一种基于机器视觉的轴承检测分拣装置.pdf

本发明公开了一种基于机器视觉的轴承检测分拣装置，包括进料机构、检测机构和分拣机构，待检测工件依序经过进料机构、检测机构和分拣机构，进料机构向检测机构输送待检测工件，检测机构采用机器视觉的方式对该待检测工件进行检测，分拣机构根据检测机构的检测信号对相应的待检测工件进行分拣；检测机构包括支撑盘、送料转盘、伺服电机、第一展开盘、第一伺服电机、第一检测相机、翻转机构、第二展开盘、第二伺服电机和第二检测相机；翻转机构包括推杆、托盘和翻转通道。本发明采用机器视觉的方式对轴承的表面缺陷进行检测，实现轴承表面完全视觉覆盖，以保证检测准确性，采用可连续检测的转盘式结构，提高检测效率。

权利要求书
1.  一种基于机器视觉的轴承检测分拣装置，包括进料机构(1)、检测机构(2)和 分拣机构(3)，待检测工件依序经过进料机构(1)、检测机构(2)和分拣机构(3)， 进料机构(1)向检测机构(2)输送待检测工件，检测机构(2)采用机器视觉的方式对 该待检测工件进行检测，分拣机构(3)根据检测机构(2)的检测信号对相应的待检测工 件进行分拣；其特征在于：
检测机构(2)包括支撑盘(4)、送料转盘(5)、伺服电机(6)、第一展开盘(7)、 第一伺服电机(8)、第一检测相机(9)、翻转机构(10)、第二展开盘(11)、第二伺 服电机(12)和第二检测相机(13)；
伺服电机(6)驱动送料转盘(5)在支撑盘(4)上转动，送料转盘(5)上的外缘设 有若干等间距分布的工件容置槽(14)，支撑盘(4)上设有与所述工件容置槽(14)相 对应的第一展开孔(15)、翻转孔(16)和第二展开孔(17)；
第一伺服电机(8)驱动第一展开盘(7)在第一展开孔(15)内转动，第二伺服电机 (12)驱动第二展开盘(11)在第三展开孔内转动，第一检测相机(9)与第一展开盘(7) 相对应，第二检测相机(13)与第二展开盘(11)相对应；
翻转机构(10)包括推杆(18)、托盘(19)和翻转通道(20)，推杆(18)驱动托 盘(19)在翻转孔(16)内上下运动，翻转通道(20)的上端进口位于翻转孔(16)的上 方，翻转通道(20)的下端出口位于与翻转孔(16)相邻的所述工件容置槽(14)的上方， 待检测工件通过该翻转机构(10)实现从一个工件容置槽(14)移位至另一工件容置槽(14) 同时实现上下两面翻转。

2.  根据权利要求1所述的基于机器视觉的轴承检测分拣装置，其特征在于：所述翻转 孔(16)的上方设有柱筒(21)，柱筒(21)的上端与所述翻转通道(20)的上端进口相 接，所述推杆(18)由气缸(22)驱动，所述推杆(18)带动所述托盘(19)在该柱筒(21) 内上下运动。

3.  根据权利要求1所述的基于机器视觉的轴承检测分拣装置，其特征在于：所述送 料转盘(5)和所述第二展开盘(11)与所述支撑盘(4)齐平，所述托盘(19)的上端设 有斜面。

4.  根据权利要求1所述的基于机器视觉的轴承检测分拣装置，其特征在于：所述进 料机构(1)包括料桶(23)和设于该料桶(23)内的锥盘(24)，料桶(23)的底盘由 电机驱动转动，料桶(23)的内侧壁设有挡块(25)和出料口(26)，料桶(23)的外侧 壁设有与该出料口(26)相接的送料通道(27)，送料通道(27)的另一端与所述送料转 盘(5)上的工件容置槽(14)相接。

