一種球體表面質量檢測裝置製造方法
2023-11-02 23:50:52 2
一種球體表面質量檢測裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種球體表面質量檢測裝置，所述球體表面質量檢測裝置包括自動上料機、節拍控制機構、展成機構、視覺系統、分揀系統，所述節拍控制機構位於自動上料機的末端和展成機構之前，控制待測球體逐一進入所述展成機構，所述節拍控制機構包括兩組阻擋機構，所述兩組阻擋機構輪流活動控制待測球體的前進和移動。本球體表面質量檢測裝置的送料節拍可控，能夠降低待測球體之間的幹擾，同時展成運動全面，對待測球體的損耗降至最低。
【專利說明】一種球體表面質量檢測裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及缺陷檢測領域。特別是設計一種基於視覺的自動球體表面缺陷檢測裝置。被檢測球體為非拋光或拋光的鋼球、陶瓷球、塑料球，尤其是滾珠軸承的球體。
【背景技術】
[0002]軸承在現代工業中具有不可替代的作用，而鋼珠的質量直覺決定著軸承的精度、性能、使用壽命。根據軸承網統計:鋼球造成的問題佔軸承問題的85%，鋼球造成軸承失效的比例高達78%，遠高於國外的30%，其中65%是由鋼珠表面質量造成的。
[0003]目前，國內的鋼球生產企業大部分採用的檢測方法是傳統意義上的燈檢，即人員用手撥動平鏟中的鋼球，在燈光下肉眼(或低倍放大鏡)觀察，手工剔出缺陷球。面對成批量的檢測需求，燈檢法不僅檢測效率低、而且手工推擋無法保證完全展開球表面，易漏檢或誤檢，同時對操作人員眼睛傷害極大。隨著缺陷的檢測技術的發展，如渦流探傷技術、超聲波探傷技術、光電檢測技術及視覺檢測技術等，國內外開發了鋼球表面缺陷檢測設備，如捷克的渦流檢測儀、日本的軸承鋼球光電外觀檢測儀、美國軸承鋼球渦流探傷儀。這些設備存在一種設備適應鋼球種類少，易出現漏檢與誤判，並且設備價格昂貴等問題，不利於再生產中推廣使用。
[0004]專利號為ZL200310109912.4的中國實用新型專利公開了一種基於視覺的鋼球表面缺陷檢測方法，進給盤上分布一圈通孔作為檢測腔承載鋼球以某一速度做轉動，鋼球下方由另一展開盤託住，展開盤做偏心旋轉帶動鋼球轉動實現鋼球展開，展開裝置置於煤油中。檢測腔正上方的CCD相機採集鋼球表面圖像，計算機通過識別其表面缺陷給出評判結果，手動控制分揀。該方法的展開裝置複雜，且展開具有隨機性，不能保證球面完全展開；浸入液體對鋼球自身造成一定汙損，採集圖像易存在雜質而影響評判，不僅需定期更換，而且增加後續清洗步驟；檢測球範圍是大中型鋼球，不適合3mm以下的微型鋼球。專利號為ZL200910040283.1的中國實用新型專利針對微型鋼球發展了視覺小球缺陷檢測設備和方法，但其檢測位的球表面展開以不產生滑動為前提仍舊依靠託盤對其底部搓動，不能保證全面展開；分選機構採用磁吸方式剔除缺陷球易造成鋼球磁化，後續還需增加消磁步驟；分選機構複雜，檢測效率低。專利申請號為:201210134454.9及其相關專利提出採用震動盤上料、V型槽導軌傳輸、雙視覺檢測、啟動分揀的鋼球表面缺陷檢測裝置，但那存在送料不可控，檢測鋼球位置不固定視覺識別視野大精度小燈問題。
[0005]有鑑於此，本實用新型提出了一種具有自動控制上料節拍、原位展成運動、自動分揀的全自動化、無易損件、高效球體表面缺陷檢測裝置。
實用新型內容
[0006]針對現有技術存在的上述不足，本實用新型解決的問題是:提供一種上料節拍可控、檢測時對待測球體無損耗的球體表面缺陷檢測方法。
[0007]—種球體表面質量檢測裝置，包括自動上料機、節拍控制機構、展成機構、視覺系統、分揀系統，所述節拍控制機構位於自動上料機的末端和展成機構之前，控制待測球體逐一進入所述展成機構，所述節拍控制機構包括兩組阻擋機構，所述兩組阻擋機構輪流活動控制待測球體的前進和移動。
