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圆锥轴承滚子表面疵病检测装置及方法
【专利摘要】圆锥轴承滚子表面疵病检测装置及方法属于光电检测【技术领域】，目的在于解决人工检测不准确、对人眼造成损伤、检测效率低和成本高的问题。本发明的进料斗设置在料道的入口端，设置在靠近料道出口端上方的拨盘间歇拨动圆锥轴承滚子；检测台入口端与料道的出口端连接，检测台出口端设置有摩擦轮，摩擦轮与检测台出口端的圆锥轴承滚子配合，摩擦轮通过挡板与传送带连接；检测台出口端正上方有CCD相机，CCD相机与被检测圆锥轴承滚子之间设置有光源，传送带上与挡板连接的一端设置有弹射装置。本发明的方法通过CCD相机实时采集被检测圆锥轴承滚子表面图像，并传输至工控机，判断是否有疵病，并通过工控机控制弹射装置弹出有疵病的圆锥轴承滚子。
【专利说明】圆锥轴承滚子表面疵病检测装置及方法

【技术领域】
[0001] 本发明属于光电检测【技术领域】，具体涉及一种圆锥轴承滚子表面疵病检测装置及 方法。

【背景技术】
[0002] 对于滚动轴承而言，由于轴承滚子在工作时是滚动的，因此其表面质量直接决定 了轴承的工作性能，甚至是使用寿命。在轴承滚子的加工过程中，由于加工设备和原材料等 方面的因素，会导致滚子表面产生划伤、擦伤、杂质、小点等微小的表面缺陷，这些缺陷统称 为滚子的表面疵病。在影响轴承寿命、精度及噪声等因素中，轴承滚子表面粗糙度占各种影 响因素的50%左右，因此轴承滚子出厂前必须对其进行严格的表面疵病检测，以保证滚子 表面有足够光滑度，从而提高轴承质量。
[0003] GB/T25767-2010滚动轴承圆锥滚子规定，轴承滚子检测比例应为100%。目前，国 内轴承生产厂商还没有大面积应用检测轴承滚子表面质量的设备，目前存在的检测方法包 括人工检测法以及应用光电技术、电磁感应技术或超声波技术等方法的无损检测设备对轴 承滚子表面疵病进行检测。
[0004] 人工检测的方法由于人为因素影响很大，存在以下缺点：一是个人判断标准各有 不同，从而影响检测的客观性；二是视觉疲劳等因素会影响检测的可靠性，从而影响轴承滚 子的检测质量；三是人工检测法要求人在散光灯下直接观察近似于镜面的轴承滚子表面， 对人的视力会造成极大的伤害；四是人工检测效率低下，需要大量的人工参与，造成了极大 的人力资源浪费，导致轴承滚子检测成本提高。
[0005] 光电检测技术是由激光发射装置照射轴承滚子表面，产生的反射光被位于同侧的 光敏电阻所接收，如滚子表面有疵病出现，则反射光的强度就会有变化，从而引起光电流的 变化，形成脉冲信号，脉冲的宽度随缺陷的大小而变化，以此来判断缺陷的存在与否。这种 检测方法的缺点是一些细微的振动或者横向移动就会对检测精度有一定影响，不适用于工 厂车间中对滚子进行表面疵病的检测。
[0006] 在电磁感应技术方面，目前应用较多的是涡流探伤法，该方法是将轴承滚子置于 交变磁场中，通过其内部产生的涡电流的大小及分布情况的变化来识别轴承滚子缺陷，该 方法对轴承滚子表面斑渍等疵病的检测效果不好，且该方法极易受其他磁场干扰而影响检 测效果，因此也不适用于工厂车间使用，目前国内应用该方法的设备也仅限于实验室中对 一些高精密轴承滚子进行抽样检测。
[0007] 在超声波技术方面，主要是利用超声波在不同介质、不同界面传播时会产生不同 波形的原理进行检测，如果轴承滚子表面有缺陷，则射入轴承滚子内部的超声波会被这些 缺陷反射回来，如其表面无缺陷，则射入的超声波会到达轴承滚子底层后才被反射回来，通 过对探头收集来的反射波进行的对比来判断轴承滚子表面是否存在缺陷，用该方法检测轴 承滚子表面疵病时，需要缺陷足够大或者集中在一起，否则探头就很难接收到缺陷反射回 来的声波，且该方法对工厂环境要求也很高，不适合对轴承滚子表面疵病的检测。


