一种塑料齿轮自动检测与分选装置的制作方法

本发明涉及机器视觉检测领域，特别涉及一种塑料齿轮自动检测与分选装置。

背景技术：

塑料齿轮是近几十年才发展起来的一种具有成本低、生产批量大、质量轻、自润滑好、噪声低等优势的新型非金属齿轮。近年来，伴随着模具技术的日益成熟及更为坚固耐用的高强度、高耐磨、耐高温等高性能工程塑料聚合物和复合物的开发应用，塑料齿轮正在逐步替代金属齿轮而被广泛应用于航天、汽车、玩具、办公、家电等诸多领域中，“以塑代钢”已成为不可抗拒的潮流。然而塑料齿轮在注塑成型过程中经常出现混入杂质、产生气泡、收缩不良等问题，这些问题严重影响塑料齿轮的传动精度、传动效率以及服役寿命。

目前塑料齿轮的检测多为人工利用半自动化设备对工件进行抽检，该检测方法效率低、精度低、准确率低，且长时间工作会对工人的眼睛带来损伤。而近年来机器视觉技术在非接触检测领域应用越来越广泛，其具有高效率、高可靠性，且易与自动化生产线相融合等特点。

因此有必要提供一种基于机器视觉检测技术的塑料齿轮自动检测与分选装置。

技术实现要素：

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种用于塑料齿轮自动检测与分选装置，其目的是解决塑料齿轮批量生产时出现的尺寸不良与外观缺陷不良等人工检测强度大、效率慢、可靠性差等问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种基于机器视觉的塑料齿轮自动检测与分选装置，该自动检测与分选装置包括传送带侧面固定板1、铝型材机架2、玻璃板支撑架3、透明玻璃板4、相机支架5、下料管道6、电机7、电机固定板8、传送带轴系9、皮带10、相机支架转换件11、光源托盘12、穹顶光源13、相机固定板14、镜头15、工业相机16、塑料齿轮17和传送带18。

该自动检测与分选装置包含三部分：第一部分，工件输送部分，电机7转动带动传送带18匀速运动，实现传送带18上的塑料齿轮17能够水平方向进行输送。第二部分，工件检测部分，传送带18上方和内部各错位固定有两个检测工位，每个检测工位均由工业相机16、镜头15、穹顶光源13、相机支架5和光源托盘12构成，工业相机16与镜头15螺纹固定连接，穹顶光源13架于光源托盘12上，工业相机16和光源托盘12固定于相机支架5。第三部分，工件下料部分，包括生产线机械手、下料管道6和收料盒，不良品收料盒与生产线机械手配合收集不良品，合格品收料盒放置于下料管道6出料口，收集合格产品。

如图1、图2所示，电机7安置于传送带18下方，通过螺钉与电机固定板8连接，电机固定板8与传送带侧面固定板1通过螺钉固定连接，电机7输出动力通过皮带10带动传送带轴系9转动，实现传送带18的匀速运动，铝型材机架2支撑传送带侧面固定板1。传送带18上四组2×2的小孔平均分布于传送带18上，生产线上的机械手将出模的塑料齿轮17以2×2方式摆放于传送带18上的小孔中。透明玻璃板4通过六个玻璃板支撑架3落地支撑，其作用是托起塑料齿轮17，确保塑料齿轮17能够随传送带18滑动到各个工位；同时透明玻璃板4能够满足传送带18内部相机采集塑料齿轮17下表面的信息。

如图1、图3所示，传送带18上面和内部各布置了两个检测工位，每个检测工位均由工业相机16、镜头15、穹顶光源13、相机支架转换件11、相机支架5以及光源托盘12组成。相机支架5通过内六角圆柱头螺钉固定于传送带侧面固定板1上，相机固定板14与相机支架5通过螺纹旋入方式固定，工业相机16通过内六角圆柱头螺钉固定于相机固定板14上，镜头15通过螺纹方式旋入工业相机16螺纹孔中固定，穹顶光源13架于光源托盘12上，光源托盘12与相机支架5固定连接。工业相机16与穹顶光源13能够通过调节相机支架转换件11松紧进行高度调节。

