[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

说明书

技术领域

本发明涉及球体表面缺陷自动检测，特别是涉及一种基于机器视觉的小球表面缺陷自动检测方法及设备。 

背景技术

滚珠轴承是应用及其广泛的通用机械产品，其中滚珠为球体，其需求量极大，而其表面质量直接影响轴承质量。我国轴承滚珠生产企业基本上都是采用人工目检法对球体表面质量进行检测，即人手拨动平铲中的球体并在散光灯下用眼睛(或借助于低倍放大镜)观察其表面，发现缺陷钢球后由人工挑剔出来。人的眼睛在灯光下观察极易疲劳，特别是抛光钢球表面高反光刺激眼睛，同时操作者用手工拨动的方法也无法保证球体的整个表面完全被观察到。随着无损探伤技术、电子技术和计算机技术的发展，逐渐出现了钢球涡流检测、视觉检测等技术。钢球涡流检测机从捷克进口，该设备采用涡流探伤技术对钢球表面裂纹等缺陷进行检测，采用成型轮使被测钢球逐个子午线翻滚。该产品进口价格高昂，适用范围为中大型钢球，且易引起缺陷漏检。 

专利号为ZL 200310109912.4的中国发明专利公开了一种钢球表面缺陷检测方法，该方法是利用一个旋转的圆盘为进给盘，其上靠外圆均匀分布一圈通孔，被测钢球由进料机构逐个送入进给转盘上的第一孔中，其下方有展开托盘托住被测钢球，进给转盘及其孔中的被测钢球浸在煤油中，进给转盘按节奏转动，展开托盘作偏心旋转而带动钢球在孔内转动，正上方的CCD相机采集几个相邻孔中的被测钢球面的信息，由计算机识别钢球的表面放大图像并判别钢球表面质量，将不合格钢球手动控制送入废料仓。由于该方法中钢球是逐个上料，一次只能进一个钢球，被测钢球只在采集图像上单列占据对角线位置，使这种方法和设备的检测效率受限制，不适合检测小型钢球(如直径3mm以下)；该方法需要用煤油为工作介质，对钢球自身存在一定程度的污损，以及产生对钢球表面进行清洗的后续程序，需经常更换煤油介质，增加流程步骤和成本。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术中存在的不足之处，提供一种基于机器视觉、成批上料和摄取球面图像、适应3mm以下小球表面检测和检测效率高的球面缺陷自动检测方法。 

本发明的另一目的在于提供实施上述方法的设备。 

本发明目的通过以下技术方案实现： 

一种基于机器视觉的小球表面缺陷自动检测设备，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PLC(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；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PLC连接； 

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PLC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PLC连接，PLC与计算机信号连接。 

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PLC连接，PLC与计算机信号连接。 

所述的负压抽吸器为真空泵或吸尘器。