[0008]優選地，所述節拍控制機構由第一阻擋機構和第二阻擋機構以及一個第一凹槽組成，所述第一阻擋機構包括第一氣缸、第一連接件、第一螺旋微調整器和第一擋針，所述第二阻擋機構包括第二氣缸、第二連接件、第二螺旋微調整器和第二擋針，其中所述第一、第二氣缸固定在地板上，所述第一、第二螺旋微調整器分別連接於所述第一、第二氣缸的上端，所述第一、第二螺旋微調整器和所述第一、第二擋針分別通過所述第一、第二連接件連接。
[0009]優選地，所述第一擋針和第二擋針之間的距離為待測球體直徑的I?1.5倍。
[0010]優選地，所述自動上料機的輸出導軌為V型,且該輸出導軌具有1°?5°的傾斜。
[0011]優選地，所述展成機構由氣源、若干氣嘴、一個第二凹槽、第三氣缸、一個Z型連接件、一個位置調節器以及一個擋板組成，其中所述氣嘴與所述氣源相連且開設於所述第二凹槽上，所述位置調節器固定在地板上，位置調節器的輸出端與所述第三氣缸連接，所述第三氣缸通過所述Z型連接件與所述擋板連接並帶動擋板做上下運動，所述擋板位垂直於所述第二凹槽內。
[0012]優選地，所述氣嘴包括底部氣嘴和側壁氣嘴，所述底部氣嘴開設在所述第二凹槽的底部，所述側壁氣嘴開設在第二凹槽的兩側槽壁上，且所述側壁氣嘴的軸心與所述第二凹槽構成10?80°的夾角。
[0013]優選地，所述視覺系統包括若干光源設備和一個錐形罩面，所述錐形罩面位於所述展成機構的上方，所述光源設備安裝在所述錐形罩面的內部，所述錐形罩面上根據視覺效果的位置開設有多個檢測孔。
[0014]優選地，所述視覺系統進一步包括相機、鏡頭、用於固定相機的龍門架以及數據處理機構，所述相機角度可調整，所述相機數量和所述檢測孔的數量一致。
[0015]優選地，所述相機數量為3個，包括:第一相機、第二相機和第三相機，所述第一相機和第二相機、第二相機和第三相機之間的角度均為60°。
[0016]優選地，所述分揀系統包括擺動氣缸、擺片、分料導軌和料盒，所述擺片位於分料導軌的入口處，所述擺動氣缸固定在地板上，擺動氣缸的輸出端穿過所述分料導軌與所述擺片連接，所述料盒位於所述分料導軌的出口處，料盒數量與分料導軌的出口數量一致。
[0017]與現有技術相比，本實用新型具有以下優點:
[0018](I)送料節拍可控制，降低待測球體之間的幹擾，保證每次檢測時僅有一待測球體通過；
[0019](2)送氣使待測球體做原位旋轉運動，確保球體展成全面完整，提高檢測的精確度；
[0020](3)對不同待測球體的尺寸大小具有較強的適應性；
[0021](4)整個檢測過程不會對待測球體產生損耗；
[0022](5)檢測過程全自動化，降低對作業人員的要求，提高檢測精度和準確度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]為了更清晰地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型中記載的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1為球體表面質量檢測裝置的整體結構示意圖；
[0025]圖2為本實用新型實施例中節拍控制機構的結構示意圖；
[0026]圖3為本實用新型實施例中展成機構的結構示意圖；
[0027]圖4為圖3中A部分的放大結構示意圖；
[0028]圖5為本實用新型實施例中視覺系統中相機設置位置與效果示意圖；
[0029]圖6為本實用新型實施例中視覺系統的結構示意圖；
[0030]圖7為本實用新型實施例中分揀系統的結構示意圖；
[0031]圖8為圖7中B部分的放大結構示意圖。
[0032]圖9為本球體表面質量檢測裝置的檢測步驟。
[0033]其中:
[0034]1、自動上料機；
[0035]2、節拍控制機構； 21、第一凹槽； 221第一氣缸； 222、第二氣缸；231、第一連接件； 232、第二連接件； 241、第一螺旋微調整器； 242、第二螺旋微調整器； 251、第一擋針； 252、第二擋針；
[0036]3、展成機構； 31、第二凹槽； 32、第三氣缸； 33、Z型連接件； 34、位置調節器； 35、擋板； 361、底部氣嘴； 362、側壁氣嘴；
