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圓錐軸承滾子表面疵病檢測裝置及方法
【專利摘要】圓錐軸承滾子表面疵病檢測裝置及方法屬于光電檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，目的在于解決人工檢測不準(zhǔn)確、對人眼造成損傷、檢測效率低和成本高的問題。本發(fā)明的進(jìn)料斗設(shè)置在料道的入口端，設(shè)置在靠近料道出口端上方的撥盤間歇撥動圓錐軸承滾子；檢測臺入口端與料道的出口端連接，檢測臺出口端設(shè)置有摩擦輪，摩擦輪與檢測臺出口端的圓錐軸承滾子配合，摩擦輪通過擋板與傳送帶連接；檢測臺出口端正上方有CCD相機(jī)，CCD相機(jī)與被檢測圓錐軸承滾子之間設(shè)置有光源，傳送帶上與擋板連接的一端設(shè)置有彈射裝置。本發(fā)明的方法通過CCD相機(jī)實(shí)時(shí)采集被檢測圓錐軸承滾子表面圖像，并傳輸至工控機(jī)，判斷是否有疵病，并通過工控機(jī)控制彈射裝置彈出有疵病的圓錐軸承滾子。
【專利說明】圓錐軸承滾子表面疵病檢測裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光電檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種圓錐軸承滾子表面疵病檢測裝置及 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 對于滾動軸承而言，由于軸承滾子在工作時(shí)是滾動的，因此其表面質(zhì)量直接決定 了軸承的工作性能，甚至是使用壽命。在軸承滾子的加工過程中，由于加工設(shè)備和原材料等 方面的因素，會導(dǎo)致滾子表面產(chǎn)生劃傷、擦傷、雜質(zhì)、小點(diǎn)等微小的表面缺陷，這些缺陷統(tǒng)稱 為滾子的表面疵病。在影響軸承壽命、精度及噪聲等因素中，軸承滾子表面粗糙度占各種影 響因素的50%左右，因此軸承滾子出廠前必須對其進(jìn)行嚴(yán)格的表面疵病檢測，以保證滾子 表面有足夠光滑度，從而提高軸承質(zhì)量。
[0003] GB/T25767-2010滾動軸承圓錐滾子規(guī)定，軸承滾子檢測比例應(yīng)為100%。目前，國 內(nèi)軸承生產(chǎn)廠商還沒有大面積應(yīng)用檢測軸承滾子表面質(zhì)量的設(shè)備，目前存在的檢測方法包 括人工檢測法以及應(yīng)用光電技術(shù)、電磁感應(yīng)技術(shù)或超聲波技術(shù)等方法的無損檢測設(shè)備對軸 承滾子表面疵病進(jìn)行檢測。
[0004] 人工檢測的方法由于人為因素影響很大，存在以下缺點(diǎn)：一是個人判斷標(biāo)準(zhǔn)各有 不同，從而影響檢測的客觀性；二是視覺疲勞等因素會影響檢測的可靠性，從而影響軸承滾 子的檢測質(zhì)量；三是人工檢測法要求人在散光燈下直接觀察近似于鏡面的軸承滾子表面， 對人的視力會造成極大的傷害；四是人工檢測效率低下，需要大量的人工參與，造成了極大 的人力資源浪費(fèi)，導(dǎo)致軸承滾子檢測成本提高。
[0005] 光電檢測技術(shù)是由激光發(fā)射裝置照射軸承滾子表面，產(chǎn)生的反射光被位于同側(cè)的 光敏電阻所接收，如滾子表面有疵病出現(xiàn)，則反射光的強(qiáng)度就會有變化，從而引起光電流的 變化，形成脈沖信號，脈沖的寬度隨缺陷的大小而變化，以此來判斷缺陷的存在與否。這種 檢測方法的缺點(diǎn)是一些細(xì)微的振動或者橫向移動就會對檢測精度有一定影響，不適用于工 廠車間中對滾子進(jìn)行表面疵病的檢測。
