一種鋼球分揀系統用檢測落料機構的製作方法

2023-06-20 12:00:36

本發明涉及鋼球例如滾動軸承中的滾珠等的分揀技術領域，特別的涉及一種鋼球分揀系統用檢測落料機構。

背景技術：

滾動軸承近年來被廣泛應用與航空、航天、交通運輸、機械製造、儀器儀表等多個領域，而鋼球作為軸承的滾動體，它的質量優劣對於滾動軸承的性能、安全起著決定性的作用，因此鋼球的質量檢測是制約軸承產業發展的重要因素之一。鋼球的生產過程一般要經過冷鐓-光磨-熱處理-硬磨-精磨-精研等工序才能完成，生產結束後需要對鋼球的直徑進行檢測，並將不合格品檢出，以提高後期軸承裝配的合格率。目前在生產線上的鋼球檢測以及分揀還是通過檢測人員採用槓桿千分尺對鋼球進行檢測，並手工將不合格品揀出，該檢測分揀方法對檢測人員使用千分尺的操作熟練程度要求較高，存在測量不準確的問題，檢測人員的分揀的勞動強度較高，分揀效率以及正確率較低。

為此，發明人設計了一種基於機器視覺系統的鋼球分揀系統，包括上料裝置，檢測裝置以及分揀裝置；所述上料裝置包括用於儲存待分揀鋼球的儲料箱，所述儲料箱的上端開口，且下端具有可關閉的出料口；所述檢測裝置包括用於固定放置待檢測鋼球的試驗臺，所述試驗臺位於所述儲料箱的出料口下方；還包括用於檢測鋼球直徑的機器視覺系統，所述機器視覺系統包括用於對試驗臺上的待檢測鋼球進行成像的工業相機，用於採集並儲存成像數據的圖像採集卡，對成像數據進行處理並計算出待檢測鋼球的測量直徑並判定鋼球是否合格的工業計算機以及光源；所述分揀裝置包括傾斜設置在所述試驗臺下方的分揀滾道以及用於將鋼球從試驗臺上推入所述分揀滾道的落料機構；所述分揀滾道上設置有不合格品分揀口、合格品分揀口以及未檢測鋼球回收口，所述分揀滾道上還設置有用於將分揀滾道上的鋼球引導至所述不合格品分揀口、合格品分揀口或未檢測鋼球回收口的活動擋板機構；所述分揀裝置還包括用於控制所述落料機構和活動擋板機構動作的分揀控制器，所述分揀控制器連接至所述工業計算機。

但是，如何方便快速將鋼球固定放置在試驗臺上，以及檢測後，如何準確地將合格鋼球和不合格鋼球互不幹擾地推入分揀滾道，完成準確地分揀成為亟待解決的問題。

技術實現要素：

針對上述現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是：如何提供一種能夠快速上料，便於機器視覺系統檢測，能夠將合格鋼球和不合格鋼球互不幹擾地推入分揀滾道，完成準確分揀的鋼球分揀系統用檢測落料機構。

為了解決上述技術問題，本發明採用了如下的技術方案：

一種鋼球分揀系統用檢測落料機構，其特徵在於，包括試驗臺，所述試驗臺包括沿長度方向傾斜設置的臺板，所述臺板寬度方向的兩側設置有側板，其較高的一端位於上料裝置的出料口下方，另一端銜接設置在分揀滾道較高的一端的上方，且該端設置有可開閉的圍板；所述臺板上設置有若干個圓孔，每個所述圓孔處配合設置有上表面呈球窩狀的鋼球座，所述鋼球座的球窩的邊緣直徑小於待檢測鋼球的直徑；所述鋼球座的底部設置有通孔，所述臺板下方設置有能夠穿過該通孔將鋼球頂落的落料機構。

作為優化，所述鋼球座的底部安裝有升降機構，並能夠隨所述升降機構上升至所述臺板的上方。

作為優化，所述升降機構包括同軸設置在所述臺板的圓孔下方的呈環狀的電磁鐵，以及可軸向滑動地配合在所述電磁鐵的內孔上的支撐管，所述鋼球座固定設置在所述支撐管的頂部；所述支撐管的下端設置有環狀的銜鐵，所述銜鐵與所述電磁鐵之間設置有復位彈簧，使所述電磁鐵失電時，所述鋼球座配合在所述臺板的圓孔上。