5.  根据权利要求1所述的基于机器视觉的轴承检测分拣装置，其特征在于：所述送 料转盘(5)上的工件容置槽(14)为圆形开口槽，所述工件容置槽(14)的开口部为1/4～ 1/2圆周，所述第一检测相机(9)和所述第二检测相机(13)分别对应于所述工件容置槽 (14)的开口部。

6.  根据权利要求5所述的基于机器视觉的轴承检测分拣装置，其特征在于：所述第 一检测相机(9)和所述第二检测相机(13)呈斜向设置，其斜向拍摄角度为30°～60°。

7.  根据权利要求1所述的基于机器视觉的轴承检测分拣装置，其特征在于：所述工 件容置槽(14)的内壁为从上至下向内倾斜的斜壁。

8.  根据权利要求1所述的基于机器视觉的轴承检测分拣装置，其特征在于：所述支 撑盘(4)还设有与所述工件容置槽(14)相对应的分拣孔(28)，分拣孔(28)通过分 拣滑道(29)与所述分拣机构(3)连接。

9.  根据权利要求8所述的基于机器视觉的轴承检测分拣装置，其特征在于：所述分 拣机构(3)包括设置于所述分拣滑道(29)上的拨块(30)和位于该拨块(30)下方的 分料通道(31)。