[0006] 在電磁感應(yīng)技術(shù)方面，目前應(yīng)用較多的是渦流探傷法，該方法是將軸承滾子置于 交變磁場中，通過其內(nèi)部產(chǎn)生的渦電流的大小及分布情況的變化來識別軸承滾子缺陷，該 方法對軸承滾子表面斑漬等疵病的檢測效果不好，且該方法極易受其他磁場干擾而影響檢 測效果，因此也不適用于工廠車間使用，目前國內(nèi)應(yīng)用該方法的設(shè)備也僅限于實(shí)驗(yàn)室中對 一些高精密軸承滾子進(jìn)行抽樣檢測。
[0007] 在超聲波技術(shù)方面，主要是利用超聲波在不同介質(zhì)、不同界面?zhèn)鞑r(shí)會產(chǎn)生不同 波形的原理進(jìn)行檢測，如果軸承滾子表面有缺陷，則射入軸承滾子內(nèi)部的超聲波會被這些 缺陷反射回來，如其表面無缺陷，則射入的超聲波會到達(dá)軸承滾子底層后才被反射回來，通 過對探頭收集來的反射波進(jìn)行的對比來判斷軸承滾子表面是否存在缺陷，用該方法檢測軸 承滾子表面疵病時(shí)，需要缺陷足夠大或者集中在一起，否則探頭就很難接收到缺陷反射回 來的聲波，且該方法對工廠環(huán)境要求也很高，不適合對軸承滾子表面疵病的檢測。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提出一種圓錐軸承滾子表面疵病檢測裝置及方法，解決現(xiàn)有技 術(shù)存在的人工檢測不準(zhǔn)確、對人眼造成一定損傷、檢測效率低和檢測成本高的問題，實(shí)現(xiàn)在 工廠車間對滾子進(jìn)行表面疵病的檢測。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的圓錐軸承滾子表面疵病檢測裝置包括進(jìn)料斗、料道、撥 盤、(XD相機(jī)、工控機(jī)、光源、摩擦輪、檢測臺、擋板、彈射裝置和傳送帶；
[0010] 所述進(jìn)料斗設(shè)置在所述料道的入口端，所述料道的入口端高于出口端傾斜放置， 所述撥盤設(shè)置在靠近所述料道出口端的上方，通過撥盤間歇撥動圓錐軸承滾子；
[0011] 所述檢測臺入口端與所述料道的出口端連接，檢測臺出口端設(shè)置有摩擦輪，所述 摩擦輪與所述檢測臺出口端的圓錐軸承滾子配合，所述摩擦輪通過擋板與所述傳送帶連 接；所述檢測臺出口端正上方設(shè)置有CCD相機(jī)，所述CCD相機(jī)與被檢測圓錐軸承滾子之間設(shè) 置有光源，所述CCD相機(jī)和光源整體設(shè)置在不透明檢測罩內(nèi)，所述傳送帶上與所述擋板連 接的一端設(shè)置有彈射裝置；
[0012] 所述C⑶相機(jī)采集的圖像傳輸至工控機(jī)，通過工控機(jī)控制彈射裝置彈出有疵病的 圓錐軸承滾子。
[0013] 所述料道為旋轉(zhuǎn)料道，所述旋轉(zhuǎn)料道的半徑與所述圓錐軸承滾子外表面展開面的 半徑相同。
[0014] 所述傳送帶為凹槽傳送帶，所述凹槽傳送帶的凹槽與圓錐軸承滾子相符。
[0015] 所述檢測臺為梯形臺，所述梯形臺上表面的傾斜角與二分之一圓錐軸承滾子的錐 角相同。
[0016] 基于圓錐軸承滾子表面疵病檢測裝置的檢測方法，包括以下步驟：
[0017] 步驟一：將圓錐軸承滾子倒入進(jìn)料斗，使圓錐軸承滾子順序排列并送入旋轉(zhuǎn)料 道；
[0018] 步驟二：撥盤轉(zhuǎn)動1/4圈，將一個圓錐軸承滾子送入到檢測臺上；
[0019] 步驟三：摩擦輪轉(zhuǎn)動帶動檢測臺出口端的被檢測圓錐軸承滾子做展開運(yùn)動，所述 CCD相機(jī)實(shí)時(shí)對做展開運(yùn)動的被檢測圓錐軸承滾子表面進(jìn)行拍攝，并將圖片傳輸?shù)焦た?機(jī)；