作為優化，所述電磁鐵包括整體呈環狀的鐵芯以及圍繞鐵芯設置的勵磁線圈，所述鐵芯的內徑與所述支撐管的外徑相匹配。

作為優化，所述支撐管的頂部具有外螺紋，所述鋼球座的底部通孔上設置有與該外螺紋相匹配的內螺紋，所述鋼球座通過螺紋連接旋合在所述支撐管的頂部。

作為優化，所述落料機構包括設置在所述支撐管下方的底座，所述底座上具有與所述支撐管同軸設置的出氣孔，所述出氣孔的直徑與所述支撐管的直徑相一致，使所述電磁鐵失電時，所述支撐管的下端插入該出氣孔；所述出氣孔的另一端通過管道連接至壓縮空氣，所述管道上設置有控制壓縮空氣通斷的電磁閥。

作為優化，所述電磁鐵得電時，所述支撐管的下端遠離所述底座的出氣孔；每個所述底座的出氣孔的另一端均通過管道連接至同一個所述電磁閥。

作為優化，所述出氣孔的上端具有倒角。

綜上所述，本發明具有能夠快速上料，便於機器視覺系統檢測，能夠將合格鋼球和不合格鋼球互不幹擾地推入分揀滾道，完成準確分揀等優點。

附圖說明

圖1為一種採用本發明機構的鋼球分揀系統的結構示意圖。

圖2為圖1中升降機構部分的結構示意圖。

圖3為圖1中試驗臺部分的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合一種採用本發明機構的鋼球分揀系統的附圖對本發明作進一步的詳細說明。

具體實施時：如圖1～圖3所示，一種基於機器視覺系統的鋼球分揀系統，包括上料裝置1，檢測裝置2以及分揀裝置3；

所述上料裝置1包括用於儲存待分揀鋼球的儲料箱，所述儲料箱的上端開口，且下端具有可關閉的出料口；

所述檢測裝置2包括用於固定放置待檢測鋼球的試驗臺21，所述試驗臺21位於所述儲料箱的出料口下方；還包括用於檢測鋼球直徑的機器視覺系統，所述機器視覺系統包括用於對試驗臺21上的待檢測鋼球進行成像的工業相機，用於採集並儲存成像數據的圖像採集卡222，對成像數據進行處理並計算出待檢測鋼球的測量直徑並判定鋼球是否合格的工業計算機以及光源；

所述分揀裝置3包括傾斜設置在所述試驗臺21下方的分揀滾道31以及用於將鋼球從試驗臺21上推入所述分揀滾道31的落料機構32；所述分揀滾道31上設置有不合格品分揀口311、合格品分揀口312以及未檢測鋼球回收口313，所述分揀滾道31上還設置有用於將分揀滾道31上的鋼球引導至所述不合格品分揀口311、合格品分揀口312或未檢測鋼球回收口313的活動擋板機構33；所述分揀裝置3還包括用於控制所述落料機構32和活動擋板機構33動作的分揀控制器，所述分揀控制器連接至所述工業計算機。

分揀時，將待檢測鋼球放入儲料箱中，打開儲料箱底部的出料口，使鋼球落到試驗臺上並關閉出料口，機器視覺系統的工業相機對試驗臺上的鋼球進行拍照成像，並通過圖像採集卡儲存並送入工業計算機處理，計算出鋼球的測量直徑，並與鋼球的合格直徑範圍進行對比，判斷該鋼球的直徑是否合格，分揀控制器控制落料機構將檢測後的鋼球推入到分揀滾道中，並根據工業計算機檢測到該鋼球的直徑是否合格控制活動擋板機構，引導鋼球滾入相對應的不合格品分揀口或合格品分揀口。上述分揀過程中，採用機器視覺系統對鋼球的直徑進行檢測，並判斷鋼球是否合格，避免了人工測量時的不穩定性，對工人的操作熟練程度要求低，測量結果準確快速，降低了工人的勞動強度，分揀結果準確，有利於提高分揀的效率。

