专利名称：基于视觉的钢球表面缺陷检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种缺陷 检测领域。特别是涉及一种基于视觉的基于视觉的钢球表面缺陷检测装置。
背景技术：
钢球无论是作为轴承滚珠，还是通用滚动体均有广泛的应用。钢球表面质量直接影响了轴承的精度及使用寿命。目前，国内的钢球生产企业大部分采用的检测方法是传统意义上的灯检，即人员用手拨动平铲中的钢球，在灯光下肉眼(或低倍放大镜)观察，手工剔出缺陷球。面对成批量的检测需求，灯检法不仅检测效率低、而且手工推挡无法保证完全展开球表面，易漏检或误检，同时对操作人员眼睛伤害极大。随着缺陷的检测技术的发展，如涡流探伤技术、超声波探伤技术、光电检测技术及视觉检测技术等，国内外开发了钢球表面缺陷检测设备，如捷克的涡流检测仪。该设备基于涡流探伤技术，价格昂贵、子午线的展开方法适用范围为大中型钢球。展开轮易磨损，受损的展开轮导致钢球展开不充分而引起缺陷漏检，需经常更换，维护费用高。专利号为ZL200310109912. 4的中国发明专利公开了一种基于视觉的钢球表面缺陷检测方法，进给盘上分布一圈通孔作为检测腔承载钢球以某一速度做转动，钢球下方由另一展开盘托住，展开盘做偏心旋转带动钢球转动实现钢球展开，展开装置置于煤油中。检测腔正上方的CCD相机采集钢球表面图像，计算机通过识别其表面缺陷给出评判结果，手动控制分拣。该方法的展开装置复杂，且展开具有随机性，不能保证球面完全展开；浸入液体对钢球自身造成一定污损，采集图像易存在杂质而影响评判，不仅需定期更换，而且增加后续清洗步骤；检测球范围是大中型钢球，不适合3mm以下的微型钢球。专利号为ZL200910040283. I的中国发明专利针对微型钢球发展了视觉小球缺陷检测设备和方法，但其检测位的球表面展开以不产生滑动为前提仍旧依靠托盘对其底部搓动，不能保证全面展开；分选机构采用磁吸方式剔除缺陷球易造成钢球磁化，后续还需增加消磁步骤；分选机构复杂，检测效率低。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种检测过程完全实现自动化、无易损零件、使用寿命长、缺陷检出准确高效的钢球表面缺陷检测设备。本实用新型所采用的技术方案是一种基于视觉的钢球表面缺陷检测装置，包括工作台，所述的工作台上设置有由光源碗罩和罩在光源碗罩内的LED光源构成的光源，其中光源碗罩的左右两侧对称设置有左支架和右支架，所述左支架上安装有左侧相机，右支架上安装有右侧相机，所述左侧相机的镜头和右侧相机的镜头对称设置且分别与形成在光源碗罩上的左观测孔和右观测孔相对应设置，在光源的后方位于所述的工作台的外侧设置有振动送料盘和连接在振动送料盘出料口处的传送料道，所述的传送料道与由左支架和右支架所形成的平面相垂直，并且贯穿光源碗罩至光源的前侧，所述光源的前侧有设置在工作台上的分选机构和位于分选机构下方的收集箱，所述的传送料道的出料终端插入分选机构的入料口端，所述的左侧相机和右侧相机分别连接PCI卡，所述的PCI卡分别连接计算机和气动单元，所述的气动单元的输出端连接分选机构。所述工作台的位于振动送料盘的那一侧高于具有分选机构的这一侧，并且与水平面形成有一定角度的夹角，所述的传送料道与所述的工作台平行设置。所述的传送料道是由V字形直线导轨构成，所述的左侧相机的镜头和右侧相机的镜头分别对应的设置在位于V字型直线导轨的轴线两侧呈45度角的斜上方，且分别对称地通过光源碗罩上的左观测孔和右观测孔照摄到V字形直线导轨上的被测钢球。