[发明专利]一种基于机器视觉的小球表面缺陷自动检测方法及设备

权利要求书

1.一种基于机器视觉的小球表面缺陷自动检测设备，其特征在于，包括小球自动分布装置、摄像装置、自动下料装置和小球自动翻滚装置；小球自动翻滚装置通过传送机构在小球自动分布装置、摄像装置和自动下料装置之间自动循环流转，传送机构与可编程逻辑控制器连接；

小球自动分布装置包括料斗、栅栏、料道、隔料板、隔料板运动控制装置和上料板；料斗底部通过栅栏与料道连接，料道中设有多个通孔形成的阵列，每一通孔的直径大于被检测小球的直径，使小球顺利通过；料道通过隔料板与上料板连接，隔料板和上料板上都设有与料道中的通孔阵列相应的通孔；该相应的通孔是指隔料板和上料板上的通孔与料道中的通孔的尺寸、数量完全相同；隔料板活动连接在料道与上料板之间，能接通或断开料道与上料板的阵列通孔连接；隔料板由控制装置驱动往复位移，或利用隔料杆径向针齿在隔料板通孔面积内出入；控制装置与可编程逻辑控制器连接；

小球自动翻滚装置由上型板、下型板和型座构成；上型板中分布有与上料板相同的阵列通孔，下表面设有可嵌装下型板的凹槽；下型板上部开有直槽，直槽数量等于上型板点阵圆孔的列数，槽宽等于上型板点阵圆孔直径，每一直槽的一侧槽壁高度小于被检测小球半径，另一槽壁大于被检测小球半径；上型板固装在型座上，下型板通过型座嵌装在上型板下面，上型板的点阵圆孔对齐下型板的直槽，在检测工位下型板由固定在该工位的往复运动驱动机构带动沿上型板凹槽作直线往复滑动，孔底缘、槽底面和槽壁带动被测小球作不同方向旋转，实现小球多向自动翻滚；往复运动驱动机构与可编程逻辑控制器连接；

摄像装置包括计算机、光源和相机，相机与计算机信号连接；光源位于检测型块的上型板(8)的上方，相机位于光源上方；

自动下料装置包括剔除装置和下料机构，剔除装置位于下料机构上方；剔除装置为负压剔除装置或磁吸式剔除装置；下料机构包括下料槽和第三往复机构，第三往复机构固定安装在下料工位，驱动下型板滑动，倾斜安装的下料槽位于上型板下方，承接由下型板移出上型板而带出的所有小球；第三往复机构与可编程逻辑控制器连接，可编程逻辑控制器与计算机信号连接。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的小球表面缺陷自动检测设备，其特征在于，所述的负压剔除装置由管接头座板、活板、管接头和软管以及第一往复机构组成，管接头座板固定安装在上型板上方，活板、管接头和软管的数量与上型板中通孔数量相同，并与上型板中的通孔阵列尺寸对应；活板在管接头座板中滑动，起遮断和连通吸头座板通孔的作用；活板由第一往复机构驱动；软管与负压抽吸器相连；被遮断孔中的球不动，被连同孔中的球被吸出；第一往复机构与可编程逻辑控制器连接，可编程逻辑控制器与计算机信号连接。

3.根据权利要求2所述的基于机器视觉的小球表面缺陷自动检测设备，其特征在于，所述的负压抽吸器为真空泵或吸尘器。

4.根据权利要求1所述的基于机器视觉的小球表面缺陷自动检测设备，其特征在于，所述的磁吸式剔除装置由磁吸头座板、磁吸头座、磁吸头、刷盘以及往复驱动机构组成，磁吸头座板固定安装在上型板上方，磁吸头座和磁吸头的数量与上型板中通孔数量相同，并与上型板的通孔位置对齐；磁吸头座为微型气缸或油缸或电磁铁，磁吸头为活塞或可动电磁铁芯柱，可上下伸缩，向下伸进上型板的孔中吸住钢球；刷盘由第二往复机构驱动，当小球被吸出孔外，第二往复机构驱动刷盘前行，收集被吸出的小球；磁吸头和第二往复机构与可编程逻辑控制器连接，可编程逻辑控制器与计算机信号连接。

5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的小球表面缺陷自动检测设备，其特征在于，所述隔料板的厚度等于小球的直径。

6.应用权利要求1所述设备的基于机器视觉的小球表面缺陷自动检测方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)被检测小球成批倒入料斗，经底部栅栏自动落入料道，直径大于栅栏的栅槽宽度的小球被阻挡，从而实现球体大小自动分级；料道中有阵列通孔，小球经这些通孔落入隔料板的阵列通孔中；

(2)通过隔料板的作用接通与断开料道与上料板的阵列通孔，支承与释放小球；一层小球从隔料板阵列通孔经上料板阵列通孔掉入小球自动翻滚装置上型板的阵列孔中，每孔中落有一个小球，实现小球的自动上料和自动阵列分布；

(3)工位传送机构自动将小球自动翻滚装置送至摄像装置处，固定安装在此工位的往复驱动机构驱动下型板相对上型板滑动，上型板的圆孔底缘和下型板的直槽底面、槽侧壁共同带动阵列检测空间中的各个被检测小球多向翻滚，使相机捕获不断变换的球面图像；

(4)小球图像传入计算机，经图像分析识别，判断球面有无缺陷，对有缺陷小球进行行列定位，并将信息发送给剔除装置；

(5)工位传送机构自动将小球自动翻滚装置送至自动下料工位，经剔除装置剔除缺陷小球后，第三往复机构驱动下型板相对上型板移动，无缺陷的小球被带出上型板之外，落入下料槽下料。