[0020] 步驟四：所述工控機(jī)通過圖像處理軟件對步驟三中拍攝得到的圖片進(jìn)行圖像預(yù)處 理和缺陷識別，即將錐面多幅圖像拼接后形成的軸承滾子表面完整圖像，將預(yù)處理后的圖 像與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)圖像比對，判斷被檢測圓錐軸承滾子是否為有疵病的圓錐軸承滾子，若是， 執(zhí)行步驟五，若否，執(zhí)行步驟六；
[0021] 步驟五：撥盤轉(zhuǎn)動1/4圈，待檢測圓錐軸承滾子滾下，并將檢測完成的圓錐軸承滾 子推出進(jìn)入凹槽傳送帶，通過工控機(jī)控制彈射裝置運(yùn)動，彈出有疵病的圓錐軸承滾子；
[0022] 步驟六：撥盤轉(zhuǎn)動1/4圈，待檢測滾子滾下，并將完成檢測的滾子推出進(jìn)入凹槽傳 送帶，通過凹槽傳送帶將檢測完成的圓錐軸承滾子輸送出來；
[0023] 步驟七：重復(fù)步驟二到步驟六，直到所有圓錐軸承滾子檢測完成。
[0024] 本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明的圓錐軸承滾子表面疵病檢測裝置及方法通過實(shí)時(shí) 對被檢測圓錐軸承滾子進(jìn)行圖像采集，并通過工控機(jī)中的圖像處理軟件對檢測圖像處理， 并判斷是否為有疵病圓錐軸承滾子，通過電磁彈射裝置將有疵病的圓錐軸承滾子彈射出傳 送帶，實(shí)現(xiàn)了圓錐軸承滾子表面疵病的自動檢測，檢測過程中可實(shí)時(shí)獲取圓錐軸承滾子缺 陷的圖像信息，并能自動完成對缺陷滾子的剔除，克服了人工檢測法效率低、成本高以及檢 測標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等劣勢；對工作環(huán)境要求低，可在惡劣的環(huán)境下工作，克服了傳統(tǒng)光電檢測 法、渦流探傷法和超聲波檢測法對檢測環(huán)境的要求嚴(yán)格的劣勢，提高了檢測效率，降低了檢 測成本，增加了檢測的準(zhǔn)確率，實(shí)現(xiàn)了軸承滾子表面檢測的高自動化與高精度的要求，可廣 泛用于工廠車間對軸承滾子表面疵病的檢測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明的圓錐軸承滾子表面疵病檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖2為本發(fā)明的圓錐軸承滾子表面疵病檢測裝置中旋轉(zhuǎn)料道示意圖；
[0027] 圖3為本發(fā)明的圓錐軸承滾子表面疵病檢測裝置中檢測臺上圓錐軸承滾子運(yùn)動 示意圖；
[0028] 圖4為本發(fā)明的圓錐軸承滾子表面疵病檢測裝置中檢測臺示意圖；
[0029] 圖5為本發(fā)明的圓錐軸承滾子表面疵病檢測裝置中電磁彈射裝置示意圖。
[0030] 圖6為本發(fā)明的圓錐軸承滾子表面疵病檢測方法流程圖；
[0031] 其中：1、進(jìn)料斗，2、旋轉(zhuǎn)料道，3、撥盤，4、CCD相機(jī)，5、光源，6、工控機(jī)，7、待檢測圓 錐軸承滾子，8、被檢測圓錐軸承滾子，9、摩擦輪，10、擋板，11、彈射裝置，12、有疵病的圓錐 軸承滾子，13、傳送帶，14、檢測臺，15、檢測完成的圓錐軸承滾子。

【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。
[0033] 實(shí)施例一：
[0034] 參見附圖1、附圖2、附圖3、附圖4和附圖5，本發(fā)明的圓錐軸承滾子表面疵病檢測 裝置包括進(jìn)料斗1、料道、撥盤3、C⑶相機(jī)4、工控機(jī)6、光源5、摩擦輪9、檢測臺14、擋板10、 彈射裝置11和傳送帶13 ;
[0035] 所述進(jìn)料斗1設(shè)置在所述料道的入口端，所述料道的入口端高于出口端傾斜放 置，所述撥盤3設(shè)置在靠近所述料道出口端的上方，通過撥盤3間歇撥動圓錐軸承滾子；