所述的分选机构包括有依次无间隙衔接的导气块、射流片和挡板，其中，所述的导气块上一体形成有位于中部且前后贯通的用于贯穿所述的传送料道的V型通道，位于顶端的左导气孔和右导气孔，位于射流片一侧的侧面上的左出气孔和右出气孔，所述的左导气孔与所述的左出气孔连通，所述的右导气孔与所述的右出气孔连通； 所述的射流片上一体形成有左气路和右气路，位于左气路和右气路之间的下方并与左气路和右气路相连通的V型槽，分别与所述的左气路、右气路以及V型槽相连通的左出料滑道和右出料滑道，其中，所述的左气路和右气路的进气口分别对应连接导气块上的左出气孔和右出气孔，所述的V型槽与所述的贯穿导气块的V型通道的传送料道的出料终端连接，所述的左出料滑道和右出料滑道的出料口对接在所述的收集箱的箱口处。所述的收集箱包括有一体形成的左收集箱和右收集箱，所述的左收集箱的箱口与所述的左出料滑道的出料口对接，所述的右收集箱的箱口与所述的右出料滑道的出料口对接。所述的气动单元包括有依次连接的气泵、调压阀和电磁阀，所述的电磁阀的信号输入端连接PCI卡，输出端分别通过左气嘴和右气嘴与形成在导气块顶端的左导气孔和右导气孔对应连接。所述的电磁阀为三位五通电磁阀。所述的气动单元包括有气泵、调压阀、左电磁阀和右电磁阀，所述的气泵连接调压阀，所述的调压阀的输出端分别连接左电磁阀和右电磁阀，所述的左电磁阀和右电磁阀的控制信号输入端连接PCI卡，输出端分别对应的通过左气嘴和右气嘴与形成在导气块顶端的左导气孔和右导气孔对应连接。所述的左电磁阀和右电磁阀为二位三通电磁阀。本实用新型的基于视觉的钢球表面缺陷检测装置，检测过程完全实现自动化、无易损零件、使用寿命长、缺陷检出准确高效。本实用新型无需检测介质，应用范围覆盖大中微型钢球的检测。本实用新型具有如下有益效果I、检测自动化程度高实现对钢球的自动上料、自动检测和自动分选。保证准确检测的如提下提闻了检测效率；2、检测精度高该分选机采用一维滚动双相机测量的方法，克服现有展开装置中的漏检和误检等不足。单个钢球三次采集即可实现整个球面完全展开，提高了钢球表面分选机检出率；3、机械结构简单该分选机展开装置由传统展开盘的二维运动变为单方面钢球的一维纯滚动，机械装置更加简单。降低了钢球表面缺陷自动检测的难度和成本，并且操作便捷，具有广泛的应用前景。采用气动装置分选，不仅结构简单而且分选效率高，不会磁化钢球或者损伤钢球表面；4、适用范围广不局限测量钢球直径范围，对3mm以下的微型钢球适用，对3mm以上的大中型钢球也适用；5、无特定环境要求相对专利ZL200310109912. 4，该设备不需要特定置于透明液体介质中，无需后续清洁步骤，降低成本；6、采用自动化流水线检测装置，检测速度快，可连续工作。
图I是本实用新型第一实施例的结构示意图； 图2是本实用新型的立体结构示意图；图3是本实用新型第二实施例的结构示意图；图4是本实用新型的分选机构结构示意图；图5是本实用新型的分选机构内部结构示意图；图6是本实用新型的分选机构展开的结构示意图；图7是分选机构中导气块的结构示意图；图8是图7的A-A剖示图；图9是图7的B-B剖视图；图10是分选机构中射流片的结构示意图。图中I :振动送料盘 2 :传送料道3 :钢球4 :工作台5 :光源6 :左侧相机7 :右侧相机8 :镜头9 :镜头10 :左支架11 :右支架12 :计算机13 =PCI 卡14 :气泵15:调压阀16:电磁阀17:电磁阀18 :导气块19 :射流片20 :挡板21 :收集箱22 :分选机构23 :左导气孔24 :右导气孔25 V型槽26 :左气道27 :右气道28 :左出料滑道29:右出料滑道 30:V型通道31 :左出气孔32 :右出气孔33 :左气嘴34 :右气嘴35:电磁阀51 :左观测孔52 :右观测孔具体实施方式