[0037]4、視覺系統； 41、錐形罩面； 42、龍門架； 43、相機； 431、第一相機； 432、第二相機； 433、第三相機；
[0038]5、分揀系統； 51、擺動氣缸； 52、分料導軌； 53、料盒。
【具體實施方式】
[0039]下面將通過【具體實施方式】對本實用新型的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
[0040]傳統的檢測方式無法兼顧球面的完全展開和待測球體無汙損，且上料不可控。本實用新型針對現有技術中的不足，提供了一種球體表面質量檢測裝置，該球體表面質量檢測裝置包括自動上料機1、節拍控制機構2、展成機構3、視覺系統4、分揀系統5，其中節拍控制機構2位於自動上料機I的末端和展成機構3之前，所述展成機構3內設有氣源和若干不同方位的氣嘴，從所述氣嘴噴出的氣流將球體吹起並使球體做原位旋轉，所述視覺系統4位於所述展成機構3的上方，所述分揀系統5位於所述展成機構3的末端。
[0041]如圖1所示，上述自動上料機I的輸出導軌為V型，且該輸出導軌具有I?5°的傾斜，使得待測球體可依靠自身重力繼續向前滑行。
[0042]如圖1及圖2所示，上述節拍控制機構2由第一阻擋機構和第二阻擋機構以及一個第一凹槽21組成。其中第一阻擋機構包括第一氣缸221、第一連接件231、第一螺旋微調整器241和第一擋針251 ;第二阻擋機構包括第二氣缸222、第二連接件232、第二螺旋微調整器242和第二擋針252。上述第一氣缸221和第二氣缸222固定在地板上，第一螺旋微調整器241位於第一氣缸221的上端,第二螺旋微調整器242位於第二氣缸222的上端,第一氣缸221和第二氣缸222將分別推動第一螺旋微調整器241和第二螺旋微調整器242進行上下運動。上述第一螺旋微調整器241和第一擋針251之間通過第一連接件231連接，同理第二螺旋微調整器242和第二擋針之252間通過第二連接件232連接，兩個螺旋微調整器可以帶動兩者對應的擋針做前後位置的微調。所述第一擋針251和第二擋針252之間的距離小於待測球體直徑的I?1.5倍，優選地，第一擋針251和第二擋針252之間的距離為一個待測球體的直徑。該節拍控制結構在工作時，第二擋針252先升起擋住待測球體，接著第一擋針251升起，由於兩擋針之間的距離為一個待測球體的直徑，因此第一擋針251升起後將緊密貼合待測球體，同時第一擋針251將阻擋後方從自動上料機I進入節拍控制機構2的下一個待測球體。然後第二擋針252下降，待測球體被釋放，釋放後第二擋針252再次升起，第一擋針251下降釋放下一個待測球體到第二擋針252之前，待測球體到位後第一擋針251再次升起，如此反覆實現待測球體的按節拍控制釋放。將第一擋針251和第二擋針252之間的距離設計為待測球體直徑的I?1.5倍，該距離可有效保證每次進入兩個擋針之間的待測球體有且僅有一個，以實現控制節拍的目的。其中第一凹槽為U型、V型、梯形等多種形狀中的一種，本實用新型實施例優選為V型凹槽，因為V型凹槽與待測球體的接觸面積最小，動力及慣性的損失亦為最小。而U型槽、梯形槽在不影響本實用新型檢測結果的前提下亦可採用，因此本實用新型對於第一凹槽的形狀不做特殊限定。
[0043]上述展成機構如圖3和圖4所不，由氣源、若干氣嘴、一個第二凹槽31、第三氣缸32、一個Z型連接件33、一個位置調節器34以及一個擋板35組成。其中氣嘴與氣源相連且開設於上述第二凹槽31上。氣嘴又包括底部氣嘴361和側壁氣嘴362，所述底部氣嘴361開設在上述第二凹槽31的底部，氣源開啟後可垂直向上噴射氣體；而側壁氣嘴362開設於上述第二凹槽31的兩側槽壁上，該側壁氣嘴362的軸心與第二凹槽31構成10?80°的夾角，保證氣流能夠吹到待測球體。上述底部氣嘴361和和側壁氣嘴362配合使待測球體能夠在上述擋板35前做原位的旋轉運動，實現球面的展成。所述位置調節器34固定在地板上，位置調節器34的輸出端與上述第三氣缸32連接，該第三氣缸32通過上述Z型連接件33與擋板35連接並帶動擋板35做上下運動，進而控制不同尺寸的球體與氣嘴之間的位置關係。所述V型擋板35位垂直於所述第二凹槽31內。展成機構中的第二凹槽31由節拍控制機構2中的第一凹槽21延伸而來。上述第二凹槽優選為V型槽，因為待測球體需在該第二凹槽內做原位的旋轉運動，V型槽與待測球體之間的接觸面最小，阻力最小，最不易妨礙待測球體的原位旋轉。同樣的，上述擋板優選為配合第二凹槽形狀的擋板，因此擋板優選為V型擋板。
