CN102226739B - 圆锥滚子轴承滚动体倒装漏装检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
圆锥滚子轴承滚动体倒装及漏装检测装置，由输送机构、图像采集模块、中央处理模块、位置检测机构和异常分选机构组成，位置检测机构包括分别设置在输送机构上的拍照位置和分选位置的拍照接近开关和分选接近开关，异常分选机构设置在分选位置，图像采集模块的环状光源和摄像机设置在拍照位置，异常分选机构的下料挡板设置在分选位置的缺口处，下料挡板与异常分选气缸连接。检测方法为摄像机拍摄被检轴承图像信息后传至中央处理模块进行处理分析，将缺少滚动体或滚动体倒装的被检轴承通过异常分选机构排除。检测装置操作简单，实用高效，通用性强；提高了检测精度并实现自动化连续检测；能够快速准确的排除异常被检轴承，提高了检测和分选效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种圆锥滚子轴承装配后的检测装置和检测方法，尤其是涉及一种圆锥滚子轴承装配后滚动体倒装及漏装的检测装置和检测方法。
背景技术
公知的，圆锥滚子轴承由圆锥形内圈、保持架、圆锥形滚动体和圆锥形外圈组成。圆锥滚子轴承通常是分离型的，其中圆锥形内圈、保持架和圆锥形滚动体组装成内圈组件，再与分离型的外圈配合。因此，圆锥滚子轴承的装配实质上是内圈组件的装配。
圆锥滚子轴承内圈组件的装配由人工或装配设备完成，由于设备工装或人工等多种因素的影响，不可避免地会出现圆锥形滚动体漏装的情况。当圆锥形滚动体的锥度较小时，不可避免地会出现圆锥形滚动体大小端倒装的情况。鉴于此，圆锥滚子轴承的内圈组件在装配后需有一道检测工序，用于检查是否存在滚动体倒装或漏装的情况。
目前我国大部分轴承生产企业采用人工肉眼检查圆锥形滚动体是否倒装或漏装。但肉眼检查容易造成漏检：轴承的生产批量较大，且圆锥滚子轴承内圈组件的保持架与圆锥形内圈之间间隙比较小，会因为环境光线不足、检察人员的视觉疲劳、责任心不够等造成漏检。若采用手工转动圆锥滚子轴承内圈组件的方法，会因为转动不完全导致滚动体倒装的漏检，且该方法无法检测滚动体的漏装。
滚动体倒装或漏装将严重影响圆锥滚子轴承的质量，如果任其流向市场，可能会使用户和主机厂家蒙受损失，也会影响轴承生产企业的经济效益和信誉。
申请号为201010206359.6的发明专利公开了“一种圆锥形滚子轴承内圈组件反装检测装置及检测方法”，该检测装置包括底座，还包括一根带环状台阶的圆柱体形芯轴，以及1或2组调节挡块和螺钉组合，圆柱体形芯轴包括上部小芯轴、下部大芯轴及中部的环状台阶，圆柱体形芯轴的下端与底座固定连接，互相垂直安装，调节挡块在带台阶的圆柱体形芯轴的一侧，按合适距离与底座螺钉连接，把所要检测的产品小端放入圆柱体形芯轴到环状台阶上，操作者用手转动，如产品能整圈转动，说明该件产品装配正常，如碰到圆锥形滚子的大端被调节挡块卡住，而不能整圈转动，则说明有圆锥形滚子反装现象。这种方式检测效率低，并且无法同时检测滚动体的漏装。目前用于检测滚动体漏装的装置基本都是利用机械装置检测，如果更换圆锥滚子轴承的型号，装置调整繁琐，灵活性较差。
申请号为200720001975.1的实用新型专利公开了一种“轴承滚动体和铆钉缺失在线检测装置”，该装置可在线检测深沟球轴承装配后是否存在滚动体或铆钉缺失，但其无法检测圆锥滚子轴承滚动体是否倒装，并且检测和排除异常轴承的效率有待进一步提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种圆锥滚子轴承滚动体倒装漏装检测装置及检测方法，可以快速检测不同型号的圆锥滚子轴承装配完成后是否存在滚动体倒装或漏装的情况，并且迅速将其排除，工作效率高。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：圆锥滚子轴承滚动体倒装漏装检测装置，由输送机构、图像采集模块、中央处理模块、位置检测机构和异常分选机构组成，位置检测机构包括拍照接近开关和分选接近开关，拍照接近开关和分选接近开关分别设置在输送机构上的拍照位置和分选位置，异常分选机构设置在输送机构上的分选位置，中央处理模块通过电路与图像采集模块和位置检测机构连接，所述的图像采集模块由环状光源、摄像机和图像采集卡组成，环状光源和摄像机设置在输送机构上拍照位置的正上方，摄像机通过视频线与图像采集卡连接，图像采集卡与中央处理模块的对应接口连接，所述的异常分选机构由下料挡板和异常分选气缸组成，下料挡板设置在输送机构的输送料道上分选位置的缺口处，下料挡板与异常分选气缸连接。