下面结合实施例和附图对本实用新型的基于视觉的钢球表面缺陷检测装置做出详细说明。如图I、图2、图3所示，本实用新型的基于视觉的钢球表面缺陷检测装置，包括工作台4，所述的工作台4上设置有由光源碗罩和罩在光源碗罩内的LED光源构成的光源5，所述的光源采用漫反射穹形LED光源。所述光源碗罩的左右两侧对称设置有左支架10和右支架11，所述左支架10上安装有左侧相机6，右支架11上安装有与左侧相机6结构完全相同的右侧相机7，所述左侧相机6的镜头8和右侧相机7的镜头9对称设置且分别与形成在光源碗罩上的左观测孔51和右观测孔52相对应设置，在光源5的后方位于所述的工作台4的外侧设置有振动送料盘I和连接在振动送料盘I出料口处的传送料道2，所述的振动送料盘I采用螺旋型送料方式将散乱的钢球整列，所述的传送料道2与由左支架10和右支架11所形成的平面相垂直，并且贯穿光源碗罩至光源5的前侧，用于将被测钢球3从振动送料盘I依次送入检测位和分选机构，所述光源5的前侧有设置在工作台4上的分选机构22和位于分选机构22下方的收集箱21，所述的传送料道2的出料终端插入分选机构22的入料口端，所述的左侧相机6和右侧相机7分别连接PCI卡13，所述的PCI卡13分别连接计算机12和气动单元，所述的气动单元的输出端连接分选机构22。所述工作台4的位于振动送料盘I的那一侧高于具有分选机构22的这一侧，并且与水平面形成有一定角度的夹角，所述的传送料道2与所述的工作台4平行设置，从而能使被测钢球3依靠重力沿该传送料道2向前做纯滚动运动。所述的传送料道2是由V字形直线导轨构成，所述的左侧相机6的镜头8和右侧相机7的镜头9分别对应的设置在位于V字型直线导轨的轴线两侧呈45度角的斜上方，且分别对称的通过光源碗罩上的左观测孔51和右观测孔52照摄到V字形直线导轨上的被测钢球3。分别调节对应的左侧相机6和右侧相机7的参数及镜头8和镜头9的光学参数一致，以期得到一致的钢球分布图像。被测钢球依靠重力沿着具有V字型的直线导轨上做一维运动，当被测钢球经过左侧相机6和右侧相机7下方时，两个镜头8和镜头9透过光源上两个观测孔对被测钢球采像。采集钢球表面图像被传回计算机进行识别与评判，并储存钢球表面缺陷信息。如图4所示，所述的分选机构22包括有依次无间隙衔接的导气块18、射流片19和挡板20，其中，如图5、图6、图7、图8图9所示，所述的导气块18上一体形成有位于中部且前后贯通的用于贯穿所述的传送料道2的V型通道30，位于顶端的左导气孔23和右导气孔24，位于射流片19 一侧的侧面上的左出气孔31和右出气孔32，所述的左导气孔23与所述的左出气孔31连通，所述的右导气孔24与所述的右出气孔32连通；如图5、图6、图10所示，所述的射流片19上一体形成有左气道26和右气道27，位于左气道26和右气道27之间的下方并与左气道26和右气道27相连通的V型槽25，分别与所述的左气道26、右气道27以及V型槽25相连通的左出料滑道28和右出料滑道29，其中，所述的左气道26和右气道27的进气口分别对应连接导气块18上的左出气孔31和右出气孔32，所述的V型槽25与所述的贯穿导气块18的V型通道30的传送料道2的出料终端连接，所述的左出料滑道28和右出料滑道29的出料口对接在所述的收集箱21的箱口处。如图2所示，所述的收集箱21包括有一体形成的左收集箱211和右收集箱212，所述的左收集箱211的箱口与所述的左出料滑道28的出料口对接，所述的右收集箱212的箱口与所述的右出料滑道29的出料口对接。如图I所示，所述的气动单元包括有依次连接的气泵14、调压阀15和电磁阀35，所述的电磁阀35的信号输入端连接PCI卡13，输出端分别通过左气嘴33和右气嘴34与形成在导气块18顶端的左导气孔23和右导气孔24对应连接。所述的电磁阀35为三位五通电磁阀。如图3所示,所述的气动单元包括有气泵14、调压阀15、左电磁阀17和右电磁阀16，所述的气泵14连接调压阀15，所述的调压阀15的输出端分别连接左电磁阀17和右电 磁阀16，所述的左电磁阀17和右电磁阀16的控制信号输入端连接PCI卡13，输出端分别对应的通过左气嘴33和右气嘴34与形成在导气块18顶端的左导气孔23和右导气孔24对应连接。