【发明内容】

[0008] 本发明的目的在于提出一种圆锥轴承滚子表面疵病检测装置及方法，解决现有技 术存在的人工检测不准确、对人眼造成一定损伤、检测效率低和检测成本高的问题，实现在 工厂车间对滚子进行表面疵病的检测。
[0009] 为实现上述目的，本发明的圆锥轴承滚子表面疵病检测装置包括进料斗、料道、拨 盘、(XD相机、工控机、光源、摩擦轮、检测台、挡板、弹射装置和传送带；
[0010] 所述进料斗设置在所述料道的入口端，所述料道的入口端高于出口端倾斜放置， 所述拨盘设置在靠近所述料道出口端的上方，通过拨盘间歇拨动圆锥轴承滚子；
[0011] 所述检测台入口端与所述料道的出口端连接，检测台出口端设置有摩擦轮，所述 摩擦轮与所述检测台出口端的圆锥轴承滚子配合，所述摩擦轮通过挡板与所述传送带连 接；所述检测台出口端正上方设置有CCD相机，所述CCD相机与被检测圆锥轴承滚子之间设 置有光源，所述CCD相机和光源整体设置在不透明检测罩内，所述传送带上与所述挡板连 接的一端设置有弹射装置；
[0012] 所述C⑶相机采集的图像传输至工控机，通过工控机控制弹射装置弹出有疵病的 圆锥轴承滚子。
[0013] 所述料道为旋转料道，所述旋转料道的半径与所述圆锥轴承滚子外表面展开面的 半径相同。
[0014] 所述传送带为凹槽传送带，所述凹槽传送带的凹槽与圆锥轴承滚子相符。
[0015] 所述检测台为梯形台，所述梯形台上表面的倾斜角与二分之一圆锥轴承滚子的锥 角相同。
[0016] 基于圆锥轴承滚子表面疵病检测装置的检测方法，包括以下步骤：
[0017] 步骤一：将圆锥轴承滚子倒入进料斗，使圆锥轴承滚子顺序排列并送入旋转料 道；
[0018] 步骤二：拨盘转动1/4圈，将一个圆锥轴承滚子送入到检测台上；
[0019] 步骤三：摩擦轮转动带动检测台出口端的被检测圆锥轴承滚子做展开运动，所述 CCD相机实时对做展开运动的被检测圆锥轴承滚子表面进行拍摄，并将图片传输到工控 机；
[0020] 步骤四：所述工控机通过图像处理软件对步骤三中拍摄得到的图片进行图像预处 理和缺陷识别，即将锥面多幅图像拼接后形成的轴承滚子表面完整图像，将预处理后的图 像与预设的标准图像比对，判断被检测圆锥轴承滚子是否为有疵病的圆锥轴承滚子，若是， 执行步骤五，若否，执行步骤六；
[0021] 步骤五：拨盘转动1/4圈，待检测圆锥轴承滚子滚下，并将检测完成的圆锥轴承滚 子推出进入凹槽传送带，通过工控机控制弹射装置运动，弹出有疵病的圆锥轴承滚子；
[0022] 步骤六：拨盘转动1/4圈，待检测滚子滚下，并将完成检测的滚子推出进入凹槽传 送带，通过凹槽传送带将检测完成的圆锥轴承滚子输送出来；
[0023] 步骤七：重复步骤二到步骤六，直到所有圆锥轴承滚子检测完成。
[0024] 本发明的有益效果为：本发明的圆锥轴承滚子表面疵病检测装置及方法通过实时 对被检测圆锥轴承滚子进行图像采集，并通过工控机中的图像处理软件对检测图像处理， 并判断是否为有疵病圆锥轴承滚子，通过电磁弹射装置将有疵病的圆锥轴承滚子弹射出传 送带，实现了圆锥轴承滚子表面疵病的自动检测，检测过程中可实时获取圆锥轴承滚子缺 陷的图像信息，并能自动完成对缺陷滚子的剔除，克服了人工检测法效率低、成本高以及检 测标准不统一等劣势；对工作环境要求低，可在恶劣的环境下工作，克服了传统光电检测 法、涡流探伤法和超声波检测法对检测环境的要求严格的劣势，提高了检测效率，降低了检 测成本，增加了检测的准确率，实现了轴承滚子表面检测的高自动化与高精度的要求，可广 泛用于工厂车间对轴承滚子表面疵病的检测。