如图1所示，下料管道6通过螺钉固定于传送带侧面固定板1上，位置固定于玻璃透明板4末端，便于收集合格齿轮。下料管道6出料口处可放置收料盒收集合格品。不合格的产品可利用生产线机械手吸盘吸出，并放置于不合格产品收料盒中。

附图说明

图1为塑料齿轮检测与分选装置整体示意图。

图2为传送带示意图及小孔分布图。

图3为四个检测工位示意图。

图4为控制流程图。

图中标记：1-传送带侧面固定板、2-铝型材机架、3-玻璃板支撑架、4-透明玻璃板、5-相机支架、6-下料管道、7-电机、8-电机固定板、9-传送带轴系、10-皮带、11-相机支架转换件、12-光源托盘、13-穹顶光源、14-相机固定板、15-镜头、16-工业相机、17-塑料齿轮、18-传送带。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施方式，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

如图1、图2所示，电机7通过电机固定板8与传送带侧面固定板1固定连接，电机7带动皮带10转动，使得传送带18匀速运动，传送带18的运动速度可调。传送带18上均匀分布四组2×2的小孔，生产线机械手将塑料齿轮17放置于小孔中，用于待测齿轮的定位。透明玻璃板4起支撑作用，确保塑料齿轮17能够顺利滑动到各个工位，同时可透过透明玻璃板4获取塑料齿轮17的下表面品质信息。

如图1、图3所示，四个检测工位均由工业相机16、镜头15、穹顶光源13、相机支架转换件11、相机支架5以及光源托盘12组成。四个检测工位两两分布于传送带18的两侧，每侧上下两个检测工位配合检测该侧两个齿轮的品质信息。根据实际需求对相机及光源水平方向和竖直方向的位置进行调节，以满足最优检测工况。

如图1所示，下料分选过程主要由生产线机械手配合工作，机械手将不良产品剔除，合格产品可沿着下料管道6滑入良品收料盒中。

工作前，根据塑料齿轮17的生产节拍调节电机转速，使得生产线机械手能够稳定将一模四个塑料齿轮17放置于传送带18上2×2的孔中。调整相机、光源、待测齿轮能够在同一轴线，确保塑料齿轮17从工业相机16下方通过时，塑料齿轮17可在相机视场中央。通过调节相机高度、曝光时间、镜头焦距、光源高度及亮度等参数，确保采集图像质量最优。

动作流程为：生产线机械手将出模的塑料齿轮17放于传送带18上2×2的小孔中，透明玻璃板4支撑塑料齿轮17，塑料齿轮17随传送带18匀速移动至各检测工位，完成其上下表面信息的采集，根据上位机对齿轮图像的处理结果，生产线机械手将不合格产品剔除，合格产品将滑动到透明玻璃板4的末端后落入下料管道6，之后滑落至收料盒中，一模产品检测并分选完毕。

如图4所示，整个系统采用plc进行控制，流程为s1启动，s2若无料则报警，s3有料即开始塑料齿轮17下表面图像采集，下表面采集完成后塑料齿轮17移动至上方检测工位，s4上方两相机开始塑料齿轮17的上表面图像采集工作，s5采集完成后上位机读取相机缓存中的图像并进行处理，s6上位机将处理结果通过io卡发送至plc，s7plc根据ok/ng(即良品/次品)信号控制电磁阀开关，进而实现生产线机械手吸盘的气流通断，实现不良产品的剔除工作，s8最后判断连续不合格数和总的不合格率是否达到预设值，s9若达到则报警，技术人员跟进检修模具或改善生产工艺，s10若未达到预设值，检测结束。

通过使用一种用于塑料齿轮自动检测与分选装置可以实现与塑料齿轮生产线深度融合的全自动在线检测与分选工作。无需齿轮翻面便可实现其正反面品质的判定，有效的提高了塑料齿轮的检测效率及精度。

对所公开实施案例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明，对本实施案例的多种修改对本领域的专业技术人员来说是显而易见的。本发明中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施案例中体现。因此，本发明将不会被限制于本发明所示的实施案例，而是要求符合本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。