[0036] 所述檢測臺14入口端與所述料道的出口端連接，檢測臺14出口端設(shè)置有摩擦輪 9,所述摩擦輪9與所述檢測臺14出口端的圓錐軸承滾子配合，所述摩擦輪9通過擋板10 與所述傳送帶13連接；所述檢測臺14出口端正上方設(shè)置有C⑶相機(jī)4,所述C⑶相機(jī)4與 被檢測圓錐軸承滾子之間設(shè)置有光源5,所述C⑶相機(jī)4和光源5整體設(shè)置在不透明檢測罩 內(nèi)，所述傳送帶13上與所述擋板10連接的一端設(shè)置有彈射裝置11，所述彈射裝置11為電 磁彈射裝置。
[0037] 所述C⑶相機(jī)4采集的圖像傳輸至工控機(jī)6,通過工控機(jī)6控制彈射裝置11彈出 有疵病的圓錐軸承滾子12。
[0038] 所述料道為旋轉(zhuǎn)料道2,所述旋轉(zhuǎn)料道2的半徑與所述圓錐軸承滾子外表面展開 面的半徑相同，實(shí)際檢測過程中，根據(jù)不同尺寸的圓錐軸承滾子更換不同的旋轉(zhuǎn)料道2。
[0039] 所述傳送帶13為凹槽傳送帶，所述凹槽傳送帶的凹槽與圓錐軸承滾子相符。
[0040] 所述檢測臺14為梯形臺，所述梯形臺上表面的傾斜角與二分之一圓錐軸承滾子 的錐角相同。
[0041] 參見附圖6,基于圓錐軸承滾子表面疵病檢測裝置的檢測方法，包括以下步驟： [0042] 步驟一：將圓錐軸承滾子倒入進(jìn)料斗1，使圓錐軸承滾子順序排列并送入旋轉(zhuǎn)料 道2;
[0043] 步驟二：撥盤3轉(zhuǎn)動1/4圈，將一個圓錐軸承滾子送入到檢測臺14上；
[0044] 步驟三：摩擦輪9轉(zhuǎn)動帶動檢測臺14出口端的被檢測圓錐軸承滾子8做展開運(yùn) 動，所述CCD相機(jī)4實(shí)時(shí)對做展開運(yùn)動的被檢測圓錐軸承滾子8表面進(jìn)行拍攝，并將圖片傳 輸?shù)焦た貦C(jī)6 ;
[0045] 步驟四：所述工控機(jī)6通過圖像處理軟件對步驟三中拍攝得到的圖片進(jìn)行圖像預(yù) 處理和缺陷識別，即將錐面多幅圖像拼接后形成的軸承滾子表面完整圖像，CCD采集多張 照片后拼接；將預(yù)處理后的圖像與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)圖像比對，判斷被檢測圓錐軸承滾子8是否 為有疵病的圓錐軸承滾子12,若是，即疵病超出允許范圍即確定為有疵病的圓錐軸承滾子 12,執(zhí)行步驟五，若否，執(zhí)行步驟六；
[0046] 步驟五：撥盤3轉(zhuǎn)動1/4圈，待檢測圓錐軸承滾子7滾下，并將檢測完成的圓錐軸 承滾子15推出進(jìn)入凹槽傳送帶13,通過工控機(jī)6控制彈射裝置11運(yùn)動，彈出有疵病的圓錐 軸承滾子12 ;
[0047] 步驟六：撥盤3轉(zhuǎn)動1/4圈，待檢測滾子滾下，并將完成檢測的滾子推出進(jìn)入凹槽 傳送帶13,通過凹槽傳送帶13將檢測完成的圓錐軸承滾子15輸送出來；
[0048] 步驟七：重復(fù)步驟二到步驟六，直到所有圓錐軸承滾子檢測完成。
[0049] 實(shí)施例二：
[0050] 本實(shí)施例與實(shí)施例一的區(qū)別在于：所述料道為梯形料道，所述梯形料道的上表面 的傾斜角與二分之一圓錐軸承滾子的錐角相同。
【權(quán)利要求】