[0044]如圖5和圖6所示，所述視覺機構4包括若干光源設備和一個錐形罩面41。該錐形罩面41位於上述展成機構3的上方，待測球體的展成均在該錐形罩面41內實現，光源設備安裝於錐形罩面41內部。錐形罩面41上根據視覺效果的位置開設有多個檢測孔，使視覺系統能夠檢測到待測球體的表面。上述視覺系統還包括相機43、鏡頭、用於固定相機43的龍門架42以及數據處理機構。上述相機43的數量與上述檢測孔的數量一致。本實用新型實施例優選相機的數量為3個，包括第一相機431、第二相機432和第三相機433，且第一相機431和第二相機432、第二相機432和第三光相機433之間的角度均優選為60°，實現如圖4所示的球冠部分表面的拍攝。
[0045]如圖7和圖8所示，上述分揀系統5包括擺動氣缸51、擺片54、分料導軌52和料盒53。其中擺片54位於分料導軌52的入口處，擺動氣缸51固定在地板上，擺動氣缸51的輸出端穿過上述分料導軌52的底面與擺片54連接。上述料盒53位於分料導軌52的出口處，料盒53數量與分料導軌52的出口數量一致。本實用新型實施例優選倒Y型的分料導軌，該分料導軌52的入口處由擺片54阻擋，擺片54後分料導軌分52為兩軌，一條為合格球體的導出軌，另一條為不合格球體的導出軌，球體根據檢測結果進入對應的軌道並最終進入對應的料盒。
[0046]如圖9所示，本實用新型在檢測球體表面質量時，分為以下幾個步驟:
[0047]S1、設置功能參數
[0048]包括設置擋針位置、氣體壓力、擋片位置、視覺參數等；
[0049]S2、啟動自動上料機
[0050]待測球體通過自動上料機送達節拍控制機構；
[0051]S3、節拍控制機構控制待測球體--進入展成機構
[0052]第二氣缸運動，第二擋針升起，待測球體被第二擋針阻攔後，第一氣缸運動使第一擋針升起，第二擋針下降釋放待測球體，待測球體依靠自身重力進入展成機構；
[0053]S4、展成機構將待測球體表面展成
[0054]第三氣缸運動，擋板下降阻擋待測球體繼續前進，並使其位於展成機構內的檢測位置。氣源開啟，底部氣嘴和側壁氣嘴吹氣，待測球體在原位做旋轉運動；
[0055]S5、視覺系統採集圖像並進行處理
[0056]相機對待測球體表面進行拍攝，由於待測球體做原位旋轉運動，因此相機可以採集到待測球體整體表面的圖像，視覺系統內的數據處理機構對採集到的圖像進行分析，判斷待測球體表面質量是否達到工藝要求；
[0057]S6、圖像米集完成後，待測球體繼續向如運動
[0058]採集完成後，第三氣缸運動，擋板向上收回，待測球體在側壁氣嘴的氣流的作用下繼續向前運動；
[0059]S7、擺片分料
[0060]對待測球體表面圖像數據分析完成後，根據判斷結果決定是否需要啟動擺動氣缸。當待測球體表面質量滿足工藝要求時，擺動氣缸不動，擺片擋住不合格品的分料導軌入口 ；當待測球體表面質量不滿足工藝要求時，擺動氣缸啟動，擺片擋住合格品的分料導軌入口。
[0061]本實用新型公開了一種傳感器密封保護盒，與現有技術相比，本實用新型具有以下優點:
[0062](I)送料節拍可控制，降低待測球體之間的幹擾，保證每次檢測時僅有一待測球體通過；
[0063](2)送氣使待測球體做原位旋轉運動，確保球體展成全面完整，提高檢測的精確度；
[0064](3)對不同待測球體的尺寸大小具有較強的適應性；
[0065](4)整個檢測過程不會對待測球體產生損耗；
[0066](5)檢測過程全自動化，降低對作業人員的要求，提高檢測精度和準確度。
