是通过给一个线圈通入交流电，在一定条件下通过的电流是不变的。如果把线圈靠近被测滚动体，滚动体表面会感应出涡流，受涡流影响，线圈电流会发生变化。由于涡流的大小随滚动体表面有没有缺陷而不同，所以线圈电流变化的大小能反映出滚动体表面有无缺陷。

超声波检测方法是利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查滚动体缺陷的一种方法，当超声波束自滚动体表面由探头通至金属内部，遇到缺陷与滚动体底面时就分别发生反射波来，在萤光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。

磁粉检测方法是用来检测铁磁性材料表面和近表面缺陷的一种检测方法。当滚动体磁化时，若滚动体表面有缺陷存在，由于缺陷处的磁阻增大而产生漏磁，形成局部磁场，磁粉便在此处显示缺陷的形状和位置，从而判断缺陷的存在。

综上所述，上述各种检测方法的使用都存在一定的缺陷，人工目测方法需要大量的检测人员，人的眼睛长时间观测易产生疲劳，影响到检测的质量和效率；电磁涡流检测方法可进行高速检测,易于实现自动化，但不适用于形状复杂的零件,而且只能检测导电材料的表面和近表面缺陷，检测结果也易于受到材料本身及其他因素的干扰；超声波检测方法对工件工作表面要求平滑、要求富有经验的检验人员才能辨别缺陷种类、对缺陷没有直观性；磁粉检测方法不能发现滚动体表面气孔、夹碴及隐藏在焊缝深处的缺陷。  

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供圆锥滚子表面缺陷检测系统，能够提高轴承滚子的检测效率和检测精度。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：圆锥滚子表面缺陷检测系统，包括圆锥滚子端面检测机构和侧面检测机构，所述端面检测机构包括进料器、回转式送料器和图像采集装置Ⅱ，回转式送料器上设置有用于接收来自进料器的圆锥滚子的通槽，图像采集装置Ⅱ位于回转式送料器的两侧，回转式送料器上设有用于分选圆锥滚子端面合格品和次品的第一分选机构；所述侧面检测机构位于第一分选机构的合格品出料口，其包括用于使圆锥滚子竖向依次落下的定位夹具、转动台、图像采集装置Ⅰ和第二分选机构；转动台位于定位夹具的下方，图像采集装置Ⅰ位于转动台的一侧，第二分选机构用于接收来自转动台的圆锥滚子；图像采集装置Ⅱ、图像采集装置Ⅰ、回转式送料器和转动台的驱动机构、第一分选机构、第二分选机构均与控制系统连接。

所述进料器的入口与振动盘连接，回转式送料器由送料盘和外圈固定环组成，送料盘外壁上开有数个与圆锥滚子匹配的通槽，通槽和与其对应的外圈固定环共同构成圆锥滚子输送机构，固定环底部与送料盘上两通槽相对应的位置分别设置合格品下料口和废品下料口，合格品下料口和废品下料口处连通有合格品下料管和废品下料管。