實施時，所述試驗臺21包括沿長度方向傾斜設置的臺板211，所述臺板211寬度方向的兩側設置有側板，其較高的一端位於所述上料裝置1的出料口下方，另一端銜接設置在所述分揀滾道31較高的一端的上方，且該端設置有可開閉的圍板；所述臺板211上設置有若干個圓孔，每個所述圓孔處配合設置有上表面呈球窩狀的鋼球座212，所述鋼球座212的球窩的邊緣直徑小於待檢測鋼球的直徑；所述鋼球座212的底部設置有通孔，所述落料機構32設置在所述臺板211下方，並能夠穿過該通孔將鋼球頂落。

在臺板兩側設置側板，並在較低一端設置可開閉的圍板，可以防止在上料的過程中，鋼球直接滾落到分揀滾道中，採用上述結構，可以使鋼球鋪滿臺板，從而保證每個鋼球座上均覆蓋有鋼球。一旦將圍板打開後，沒有落到鋼球座上的鋼球失去平衡，會沿著臺板滾落到分揀滾道中，並進入未檢測鋼球回收口進行回收，便於後續檢測。在臺板底部設置能夠穿過通孔頂落鋼球的落料機構，可以方便分揀控制器根據工業計算機對鋼球座上的鋼球直徑是否合格的檢測結果，將鋼球從鋼球座上頂出，並落到臺板上，滾入對應的不合格品分揀口或合格品分揀口。

實施時，所述鋼球座212的底部安裝有升降機構23，並能夠隨所述升降機構23上升至所述臺板211的上方。

採用上述結構，利用升降機構將鋼球座提升到臺板的上方後，位於鋼球座上方的鋼球也被舉升，從而方便機器視覺系統的拍攝，同時，也方便將未被頂起的鋼球從臺板較低一端滾落到分揀滾道中，並進入未檢測鋼球回收口進行回收。

實施時，所述圍板通過橫向設置在所述臺板211下端的轉軸安裝在所述臺板211上，所述圍板的下端具有向下延伸設置的支耳，所述支耳與所述臺板211之間連接設置有伸縮缸，所述伸縮缸縮回時，所述圍板繞轉軸向下旋轉使所述臺板211上的鋼球能夠向下滾落。

實施時，所述工業相機為面陣相機，所述光源為面光源，所述光源與所述工業相機相互正對設置，且分別位於所述臺板211寬度方向的兩側；所述面光源與所述工業相機相正對的區域完全覆蓋位於所述鋼球座212上的待檢測鋼球。

採用上述結構，採用面陣相機以及面光源，可以獲得二維圖像信息，能夠直觀的對圖像進行測量，避免相機的移動，有利於提高測量的準確性和測量的精度。

實施時，所述圓孔沿所述臺板211的長度方向和寬度方向均勻布置，且相鄰兩個圓孔之間的間距大於待檢測鋼球的最大直徑。

採用上述結構，當位於鋼球座上的鋼球隨升降機構頂起後，未被頂起的鋼球能夠沿相鄰兩個升降機構之間的間隙滾落到臺板的低端，從而落入分揀滾道。另外，將圓孔在臺板上沿長寬方向均勻布置，既能夠一次上料多個鋼球，又可以便於成排控制升降機構將鋼球託舉，對鋼球進行逐排檢測，提高檢測的效率。

實施時，所述臺板211長度方向的兩側也分別設置有所述光源和所述工業相機，所述面光源與所述工業相機相正對的區域完全覆蓋位於所述鋼球座212上的待檢測鋼球。

採用上述結構，利用兩組面陣相機以及面光源，分別從兩個方向對每個鋼球進行檢測，獲取每個鋼球的至少兩個直徑參數，從而可以避免對不合格鋼球的漏檢，提高檢測的準確率。

實施時，所述升降機構23包括同軸設置在所述臺板211的圓孔下方的呈環狀的電磁鐵231，以及可軸向滑動地配合在所述電磁鐵231的內孔上的支撐管232，所述鋼球座212固定設置在所述支撐管232的頂部；所述支撐管232的下端設置有環狀的銜鐵233，所述銜鐵233與所述電磁鐵231之間設置有復位彈簧234，使所述電磁鐵231失電時，所述鋼球座212配合在所述臺板211的圓孔上；所述電磁鐵231電連接至所述分揀控制器。