【专利附图】

【附图说明】
[0025] 图1为本发明的圆锥轴承滚子表面疵病检测装置结构示意图；
[0026] 图2为本发明的圆锥轴承滚子表面疵病检测装置中旋转料道示意图；
[0027] 图3为本发明的圆锥轴承滚子表面疵病检测装置中检测台上圆锥轴承滚子运动 示意图；
[0028] 图4为本发明的圆锥轴承滚子表面疵病检测装置中检测台示意图；
[0029] 图5为本发明的圆锥轴承滚子表面疵病检测装置中电磁弹射装置示意图。
[0030] 图6为本发明的圆锥轴承滚子表面疵病检测方法流程图；
[0031] 其中：1、进料斗，2、旋转料道，3、拨盘，4、CCD相机，5、光源，6、工控机，7、待检测圆 锥轴承滚子，8、被检测圆锥轴承滚子，9、摩擦轮，10、挡板，11、弹射装置，12、有疵病的圆锥 轴承滚子，13、传送带，14、检测台，15、检测完成的圆锥轴承滚子。

【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
[0033] 实施例一：
[0034] 参见附图1、附图2、附图3、附图4和附图5，本发明的圆锥轴承滚子表面疵病检测 装置包括进料斗1、料道、拨盘3、C⑶相机4、工控机6、光源5、摩擦轮9、检测台14、挡板10、 弹射装置11和传送带13 ;
[0035] 所述进料斗1设置在所述料道的入口端，所述料道的入口端高于出口端倾斜放 置，所述拨盘3设置在靠近所述料道出口端的上方，通过拨盘3间歇拨动圆锥轴承滚子；
[0036] 所述检测台14入口端与所述料道的出口端连接，检测台14出口端设置有摩擦轮 9,所述摩擦轮9与所述检测台14出口端的圆锥轴承滚子配合，所述摩擦轮9通过挡板10 与所述传送带13连接；所述检测台14出口端正上方设置有C⑶相机4,所述C⑶相机4与 被检测圆锥轴承滚子之间设置有光源5,所述C⑶相机4和光源5整体设置在不透明检测罩 内，所述传送带13上与所述挡板10连接的一端设置有弹射装置11，所述弹射装置11为电 磁弹射装置。
[0037] 所述C⑶相机4采集的图像传输至工控机6,通过工控机6控制弹射装置11弹出 有疵病的圆锥轴承滚子12。
[0038] 所述料道为旋转料道2,所述旋转料道2的半径与所述圆锥轴承滚子外表面展开 面的半径相同，实际检测过程中，根据不同尺寸的圆锥轴承滚子更换不同的旋转料道2。
[0039] 所述传送带13为凹槽传送带，所述凹槽传送带的凹槽与圆锥轴承滚子相符。
[0040] 所述检测台14为梯形台，所述梯形台上表面的倾斜角与二分之一圆锥轴承滚子 的锥角相同。
[0041] 参见附图6,基于圆锥轴承滚子表面疵病检测装置的检测方法，包括以下步骤： [0042] 步骤一：将圆锥轴承滚子倒入进料斗1，使圆锥轴承滚子顺序排列并送入旋转料 道2;
[0043] 步骤二：拨盘3转动1/4圈，将一个圆锥轴承滚子送入到检测台14上；
[0044] 步骤三：摩擦轮9转动带动检测台14出口端的被检测圆锥轴承滚子8做展开运 动，所述CCD相机4实时对做展开运动的被检测圆锥轴承滚子8表面进行拍摄，并将图片传 输到工控机6 ;
[0045] 步骤四：所述工控机6通过图像处理软件对步骤三中拍摄得到的图片进行图像预 处理和缺陷识别，即将锥面多幅图像拼接后形成的轴承滚子表面完整图像，CCD采集多张 照片后拼接；将预处理后的图像与预设的标准图像比对，判断被检测圆锥轴承滚子8是否 为有疵病的圆锥轴承滚子12,若是，即疵病超出允许范围即确定为有疵病的圆锥轴承滚子 12,执行步骤五，若否，执行步骤六；
[0046] 步骤五：拨盘3转动1/4圈，待检测圆锥轴承滚子7滚下，并将检测完成的圆锥轴 承滚子15推出进入凹槽传送带13,通过工控机6控制弹射装置11运动，弹出有疵病的圆锥 轴承滚子12 ;