定位夹具包括水平置物台和带斜坡的竖直下料通道，下料通道的宽度仅限容纳一个竖向圆锥滚子，定位夹具的一侧设置有将圆锥滚子推向竖直下料通道的推动单元。

所述定位夹具的置物台上与合格品下料管相对应的位置设置有防止圆锥滚子向两边偏离的挡条。

推动单元为气泵或气缸式推板。

所述转动台由步进电机Ⅰ驱动，转动台上设置有用于吸附圆锥滚子的磁铁。

所述回转式送料器的厚度小于待检测圆锥滚子的高度。 

所述合格品下料口位于废品下料口的上一工位，合格品下料口的入口处设置有闸门，闸门的开启和关闭由闸门控制器控制。

所述第二分选机构包括自动分选台和用于将圆锥滚子分为合格品和次品的活动翻板。

自动分选台连接有合格品下料槽和废品下料槽，活动翻板设置于合格品下料槽和废品下料槽的入口交汇处。

该检测系统还包括辅助光源，所述图像采集装置Ⅰ和图像采集装置Ⅱ采用CCD摄像头。 

本实用新型带来的有益效果为：（1）进行端面检测时，采用进料器向回转式送料器中输送滚子，并通过回转式送料器上的通槽对圆锥滚子进行定位，步进电机Ⅱ每带动回转式送料器转动一下，进料器送入一个圆锥棍子，以实现整个检测过程快捷、准确，连续性强。（2）由于回转式送料器由送料盘和外圈固定环组成，分选机构直接设置于回转式送料器上，使得合格品和次品的分选更为便捷，且能够减少对滚子的磨损。（3）由于圆锥滚子两端的形状、大小不同，且大头端面设置有凹穴，因此两端存在缺陷的情况有差别，所以在进行端面检测之前，先使用振动盘将圆锥滚子排序，使得圆锥滚子大小头方位一致，有效保证圆锥滚子小头朝前被送入回转式送料器，从而使得两侧的摄像头有针对性的拍摄小头或者大头，利于控制系统的分析比对，进而加快检测进程。（4）有序的排列方式也便于后期进行侧面检测，圆锥滚子按一致方向落至转动台，保证控制系统的检测、比对更为精准。（5）另外，在侧面检测时，滚子通过合格品下料管与定位夹具逐个立于转动台上，通过设置步进电机Ⅰ的转角，采用一个摄像头即可实现整个圆锥滚子侧面的检测，节约了成本，且能保证无死角检测，保证了检测和次品剔除的精度，同时提高识别速度。（6）该系统在进行圆锥滚子的检测时，单个滚子的检测时间可控制在0.5-3秒，大大地提高了检测效率，且对滚子的磨损降至最低，适用于规模化推广应用。

附图说明

图1为本实用新型的整体机构示意图；

图2为端面检测机构的结构示意图；

图3为本实用新型回转式送料器的结构示意图；

图4为本实用新型中侧面检测机构的结构示意图。

其中，1.端面检测机构，2.侧面检测机构，21.定位夹具，22.气缸Ⅰ，23. 推板Ⅰ，24.转动台，25.步进电机Ⅰ，26.图像采集装置Ⅰ，27.气缸Ⅱ，28.推板Ⅱ，29.自动分选台，291.合格品下料槽，292.废品下料槽，293.活动翻板，11.振动盘，12.进料器，13.回转式送料器，131.送料盘，132.固定环，133.通槽，134.合格品下料管，135.废品下料管，136.闸门，14.步进电机Ⅱ，15.图像采集装置Ⅱ。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1至图4所示，圆锥滚子表面缺陷检测系统，包括圆锥滚子端面检测机构1和侧面检测机构2，所述端面检测机构1包括进料器12、回转式送料器13和图像采集装置Ⅱ15，回转式送料器13上设置有用于接收来自进料器12的圆锥滚子的通槽133，图像采集装置Ⅱ15位于回转式送料器13的两侧，回转式送料器13上设有用于分选圆锥滚子端面合格品和次品的第一分选机构；所述侧面检测机构2位于第一分选机构的合格品出料口，其包括用于使圆锥滚子竖向依次落下的定位夹具21、转动台24、图像采集装置Ⅰ26和第二分选机构；转动台24位于定位夹具21的下方，图像采集装置Ⅰ26位于转动台24的一侧，第二分选机构用于接收来自转动台24的圆锥滚子；图像采集装置Ⅱ15、图像采集装置Ⅰ26、回转式送料器13和转动台24的驱动机构、第一分选机构、第二分选机构均与控制系统连接。

所述进料器12的入口与振动盘11连接，振动盘11对圆锥滚子进行排序，使得圆锥滚子大小端的排列方向一致的进入进料器12。振动盘11可由传送带代替，传送带上设置有用于将圆锥滚子大小端调整一致的齿轮式拨料器。回转式送料器13由送料盘131和外圈固定环132组成，送料盘131外壁上开有数个与圆锥滚子匹配的通槽133，通槽133沿回转式送料器13周向均匀分布，通槽133可以为设置于送料盘131周边的与滚子匹配的圆台型通道；通槽133也可为半圆形或V型的凹槽，若为凹槽，则回转式送料器13由送料盘131和外圈固定环132组成，送料盘131由步进电机Ⅱ14驱动，半圆形或V型的凹槽与外圈固定环132形成大小刚好容纳圆锥滚子的输送通道。凹槽底部与固定环132的间距大于待检测圆锥滚子的最小直径、小于待检测圆锥滚子的最大直径，以避免滚子被打出回转式送料器13。所述送料盘131由步进电机Ⅱ14控制其转动角度，使得直线进料器12准确的将圆锥滚子小头超前送入回转式送料器13，固定环132底部与送料盘131上两通槽133相对应的位置分别设置合格品下料口和废品下料口，合格品下料口和废品下料口处连通有合格品下料管134和废品下料管135。所述回转式送料器13的厚度小于待检测圆锥滚子的高度，使得滚子端面裸露于外部，便于摄像头清晰捕捉。所述合格品下料口位于废品下料口的上一工位，合格品下料口的入口处设置有闸门136，闸门136的开启和关闭由闸门控制器控制。