说明书一种基于机器视觉的轴承检测分拣装置
技术领域
本发明属于轴承表面缺陷检测分拣设备技术领域，具体涉及一种基于机器视觉的轴承 检测分拣装置。
背景技术
在轴承的质量检测中，对于轴承表面的缺陷，大多采用人工目视检验法，此种方法收 到人为因素影响很大，难以保证准确性和稳定性，且对于微小的缺陷人眼难以辨别，目前 国内已有对钢球表面缺陷进行自动化检测的设备，如专利公告号CN102658266A公开的一种 基于机器视觉的钢球分拣装置和方法，基于机器视觉的产品表面缺陷与尺寸检测方法以其 非接触性、实时性、灵活性和精确性等特点可以有效地解决这些问题。另外，这种方法不 但可以获取被测物体的表面特征与尺寸参数，还可以根据检测结果及时给出反馈信息，由 此做出控制决策，控制后续执行机构的操作，从而实现整个过程的自动化运行，提高企业 的生产效率。基于机器视觉进行图像处理的软件已经较为成熟，然而目前还未研发出用于 检测轴承表面缺陷的自动化检测设备，其主要技术瓶颈是针对轴承表面完全视觉覆盖的机 械结构设计，轴承主要有外圈、内圈、若干钢球、钢球保持架和两侧面的防尘盖构成，轴 承表面缺陷的检测主要包括外圈外壁、内圈内壁和两侧防尘盖的表面缺陷检测，由于轴承 具有两个相对面，因而很难同时保证轴承表面完全视觉覆盖和检测效率。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于机器视觉的轴承检测分拣装 置，采用机器视觉的方式对轴承的表面缺陷进行检测，实现轴承表面完全视觉覆盖，以保 证检测准确性，采用可连续检测的转盘式结构，提高检测效率。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于机器视觉的轴承检测分拣装置，包括进料机构、检测机构和分拣机构，待检 测工件依序经过进料机构、检测机构和分拣机构，进料机构向检测机构输送待检测工件， 检测机构采用机器视觉的方式对该待检测工件进行检测，分拣机构根据检测机构的检测信 号对相应的待检测工件进行分拣；所述检测机构包括支撑盘、送料转盘、伺服电机、第一 展开盘、第一伺服电机、第一检测相机、翻转机构、第二展开盘、第二伺服电机和第二检 测相机；伺服电机驱动送料转盘在支撑盘上转动，送料转盘上的外缘设有若干等间距分布 的工件容置槽，支撑盘上设有与所述工件容置槽相对应的第一展开孔、翻转孔和第二展开 孔；第一伺服电机驱动第一展开盘在第一展开孔内转动，第二伺服电机驱动第二展开盘在 第三展开孔内转动，第一检测相机与第一展开盘相对应，第二检测相机与第二展开盘相对 应；翻转机构包括推杆、托盘和翻转通道，推杆驱动托盘在翻转孔内上下运动，翻转通道 的上端进口位于翻转孔的上方，翻转通道的下端出口位于与翻转孔相邻的所述工件容置槽 的上方，待检测工件通过该翻转机构实现从一个工件容置槽移位至另一工件容置槽同时实 现上下两面翻转。
其中，所述翻转孔的上方设有柱筒，柱筒的上端与所述翻转通道的上端进口相接，所 述推杆由气缸驱动，所述推杆带动所述托盘在该柱筒内上下运动。所述送料转盘和所述第 二展开盘与所述支撑盘齐平，所述托盘的上端设有斜面。所述进料机构包括料桶和设于该 料桶内的锥盘，料桶的底盘由电机驱动转动，料桶的内侧壁设有挡块和出料口，料桶的外 侧壁设有与该出料口相接的送料通道，送料通道的另一端与所述送料转盘上的工件容置槽 相接。所述送料转盘上的工件容置槽为圆形开口槽，所述工件容置槽的开口部为1/4～1/2 圆周，优选为1/3圆周，所述第一检测相机和所述第二检测相机分别对应于所述工件容置 槽的开口部。所述第一检测相机和所述第二检测相机呈斜向设置，其斜向拍摄角度为 30°～60°，优选为45°。所述工件容置槽的内壁为从上至下向内倾斜的斜壁。
其中，所述支撑盘还设有与所述工件容置槽相对应的分拣孔，分拣孔通过分拣滑道与 所述分拣机构连接。所述分拣机构包括设置于所述分拣滑道上的拨块和位于该拨块下方的 分料通道。
采用上述技术方案后，本发明和现有技术相比所具有的优点是：