[0067]對於本領域技術人員而言，顯然本實用新型不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本實用新型的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本實用新型的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本實用新型內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。
[0068]此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
【權利要求】
1.一種球體表面質量檢測裝置，其特徵在於:所述球體表面質量檢測裝置包括自動上料機、節拍控制機構、展成機構、視覺系統、分揀系統，所述節拍控制機構位於自動上料機的末端和展成機構之前，控制待測球體逐一進入所述展成機構，所述節拍控制機構包括兩組阻擋機構，所述兩組阻擋機構輪流活動控制待測球體的前進和移動。
2.根據權利要求1所述球體表面質量檢測裝置，其特徵在於:所述節拍控制機構由第一阻擋機構和第二阻擋機構以及一個第一凹槽組成，所述第一阻擋機構包括第一氣缸、第一連接件、第一螺旋微調整器和第一擋針，所述第二阻擋機構包括第二氣缸、第二連接件、第二螺旋微調整器和第二擋針，其中所述第一、第二氣缸固定在地板上，所述第一、第二螺旋微調整器分別連接於所述第一、第二氣缸的上端，所述第一、第二螺旋微調整器和所述第一、第二擋針分別通過所述第一、第二連接件連接。
3.根據權利要求2所述球體表面質量檢測裝置，其特徵在於:所述第一擋針和第二擋針之間的距離為待測球體直徑的I?1.5倍。
4.根據權利要求1所述球體表面質量檢測裝置，其特徵在於:所述自動上料機的輸出導軌為V型，且該輸出導軌具有1°?5。的傾斜。
5.根據權利要求1所述球體表面質量檢測裝置，其特徵在於:所述展成機構由氣源、若干氣嘴、一個第二凹槽、第三氣缸、一個Z型連接件、一個位置調節器以及一個擋板組成，其中所述氣嘴與所述氣源相連且開設於所述第二凹槽上，所述位置調節器固定在地板上，位置調節器的輸出端與所述第三氣缸連接，所述第三氣缸通過所述Z型連接件與所述擋板連接並帶動擋板做上下運動，所述擋板位垂直於所述第二凹槽內。
6.根據權利要求5所述球體表面質量檢測裝置，其特徵在於:所述氣嘴包括底部氣嘴和側壁氣嘴，所述底部氣嘴開設在所述第二凹槽的底部，所述側壁氣嘴開設在第二凹槽的兩側槽壁上，且所述側壁氣嘴的軸心與所述第二凹槽構成10?80°的夾角。
7.根據權利要求1所述球體表面質量檢測裝置，其特徵在於:所述視覺系統包括若干光源設備和一個錐形罩面，所述錐形罩面位於所述展成機構的上方，所述光源設備安裝在所述錐形罩面的內部，所述錐形罩面上根據視覺效果的位置開設有多個檢測孔。
8.根據權利要求7所述球體表面質量檢測裝置，其特徵在於:所述視覺系統進一步包括相機、鏡頭、用於固定相機的龍門架以及數據處理機構，所述相機角度可調整，所述相機數量和所述檢測孔的數量一致。
9.根據權利要求8所述球體表面質量檢測裝置，其特徵在於:所述相機數量為3個，包括:第一相機、第二相機和第三相機，所述第一相機和第二相機、第二相機和第三相機之間的角度均為60°。
10.根據權利要求1所述球體表面質量檢測裝置，其特徵在於:所述分揀系統包括擺動氣缸、擺片、分料導軌和料盒，所述擺片位於分料導軌的入口處，所述擺動氣缸固定在地板上，擺動氣缸的輸出端穿過所述分料導軌與所述擺片連接，所述料盒位於所述分料導軌的出口處，料盒數量與分料導軌的出口數量一致。
【文檔編號】B07C5/342GK203917192SQ201420297063
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月5日 優先權日:2014年6月5日
【發明者】潘明強, 孫立寧, 厲茂海, 劉吉柱, 王陽俊, 陳濤, 陳立國, 胡明銳 申請人:蘇州大學