採用上述結構，利用復位彈簧使鋼球座保持配合在臺板的圓孔上，同時，一旦電磁鐵得電產生磁力吸合銜鐵時，復位彈簧可以對銜鐵的動作起到緩衝作用，防止鋼球座上的鋼球收到電磁鐵的衝擊而掉落，提高升降機構的運動平穩性。

具體實施時，還可以採用如下結構：所述升降機構包括固定設置在所述臺板底部並與所述臺板的圓孔同軸設置的導向套，以及可軸向滑動地配合在所述導向套上的支撐管，所述鋼球座固定設置在所述支撐管的頂部；所述支撐管中部的外圓面上具有一圈呈環狀的銜鐵，所述支撐管的下方還設置有與所述銜鐵正對設置的電磁鐵，所述電磁鐵電連接至所述分揀控制器；所述銜鐵與電磁鐵之間設置有復位彈簧，使所述支撐管在電磁鐵的磁力作用下下降使所述鋼球座落在所述臺板的圓孔處，並能夠在復位彈簧的作用下將所述鋼球座頂出。

實施時，所述電磁鐵231包括整體呈環狀的鐵芯以及圍繞鐵芯設置的勵磁線圈，所述鐵芯的內徑與所述支撐管的外徑相匹配。

實施時，所述支撐管232的頂部具有外螺紋，所述鋼球座212的底部通孔上設置有與該外螺紋相匹配的內螺紋，所述鋼球座212通過螺紋連接旋合在所述支撐管232的頂部。

採用上述結構，將支撐管與鋼球座採用可拆卸的螺紋連接方式進行組合，可以根據不同規格的鋼球更換不同大小的鋼球座，擴大適用範圍。另外，一旦鋼球座或支撐管出現損壞，也便於單獨更換維修，降低維修的成本。

實施時，所述落料機構32包括設置在所述支撐管232下方的底座，所述底座上具有與所述支撐管232同軸設置的出氣孔，所述出氣孔的直徑與所述支撐管232的直徑相一致，使所述電磁鐵231失電時，所述支撐管232的下端插入該出氣孔；所述出氣孔的另一端通過管道連接至壓縮空氣，所述管道上設置有控制壓縮空氣通斷的電磁閥，所述電磁閥電連接至所述分揀控制器。

採用上述結構，當電磁鐵失電時，支撐管在復位彈簧的作用下向下運動，並使支撐管的下端插入底座的出氣孔內，一旦分揀控制器控制電磁閥連接管道上的壓縮空氣，壓縮空氣經過出氣口進入支撐管並從鋼球座的通孔出排出，從而將鋼球座上的鋼球頂落到臺板上，實現落料機構的落料操作。上述機構採用壓縮空氣這種在工廠內常見的動力源，有利於降低成本，提高使用安全性，還能夠對鋼球座進行吹掃，保持鋼球座的清潔。

實施時，所述出氣孔的上端具有倒角。

採用上述結構，在出氣孔的上端設置倒角，可以用於引導支撐管的下端準確的插入到出氣孔內，提高落料機構的動作穩定性。

實施時，所述電磁鐵231得電時，所述支撐管232的下端遠離所述底座的出氣孔；每個所述底座的出氣孔的另一端均通過管道連接至同一個所述電磁閥。

在對鋼球進行分揀落料操作時，為避免合格鋼球與不合格鋼球產生碰撞，可以對合格鋼球和不合格鋼球進行分批落料操作，將合格鋼球或不合格鋼球通過升降裝置進行舉升，同時使另一類鋼球的鋼球座落在臺板上。這樣，落在臺板上的鋼球座底部的支撐管插入到出氣孔中，打開電磁閥，可以將該類鋼球全部頂落，並保證所有位於臺板上的鋼球座均無法存留滾落的鋼球，使其全部落入到分揀滾道上。而舉升的鋼球座底部的支撐管下端遠離出氣孔，使得出氣孔吹出的高壓氣體從支撐管與出氣孔之間的間隙釋放，從而保證該類鋼球能夠穩定的放置在鋼球座上，待下一批同時釋放。上述結構可以減少電磁閥的數量，降低系統的成本，同時能夠保證所有落在臺板上的鋼球座均無法存留滾落的鋼球，有利於提高分揀的效率。