本发明所述的一种基于机器视觉的轴承检测分拣装置，轴承工件由进料机构依序送入 检测机构的送料转盘的工件容置槽内，送料转盘在伺服电机的驱动下步进式转动，使得轴 承工件可以逐个地进入送料转盘上的工件容置槽内，随着送料转盘的转动，轴承工件依序 经过第一检测工位、翻转工位和第二检测工位；第一检测工位即第一展开孔所处的位置， 当送料转盘暂停转动时，第一展开孔内的第一展开盘在第一伺服电机的驱动下转动并带动 第一展开盘上的轴承工件随之转动，使得第一检测相机可以摄取到轴承工件上表面的完整 图像，优选地第一展开盘在第一伺服电机的驱动下进行步进式转动，以便于第一检测相机 可以静态获取轴承工件的图像，使得图像更清晰；翻转工位即翻转孔所处的位置，当送料 转盘暂停转动时，翻转孔内的托盘在推杆的驱动下向上运动并带动托盘上的轴承工件随之 上移，轴承工件从翻转通道的上端进口进入，并从翻转通道的下端出口滑出，翻转通道为 接近180°的弧形通道，其作用是将待检测工件从一个工件容置槽移位至另一工件容置槽 同时实现上下两面翻转，然后推杆再驱动托盘下移复位；第二检测工位即第二展开孔所处 的位置，其结构和工作原理与第一检测工位相同，作用是摄取轴承工件翻面后的上表面的 完整图像。第一检测工位和第二检测工位所获取到的图像传送至计算机，由计算机进行图 像处理并判断该轴承工件是否合格，最后由分拣机构根据该检测信号对相应的轴承工件进 行分拣。本轴承检测分拣装置采用机器视觉的方式对轴承的表面缺陷进行自动化检测，实 现轴承表面完全视觉覆盖，以保证检测准确性，采用可连续检测的转盘式结构，提高检测 效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明所述检测机构的结构示意图；
图3为本发明的立体结构示意图；
图4为本发明的另一立体结构示意图；
图5为本发明所述送料转盘的结构示意图；
图6为本发明所述支撑盘的结构示意图；
图7为本发明所述分拣机构的结构示意图。
图中：1、进料机构；2、检测机构；3、分拣机构；4、支撑盘；5、送料转盘；6、伺 服电机；7、第一展开盘；8、第一伺服电机；9、第一检测相机；10、翻转机构；11、第 二展开盘；12、第二伺服电机；13、第二检测相机；14、工件容置槽；15、第一展开孔； 16、翻转孔；17、第二展开孔；18、推杆；19、托盘；20、翻转通道；21、柱筒；22、气 缸；23、料桶；24、锥盘；25、挡块；26、出料口；27、送料通道；28、分拣孔；29、分 拣滑道；30、拨块；31、分料通道；32、第一检测工位；33、翻转工位；34、第二检测工 位；35、分拣工位。
具体实施方式
以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。
参见图1-图7，一种基于机器视觉的轴承检测分拣装置，包括进料机构1、检测机构 2和分拣机构3，待检测工件依序经过进料机构1、检测机构2和分拣机构3，进料机构1 向检测机构2输送待检测工件，检测机构2采用机器视觉的方式对该待检测工件进行检测， 分拣机构3根据检测机构2的检测信号对相应的待检测工件进行分拣。
进料机构1包括料桶23和设于该料桶23内的锥盘24，料桶23的底盘由电机驱动转 动，料桶23的内侧壁设有挡块25和出料口26，料桶23的外侧壁设有与该出料口26相接 的送料通道27。轴承工件放入料桶23内后在自身重力作用下沿着锥盘24的锥面滑落至料 桶23的周边，轴承工件随着料桶23底盘转动，在料桶23侧壁上的挡块25的限位作用下 依序从出料口26滑出，逐个地进入到送料通道27内。该进料机构1与震动式上料机构相 比，送料平稳且效率高，可避免对轴承表面造成损伤。
检测机构2包括支撑盘4、送料转盘5、伺服电机6、第一展开盘7、第一伺服电机8、 第一检测相机9、翻转机构10、第二展开盘11、第二伺服电机12和第二检测相机13。伺 服电机6驱动送料转盘5在支撑盘4上转动，送料转盘5上的外缘设有若干等间距分布的 工件容置槽14。轴承工件从送料通道27依次进入送料转盘5的工件容置槽14内，送料转 盘5在伺服电机6的驱动下步进式转动，使得轴承工件可以逐个地进入送料转盘5上的工 件容置槽14内，本实施例中送料转盘5两相邻工件容置槽14间的间距角与伺服电机6的 步距角相等，送料转盘5每转动一次便从送料通道27上带走一个轴承工件。所述工件容 置槽14的内壁为从上至下向内倾斜的斜壁，使得轴承工件进入工件容置槽14内时可在斜 壁的导向作用下水平放置。