定位夹具21包括水平置物台和带斜坡的竖直下料通道，下料通道的宽度仅限容纳一个竖向圆锥滚子，定位夹具21的一侧设置有将圆锥滚子推向竖直下料通道的推动单元。合格品下料管134出口和置物台之间的距离只能容纳一个横置的圆锥滚子，且置物台上与合格品下料管134相对应的位置设置有防止圆锥滚子向两边偏离、滚动的挡条，以保证滚子不会在置物台上堆积。所述推动单元为气泵或气缸式推板。本实施例中推动单元为气缸Ⅰ22，气缸Ⅰ22推动其前方的推板Ⅰ23，推板Ⅰ23作用于定位夹具21置物台上的圆锥滚子，使得圆锥滚子竖向从定位夹具21的出口落下。

所述转动台24由步进电机Ⅰ25驱动，转动台24上设置有用于吸附圆锥滚子的磁铁。转动台24的一侧设有气缸Ⅱ27，气缸Ⅱ27推动其前方的推板Ⅱ28，推板Ⅱ28将转动台24上已完成拍照的圆锥滚子送入第二分选机构；所述第二分选机构包括自动分选台29和用于将圆锥滚子分为合格品和次品的活动翻板293。自动分选台29连接有合格品下料槽291和废品下料槽292，活动翻板293设置于合格品下料槽291和废品下料槽292的入口交汇处。所述第二分选机构还可以采用机械手、气泵或气缸式推板进行废品剔除。

该检测系统还包括辅助光源，所述图像采集装置Ⅰ26和图像采集装置Ⅱ15采用CCD摄像头。 

系统工作时，首先通过端面检测机构1进行滚子双端的检测。振动盘11将圆锥滚子小头超前、整齐有序的运输至进料器12，进料器12将圆锥滚子逐个送入回转式送料器13，由于回转式送料器13的厚度小于滚子的高度，因此便于图像采集装置Ⅱ15清晰拍到滚子的端面，控制系统接收来自图像采集装置Ⅱ15的图像信息，并对其进行处理分析；如果检测出圆锥滚子的双端有缺陷，则控制系统输出控制指令至闸门控制器，驱动闸门136关闭，使得有缺陷的滚动体落入废品下料口，通过废品下料管135送入废品料仓；若控制系统检测出双端合格的滚子，则驱动闸门136打开，圆锥滚子落入合格品下料管134，然后进入侧面检测机构2，检测圆锥滚子的侧面是否有缺陷。

端面合格的圆锥滚子从合格品下料管134落至定位夹具21的水平置物台上，然后在推板Ⅰ23的作用下，经过斜坡滑落至竖直的下料通道。置物台上设置有防止圆锥滚子向两边滚动、偏离的挡条，使得推板Ⅰ23能够准确将其推向定位夹具21的下料通道。另外，下料通道的宽度仅限容纳一个竖向圆锥滚子，确保圆锥滚子能够竖向落至转动台24。转动台24上的滚子在磁铁的吸附作用下竖直固定，每转动90°，CCD摄像头拍一幅图片，共转一周360°。拍摄完四幅图片后，推板Ⅱ28将滚子送至自动分选台29。同时，控制系统接收来自图像采集装置Ⅰ26的图像信息，并对其进行处理，并与预先驻留的合格品样本图像进行比对分析；如果检测出四幅图片中任一幅图片有缺陷，则控制系统输出控制指令到控制模块，控制活动翻板293转动，将已经检测过的滚子送至废品下料槽292，进而送至废品料仓。其中，所述气缸Ⅰ22、气缸Ⅱ27、步进电机Ⅰ25、图像采集装置Ⅰ26和活动翻板293的工作均由控制系统控制。若控制系统检测出侧面合格的滚子，则活动翻板293转至废品下料槽292处，合格品下料槽291入口打开，圆锥滚子经合格品下料槽291最后落入良品料仓。该控制系统还可以通过显示屏实时展现存在缺陷的滚子图片。