實施時，所述分揀滾道31包括傾斜設置的底板以及設置在底板兩側的邊板，所述不合格品分揀口311和合格品分揀口312從上向下依次設置在所述底板上，所述未檢測鋼球回收口313位於所述底板的下端；所述活動擋板機構33包括分別覆蓋在所述不合格品分揀口311和合格品分揀口312上的蓋板331以及用於驅動每個所述蓋板331開合的驅動裝置332，所述驅動裝置332電連接至所述分揀控制器。

採用上述結構，當鋼球落入分揀滾道之後，分揀控制器根據工業計算機檢測的結構，控制驅動裝置打開相應的蓋板，從而使鋼球在滾動到相應的分揀口時，落入到相應的分揀口中。上述滾道的結構簡單，製造成本較低，易於維護，使用壽命長。

實施時，所述蓋板331朝向所述底板下端的一側通過橫向設置的轉軸安裝在所述底板上，且該側具有朝向所述底板下方延伸設置的支耳，所述驅動裝置332為連接設置在所述支耳與所述底板之間的氣缸，所述氣缸伸出時，所述蓋板繞轉軸向所述底板的上方翻轉並直立在所述底板上。

採用上述結構，當氣缸伸出後，蓋板向上翻轉並直立在底板上，即可以打開蓋板所覆蓋的不合格品分揀口或合格品分揀口，同時在相應的不合格品分揀口或合格品分揀口靠下的位置形成阻擋板，防止鋼球從分揀滾道上滾落速度太快而越過該分揀口，直接落入位於底板下端的未檢測鋼球回收口，造成重複檢測，有利於提高分揀的效率和分揀穩定性。

具體實施時，所述伸縮缸為氣缸，所有氣缸均通過管道連接至壓縮空氣，每個所述氣缸的管道上均設置有控制壓縮空氣通斷的電磁氣閥，所述電磁氣閥連接至所述分揀控制器或所述工業計算機。

具體實施時，採用如下步驟進行分揀：

1、待分揀鋼球的上料：將待分揀鋼球裝入儲料箱中，關閉臺板下端的圍板，然後打開儲料箱底部的出料口，讓鋼球滾落到臺板上，並鋪滿臺板，工業計算機通過分揀控制器控制升降機構升起，同時將位於鋼球座上的鋼球頂起，打開臺板下端的圍板，使未被鋼球座頂起的鋼球沿臺板的坡度滾落到分揀滾道上，直接滾落到滾道下端的未檢測鋼球回收口進行回收。

2、待分揀鋼球的檢測：對臺板上的鋼球座按長度方向的排列序號和寬度方向的排列序號進行編號，如長度方向的排列序號為x，寬度方向的排列序號為y，則編號為Gxy，將所有升降機構降下，然後將在長度方向或寬度方向上位於同一排的升降機構依次升起，保證每次只升起一排，分別對各排升降機構上的鋼球進行成像檢測，並根據編號對檢測結果進行記錄，直到完成所有升降機構上的鋼球的檢測。

3、對檢測後的鋼球進行落料分揀：將直徑合格的鋼球所在的升降機構升起，然後通過分揀控制器控制落料機構，打開未升起的升降機構底部的壓縮空氣，將不合格鋼球吹落到臺板上，並隨臺板滾落到分揀滾道上；同時，分揀控制器控制氣缸打開不合格品分揀口上的蓋板，使不合格鋼球落入不合格分揀口中。然後將所有升降機構落下，打開所有升降機構底部的壓縮空氣，將合格鋼球吹落到臺板上，並隨臺板滾落到分揀滾道上；同時，分揀控制器控制氣缸打開合格品分揀口上的蓋板，使合格鋼球落入合格分揀口中，完成一次分揀。

上述分揀過程中，採用機器視覺系統對鋼球進行檢測，避免了工人檢測時，人為讀數不準，或操作不規範造成的人為誤差，提高了檢測的準確性，以及檢測結果的穩定性。同時，一次上料可以對多個鋼球進行檢測，檢測的效率較高。分揀過程採用批量落料，提高分揀的效率，有利於降低工人的勞動強度，避免疲勞而造成的分揀錯誤，分揀準確率高。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不以本發明為限制，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。