1. 圓錐軸承滾子表面疵病檢測裝置，其特征在于，包括進(jìn)料斗（1)、料道、撥盤（3)、(XD 相機(jī)（4)、工控機(jī)（6)、光源（5)、摩擦輪（9)、檢測臺（14)、擋板（10)、彈射裝置（11)和傳送 帶（13); 所述進(jìn)料斗（1)設(shè)置在所述料道的入口端，所述料道的入口端高于出口端傾斜放置， 所述撥盤（3)設(shè)置在靠近所述料道出口端的上方，通過撥盤（3)間歇撥動圓錐軸承滾子； 所述檢測臺（14)入口端與所述料道的出口端連接，檢測臺（14)出口端設(shè)置有摩擦輪 (9)，所述摩擦輪（9)與所述檢測臺（14)出口端的圓錐軸承滾子配合，所述摩擦輪（9)通過 擋板（10)與所述傳送帶（13)連接；所述檢測臺（14)出口端正上方設(shè)置有CCD相機(jī)（4)，所 述CCD相機(jī)（4)與被檢測圓錐軸承滾子之間設(shè)置有光源（5)，所述CCD相機(jī)（4)和光源（5) 整體設(shè)置在不透明檢測罩內(nèi)，所述傳送帶（13)上與所述擋板（10)連接的一端設(shè)置有彈射 裝置（11); 所述CCD相機(jī)（4)采集的圖像傳輸至工控機(jī)（6)，通過工控機(jī)（6)控制彈射裝置（11) 彈出有疵病的圓錐軸承滾子（12)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓錐軸承滾子表面疵病檢測裝置，其特征在于，所述料道為 旋轉(zhuǎn)料道（2)，所述旋轉(zhuǎn)料道（2)的半徑與所述圓錐軸承滾子外表面展開面的半徑相同。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓錐軸承滾子表面疵病檢測裝置，其特征在于，所述傳送帶 (13) 為凹槽傳送帶（13)，所述凹槽傳送帶（13)的凹槽與圓錐軸承滾子相符。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓錐軸承滾子表面疵病檢測裝置，其特征在于，所述檢測臺 (14) 為梯形臺，所述梯形臺上表面的傾斜角與二分之一圓錐軸承滾子的錐角相同。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓錐軸承滾子表面疵病檢測裝置的檢測方法，其特征在于， 包括以下步驟： 步驟一：將圓錐軸承滾子倒入進(jìn)料斗（1)，使圓錐軸承滾子順序排列并送入旋轉(zhuǎn)料道 (2)； 步驟二：撥盤（3)轉(zhuǎn)動1/4圈，將一個圓錐軸承滾子送入到檢測臺（14)上； 步驟三：摩擦輪（9)轉(zhuǎn)動帶動檢測臺（14)出口端的被檢測圓錐軸承滾子（8)做展開運(yùn) 動，所述CCD相機(jī)（4)實(shí)時(shí)對做展開運(yùn)動的被檢測圓錐軸承滾子（8)表面進(jìn)行拍攝，并將圖 片傳輸?shù)焦た貦C(jī)（6); 步驟四：所述工控機(jī)（6)通過圖像處理軟件對步驟三中拍攝得到的圖片進(jìn)行圖像預(yù) 處理和缺陷識別，即將錐面多幅圖像拼接后形成的軸承滾子表面完整圖像，將預(yù)處理后的 圖像與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)圖像比對，判斷被檢測圓錐軸承滾子（8)是否為有疵病的圓錐軸承滾子 (12)，若是，執(zhí)行步驟五，若否，執(zhí)行步驟六； 步驟五：撥盤（3)轉(zhuǎn)動1/4圈，待檢測圓錐軸承滾子（7)滾下，并將檢測完成的圓錐軸 承滾子（15)推出進(jìn)入凹槽傳送帶（13)，通過工控機(jī)（6)控制彈射裝置（11)運(yùn)動，彈出有疵 病的圓錐軸承滾子（12); 步驟六：撥盤（3)轉(zhuǎn)動1/4圈，待檢測滾子滾下，并將完成檢測的滾子推出進(jìn)入凹槽傳 送帶（13)，通過凹槽傳送帶（13)將檢測完成的圓錐軸承滾子（15)輸送出來； 步驟七：重復(fù)步驟二到步驟六，直到所有圓錐軸承滾子檢測完成。
【文檔編號】G01N21/892GK104089960SQ201410334339
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月15日
【發(fā)明者】楊東林, 任濤, 馮大偉, 于正林, 吳文龍, 張光偉, 谷欣超 申請人:長春理工大學(xué)