送料转盘5上的工件容置槽14为圆形开口槽，工件容置槽14开设开口部的作用是便 于检测相机通过该开口部摄取轴承工件外圈的表面图像，该开口部不应超过工件容置槽14 的1/2圆周，否则送料转盘5在转动时轴承工件会掉出工件容置槽14，而该开口部也不应 过小，否则不便于检测相机摄取图像，因此工件容置槽14的开口部为1/4～1/2圆周，优 选为1/3圆周。
支撑盘4上设有与所述工件容置槽14相对应的第一展开孔15、翻转孔16、第二展开 孔17和分拣孔28；第一展开孔15、翻转孔16、第二展开孔17和分拣孔28沿着送料转盘 5的转动方向依序设置。第一伺服电机8驱动第一展开盘7在第一展开孔15内转动，第二 伺服电机12驱动第二展开盘11在第三展开孔内转动，第一检测相机9与第一展开盘7相 对应，第二检测相机13与第二展开盘11相对应。送料转盘5和第二展开盘11与所述支 撑盘4齐平，使得轴承工件在送料转盘5的带动下可以无阻碍地进入或滑出送料转盘5和 第二展开盘11。
随着送料转盘5的转动，轴承工件依序经过第一检测工位32、翻转工位33、第二检 测工位34和分拣工位35。
第一检测工位32即第一展开孔15所处的位置，当送料转盘5暂停转动时，第一展开 孔15内的第一展开盘7在第一伺服电机8的驱动下转动并带动第一展开盘7上的轴承工 件随之转动，使得第一检测相机9可以摄取到轴承工件上表面的完整图像，优选地第一展 开盘7在第一伺服电机8的驱动下进行步进式转动，以便于第一检测相机9可以静态获取 轴承工件的图像，使得图像更清晰，本实施例中，第一展开盘7的转动角度为120°，其 与工件容置槽14的开口部相匹配，每转动一次的间隙时间第一检测相机9摄取一幅图像， 即第一展开盘7转动三次便可摄取到轴承工件外圈、内圈及上表面的完全图像，当然为保 证准确率可减小第一展开盘7的转动角度，增加第一检测相机9摄取图像的次数，还可以 同时设置两个检测相机来摄取图像。第一检测相机9呈斜向设置并且与工件容置槽14的 开口部相对，其斜向拍摄角度为30°～60°，优选为45°，该拍摄角度下所摄取到的图 像信息透视变形的影响较小。
翻转工位33即翻转孔16所处的位置，翻转机构10包括推杆18、托盘19和翻转通道 20，推杆18驱动托盘19在翻转孔16内上下运动，翻转通道20的上端进口位于翻转孔16 的上方，翻转通道20的下端出口位于与翻转孔16相邻的所述工件容置槽14的上方，待 检测工件通过该翻转机构10实现从一个工件容置槽14移位至另一工件容置槽14同时实 现上下两面翻转。翻转孔16的上方设有柱筒21，柱筒21的上端与翻转通道20的上端进 口相接，推杆18由气缸22驱动，推杆18带动所述托盘19在该柱筒21内上下运动。托 盘19的上端设有斜面，当托盘19位于柱筒21的上端时便于轴承工件沿着该斜面滑落至 翻转通道20的进口端。当送料转盘5暂停转动时，翻转孔16内的托盘19在推杆18的驱 动下向上运动并带动托盘19上的轴承工件随之上移，轴承工件从翻转通道20的上端进口 进入，并从翻转通道20的下端出口滑出，翻转通道20为接近180°的弧形通道，其作用 是将待检测工件从一个工件容置槽14移位至另一工件容置槽14同时实现上下两面翻转， 然后推杆18再驱动托盘19下移复位。
第二检测工位34即第二展开孔17所处的位置，其结构和工作原理与第一检测工位32 相同，这里不再赘述，其作用是摄取轴承工件翻面后的上表面的完整图像。第一检测工位 32和第二检测工位34所获取到的图像传送至计算机，由计算机进行图像处理并判断该轴 承工件是否合格，最后由分拣机构3根据该检测信号对相应的轴承工件进行分拣。
分拣工位35即分拣孔28所处的位置，分拣孔28通过分拣滑道29与分拣机构3连接。 分拣机构3包括设置于分拣滑道29上的拨块30和位于该拨块30下方的分料通道31，轴 承工件从分拣孔28处掉落至分拣滑道29内，拨块30根据检测信号在分拣滑道29上左右 摆动，使得轴承工件仅能从拨块30左侧或右侧的粉料通道滑出，从而实现轴承工件的分 拣。本轴承检测分拣装置采用机器视觉的方式对轴承的表面缺陷进行自动化检测，实现轴 承表面完全视觉覆盖，以保证检测准确性，采用可连续检测的转盘式结构，提高检测效率。
以上所述实施例并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，在本发明的精神 和原则之内对其中部分技术特征进行等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。