所述的左电磁阀17和右电磁阀16为二位三通电磁阀。本实用新型的基于视觉的钢球表面缺陷检测装置的工作原理是气泵14输出气流通过调压阀15调至合适气流后进入置于工作台底面的电磁阀35(图I)或电磁阀16、17 (图3)。调节振动盘I的电压和振动频率，使振动盘中的待测钢球3无间隔排成序列进入由V型槽直线导轨构成的传送料道2，并沿传送料道2依次进入光源碗罩和分选机构22，并被分选机构22的挡板20封堵，钢球在传送料道2上紧密成列。同时计算机12分别触发左侧相机6和右侧相机7同时采集图像，进行判断，并根据判断的结果通过PCI卡13发出分选指令，打开相应的电磁阀。所述的电磁阀控制气流开闭并将气流分为两路，(图1)，或分别控制由调压阀流出的两路气流的开闭(图3)，分别进入导气块的左导气孔和右导气孔。由于导气孔与射流片V型槽25两侧的左出料滑道28和右出料滑道29相通，计算机12根据检测过的钢球质量的好坏，通过PCI卡13控制电磁阀打开两路气流中的一路，该路气流经所对应的气嘴进入相应的气路至V型槽25，位于V型槽25上的钢球被该路的气流吹送到对应的出料滑道，经出料滑道进入相应的收集箱内。此分选动作引起钢球序列向前滚动一个球位，采集图像区域的钢球序列新进入一个钢球，触发相机采集钢球序列图像。经过计算机的识别处理，最终得到视场中钢球是否为合格球的结果并存储信息。计算机根据存储的对当前分选位钢球缺陷信息，通过PCI卡打开电磁阀从而完成分选动作。每次分选一个钢球后给计算机发脉冲信号，触发CCD相机对钢球图像序列进行采集，根据计算机中存储的钢球序列结果执行分选动作。本实用新型适于实时完成钢球表面质量的自动检测和分选，本实用新型除上述实施实例外，还有其他实施方式，凡是采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。
权利要求1.一种基于视觉的钢球表面缺陷检测装置，包括工作台(4)，其特征在于，所述的工作台(4)上设置有由光源碗罩和罩在光源碗罩内的LED光源构成的光源(5)，其中光源碗罩的左右两侧对称设置有左支架(10)和右支架(11)，所述左支架(10)上安装有左侧相机(6)，右支架(11)上安装有右侧相机(7)，所述左侧相机￠)的镜头(8)和右侧相机(7)的镜头(9)对称设置且分别与形成在光源碗罩上的左观测孔(51)和右观测孔(52)相对应设置，在光源(5)的后方位于所述的工作台(4)的外侧设置有振动送料盘(I)和连接在振动送料盘⑴出料口处的传送料道(2)，所述的传送料道⑵与由左支架(10)和右支架(11)所形成的平面相垂直，并且贯穿光源碗罩至光源(5)的前侧，所述光源(5)的前侧有设置在工作台(4)上的分选机构(22)和位于分选机构(22)下方的收集箱(21)，所述的传送料道(2)的出料终端插入分选机构(22)的入料口端，所述的左侧相机(6)和右侧相机(7)分别连接PCI卡(13)，所述的PCI卡(13)分别连接计算机(12)和气动单元，所述的气动单元的输出端连接分选机构(22)。
2.根据权利要求I所述的基于视觉的钢球表面缺陷检测装置，其特征在于，所述工作台(4)的位于振动送料盘(I)的那一侧高于具有分选机构(22)的这一侧，并且与水平面形成有一定角度的夹角，所述的传送料道(2)与所述的工作台(4)平行设置。
3.根据权利要求I所述的基于视觉的钢球表面缺陷检测装置，其特征在于，所述的传送料道(2)是由V字形直线导轨构成，所述的左侧相机￠)的镜头(8)和右侧相机(7)的镜头(9)分别对应的设置在位于V字型直线导轨的轴线两侧呈45度角的斜上方，且分别对称地通过光源碗罩上的左观测孔(51)和右观测孔(52)照摄到V字形直线导轨上的被测钢球(3)。