[0047] 步骤六：拨盘3转动1/4圈，待检测滚子滚下，并将完成检测的滚子推出进入凹槽 传送带13,通过凹槽传送带13将检测完成的圆锥轴承滚子15输送出来；
[0048] 步骤七：重复步骤二到步骤六，直到所有圆锥轴承滚子检测完成。
[0049] 实施例二：
[0050] 本实施例与实施例一的区别在于：所述料道为梯形料道，所述梯形料道的上表面 的倾斜角与二分之一圆锥轴承滚子的锥角相同。
【权利要求】
1. 圆锥轴承滚子表面疵病检测装置，其特征在于，包括进料斗（1)、料道、拨盘（3)、(XD 相机（4)、工控机（6)、光源（5)、摩擦轮（9)、检测台（14)、挡板（10)、弹射装置（11)和传送 带（13); 所述进料斗（1)设置在所述料道的入口端，所述料道的入口端高于出口端倾斜放置， 所述拨盘（3)设置在靠近所述料道出口端的上方，通过拨盘（3)间歇拨动圆锥轴承滚子； 所述检测台（14)入口端与所述料道的出口端连接，检测台（14)出口端设置有摩擦轮 (9)，所述摩擦轮（9)与所述检测台（14)出口端的圆锥轴承滚子配合，所述摩擦轮（9)通过 挡板（10)与所述传送带（13)连接；所述检测台（14)出口端正上方设置有CCD相机（4)，所 述CCD相机（4)与被检测圆锥轴承滚子之间设置有光源（5)，所述CCD相机（4)和光源（5) 整体设置在不透明检测罩内，所述传送带（13)上与所述挡板（10)连接的一端设置有弹射 装置（11); 所述CCD相机（4)采集的图像传输至工控机（6)，通过工控机（6)控制弹射装置（11) 弹出有疵病的圆锥轴承滚子（12)。
2. 根据权利要求1所述的圆锥轴承滚子表面疵病检测装置，其特征在于，所述料道为 旋转料道（2)，所述旋转料道（2)的半径与所述圆锥轴承滚子外表面展开面的半径相同。
3. 根据权利要求1所述的圆锥轴承滚子表面疵病检测装置，其特征在于，所述传送带 (13) 为凹槽传送带（13)，所述凹槽传送带（13)的凹槽与圆锥轴承滚子相符。
4. 根据权利要求1所述的圆锥轴承滚子表面疵病检测装置，其特征在于，所述检测台 (14) 为梯形台，所述梯形台上表面的倾斜角与二分之一圆锥轴承滚子的锥角相同。
5. 根据权利要求1所述的圆锥轴承滚子表面疵病检测装置的检测方法，其特征在于， 包括以下步骤： 步骤一：将圆锥轴承滚子倒入进料斗（1)，使圆锥轴承滚子顺序排列并送入旋转料道 (2)； 步骤二：拨盘（3)转动1/4圈，将一个圆锥轴承滚子送入到检测台（14)上； 步骤三：摩擦轮（9)转动带动检测台（14)出口端的被检测圆锥轴承滚子（8)做展开运 动，所述CCD相机（4)实时对做展开运动的被检测圆锥轴承滚子（8)表面进行拍摄，并将图 片传输到工控机（6); 步骤四：所述工控机（6)通过图像处理软件对步骤三中拍摄得到的图片进行图像预 处理和缺陷识别，即将锥面多幅图像拼接后形成的轴承滚子表面完整图像，将预处理后的 图像与预设的标准图像比对，判断被检测圆锥轴承滚子（8)是否为有疵病的圆锥轴承滚子 (12)，若是，执行步骤五，若否，执行步骤六； 步骤五：拨盘（3)转动1/4圈，待检测圆锥轴承滚子（7)滚下，并将检测完成的圆锥轴 承滚子（15)推出进入凹槽传送带（13)，通过工控机（6)控制弹射装置（11)运动，弹出有疵 病的圆锥轴承滚子（12); 步骤六：拨盘（3)转动1/4圈，待检测滚子滚下，并将完成检测的滚子推出进入凹槽传 送带（13)，通过凹槽传送带（13)将检测完成的圆锥轴承滚子（15)输送出来； 步骤七：重复步骤二到步骤六，直到所有圆锥轴承滚子检测完成。
【文档编号】G01N21/892GK104089960SQ201410334339
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】杨东林, 任涛, 冯大伟, 于正林, 吴文龙, 张光伟, 谷欣超 申请人:长春理工大学