Claims (10)

1.圆锥滚子表面缺陷检测系统，包括圆锥滚子端面检测机构（1）和侧面检测机构（2），其特征在于：所述端面检测机构（1）包括进料器（12）、回转式送料器（13）和图像采集装置Ⅱ（15），回转式送料器（13）上设置有用于接收来自进料器（12）的圆锥滚子的通槽（133），图像采集装置Ⅱ（15）位于回转式送料器（13）的两侧，回转式送料器（13）上设有用于分选圆锥滚子端面合格品和次品的第一分选机构；

所述侧面检测机构（2）位于第一分选机构的合格品出料口，其包括用于使圆锥滚子竖向依次落下的定位夹具（21）、转动台（24）、图像采集装置Ⅰ（26）和第二分选机构；转动台（24）位于定位夹具（21）的下方，图像采集装置Ⅰ（26）位于转动台（24）的一侧，第二分选机构用于接收来自转动台的圆锥滚子；

图像采集装置Ⅱ（15）、图像采集装置Ⅰ（26）、回转式送料器（13）和转动台（24）的驱动机构、第一分选机构、第二分选机构均与控制系统连接。

2.根据权利要求1所述的圆锥滚子表面缺陷检测系统，其特征在于：所述进料器（12）的入口与振动盘（11）连接，回转式送料器（13）由送料盘（131）和外圈固定环（132）组成，送料盘（131）外壁上开有数个与圆锥滚子匹配的通槽（133），通槽（133）和与其对应的外圈固定环（132）共同构成圆锥滚子输送机构，固定环（132）底部与送料盘（131）上两通槽（133）相对应的位置分别设置合格品下料口和废品下料口，合格品下料口和废品下料口处连通有合格品下料管（134）和废品下料管（135）。

3.根据权利要求2所述的圆锥滚子表面缺陷检测系统，其特征在于：定位夹具（21）包括水平置物台和带斜坡的竖直下料通道，下料通道的宽度仅限容纳一个竖向圆锥滚子，定位夹具（21）的一侧设置有将圆锥滚子推向竖直下料通道的推动单元。

4.根据权利要求3所述的圆锥滚子表面缺陷检测系统，其特征在于：所述推动单元为气泵或气缸式推板。

5.根据权利要求4所述的圆锥滚子表面缺陷检测系统，其特征在于：所述转动台（24）由步进电机Ⅰ（25）驱动，转动台（24）上设置有用于吸附圆锥滚子的磁铁。

6.根据权利要求2所述的圆锥滚子表面缺陷检测系统，其特征在于：所述回转式送料器（13）的厚度小于待检测圆锥滚子的高度。

7.根据权利要求6所述的圆锥滚子表面缺陷检测系统，其特征在于：所述合格品下料口位于废品下料口的上一工位，合格品下料口的入口处设置有闸门（136），闸门（136）的开启和关闭由闸门控制器控制。

8.根据权利要求1所述的圆锥滚子表面缺陷检测系统，其特征在于：所述第二分选机构包括自动分选台（29）和用于将圆锥滚子分为合格品和次品的活动翻板（293）。

9.根据权利要求8所述的圆锥滚子表面缺陷检测系统，其特征在于：自动分选台（29）连接有合格品下料槽（291）和废品下料槽（292），活动翻板（293）设置于合格品下料槽（291）和废品下料槽（292）的入口交汇处。

10.根据权利要求1所述的圆锥滚子表面缺陷检测系统，其特征在于：该检测系统还包括辅助光源，所述图像采集装置Ⅰ（26）和图像采集装置Ⅱ（15）采用CCD摄像头。

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