4.根据权利要求3所述的基于视觉的钢球表面缺陷检测装置，其特征在于，所述的分选机构(22)包括有依次无间隙衔接的导气块(18)、射流片(19)和挡板(20)，其中， 所述的导气块(18)上一体形成有位于中部且前后贯通的用于贯穿所述的传送料道(2)的V型通道(30)，位于顶端的左导气孔(23)和右导气孔(24)，位于射流片(19) 一侧的侧面上的左出气孔(31)和右出气孔(32)，所述的左导气孔(23)与所述的左出气孔(31)连通，所述的右导气孔(24)与所述的右出气孔(32)连通； 所述的射流片(19)上一体形成有左气路(26)和右气路(27)，位于左气路(26)和右气路(27)之间的下方并与左气路(26)和右气路(27)相连通的V型槽(25)，分别与所述的左气路(26)、右气路(27)以及V型槽(25)相连通的左出料滑道(28)和右出料滑道(29)，其中，所述的左气路(26)和右气路(27)的进气口分别对应连接导气块(18)上的左出气孔(31)和右出气孔(32)，所述的V型槽(25)与所述的贯穿导气块(18)的V型通道(30)的传送料道(2)的出料终端连接，所述的左出料滑道(28)和右出料滑道(29)的出料口对接在所述的收集箱(21)的箱口处。
5.根据权利要求4所述的基于视觉的钢球表面缺陷检测装置，其特征在于，所述的收集箱(21)包括有一体形成的左收集箱(211)和右收集箱(212)，所述的左收集箱(211)的箱口与所述的左出料滑道(28)的出料口对接，所述的右收集箱(212)的箱口与所述的右出料滑道(29)的出料口对接。
6.根据权利要求I所述的基于视觉的钢球表面缺陷检测装置，其特征在于，所述的气动单元包括有依次连接的气泵(14)、调压阀(15)和电磁阀(35)，所述的电磁阀(35)的信号输入端连接PCI卡(13)，输出端分别通过左气嘴(33)和右气嘴(34)与形成在导气块(18)顶端的左导气孔(23)和右导气孔(24)对应连接。
7.根据权利要求6所述的基于视觉的钢球表面缺陷检测装置，其特征在于，所述的电磁阀(35)为三位五通电磁阀。
8.根据权利要求I所述的基于视觉的钢球表面缺陷检测装置，其特征在于，所述的气动单元包括有气泵(14)、调压阀(15)、左电磁阀(17)和右电磁阀(16)，所述的气泵(14)连接调压阀(15)，所述的调压阀(15)的输出端分别连接左电磁阀(17)和右电磁阀(16)，所述的左电磁阀(17)和右电磁阀(16)的控制信号输入端连接PCI卡(13)，输出端分别对应的通过左气嘴(33)和右气嘴(34)与形成在导气块(18)顶端的左导气孔(23)和右导气孔(24)对应连接。
9.根据权利要求8所述的基于视觉的钢球表面缺陷检测装置，其特征在于，所述的左电磁阀(17)和右电磁阀(16)为二位三通电磁阀。
专利摘要一种基于视觉的钢球表面缺陷检测装置，工作台上设置有光源，在光源碗罩的左右两侧对称设置有安装在左支架上的左侧相机和安装在右支架上的右侧相机，左、右侧相机的镜头对称设置且分别与形成在光源碗罩上的左观测孔和右观测孔相对应设置，在光源的后方、设置有振动送料盘和连接在振动送料盘出料口处的传送料道，传送料道贯穿光源碗罩至光源的前侧，光源的前侧有分选机构和位于分选机构下方的收集箱，传送料道的出料终端插入分选机构的入料口端，左侧相机和右侧相机分别连接PCI卡，PCI卡分别连接计算机和气动单元，气动单元的输出端连接分选机构。本实用新型检测过程完全实现自动化、无易损零件、使用寿命长、缺陷检出准确高效。
文档编号G01N21/89GK202710483SQ201220195268
公开日2013年1月30日 申请日期2012年5月3日 优先权日2012年5月3日
发明者王仲, 栗琳, 裴芳莹, 赵志 申请人:天津大学