所述的环状光源和摄像机通过高度调整支架设置在输送机构拍照位置的正上方。
所述的输送机构由输送料道、推进气缸和正常分选气缸组成，推进气缸和正常分选气缸分别设置在输送料道的拍照位置和分选位置。
所述的输送料道为具有直角拐角的U形料道。
所述的中央处理模块由计算机和通讯单元组成，计算机通过对应的接口与通讯单元和图像采集卡连接，通讯单元通过电路分别与拍照接近开关、分选接近开关、输送机构和异常分选机构连接。
利用圆锥滚子轴承滚动体倒装漏装检测装置进行检测的方法，检测步骤为：
（1）、将被检轴承滚动体的大端朝上放置在输送机构上，使其在输送机构上向前行进；
（2）、拍照接近开关检测到被检轴承后向中央处理模块输出检测信号，中央处理模块收到检测信号后控制摄像机拍照，并通过图像采集卡将图像信息传送至中央处理模块；
（3）、中央处理模块接收到图像信息后，对接收到的图像信息进行中值滤波和二值化处理并确定图像中被检轴承的圆心，同时控制输送机构推动被检轴承前行；
（4）、利用中央处理模块分析处理过的图像，判断被检轴承是否缺少滚动体或滚动体倒装，分析后中央处理模块向异常分选机构发送信号将缺少滚动体或滚动体倒装的被检轴承排除，正常的被检轴承则继续由输送机构送至成品区。
被检轴承缺少滚动体的判断方法为，利用中央处理模块依次测量出的每个滚动体位置圆周方向的连续黑色区域长度，并与预设信息进行比对，如测量出的黑色区域长度大于一个滚动体的尺寸，中央处理模块判断为缺少滚动体。
被检轴承滚动体倒装的判断方法为，根据事先设定的轴承滚动体的类型进行分别判断：
（1）、大端带有凹穴的滚动体的判断：利用中央处理模块检测图像中滚动体大端凹穴位置，凹穴边缘检测到两条黑色像素带则判断为滚动体没有倒装，如果检测不到两条黑色像素带则判断为滚动体倒装；
（2）、大端没有凹穴的滚动体的判断：利用中央处理模块检测图像中滚动体大端白色像素区域和黑色像素区域的长度并进行比对，黑色像素区域的长度大于白色像素区域长度则判断为滚动体倒装。
排除缺少滚动体或滚动体倒装的被检轴承的方法为，拍照后随输送机构前行的被检轴承到达分选位置时，分选接近开关检测到被检轴承后向中央处理模块输出检测信号，中央处理模块收到检测信号后根据图像分析结果向控制异常分选机构中异常分选气缸动作的电磁阀发送信号，异常分选气缸拉动下料挡板使其倾斜，被检轴承由倾斜的下料挡板滑落后，异常分选气缸带动下料挡板使其恢复原位。
本发明的有益效果是：可检测不同型号的圆锥滚子轴承装配完成后是否存在滚动体倒装或漏装的情况，检测装置操作简单，实用高效，通用性强，可有效提高圆锥滚子轴承的质量。设置的位置检测机构准确测定被检轴承的位置，提高了检测精度并实现自动化连续检测。设置的异常分选机构能够快速准确的排除异常被检轴承，提高了检测和分选效率。
附图说明
图1是本发明实施例的工作原理图。
图2是本发明实施例的结构原理图。
图中标记：1、输送机构，101、输送料道，102、推进气缸，103、正常分选气缸，104、缺口，2、被检轴承，3、环状光源，4、摄像机，5、图像采集卡，6、中央处理模块，601、计算机，602、通讯单元，7、异常分选机构，701、下料挡板，702、异常分选气缸， 8、拍照接近开关，9、分选接近开关，10、高度调整支架。
具体实施方式
如图1、2所示，圆锥滚子轴承滚动体倒装漏装检测装置，由输送机构1、图像采集模块、中央处理模块6、位置检测机构和异常分选机构7组成。中央处理模块6通过电路与图像采集模块和位置检测机构连接，图像采集模块用于在接收到图像采集信号后采集被检轴承2的图像信息，显示被检轴承的图像，并将图像实时传送到中央处理模块6。中央处理模块6用于接收被检轴承2的图像信息并实时处理。
所述的图像采集模块由环状光源3、摄像机4和图像采集卡5组成，环状光源3和摄像机4设置在输送机构1上拍照位置的正上方，摄像机4通过视频线与图像采集卡5连接，图像采集卡5与中央处理模块6的对应接口连接。环状光源3和摄像机4通过高度调整支架10设置在输送机构1拍照位置的正上方，环状光源为拍摄图像提供合适的照明效果。环状光源3和摄像机4距离被检轴承2的高度均可以独立调整。
位置检测机构包括拍照接近开关8和分选接近开关9。拍照接近开关8和分选接近开关9分别设置在输送机构1上的拍照位置和分选位置。拍摄接近开关8用于检测被检轴承2是否在摄像机4的拍摄位置，分选接近开关9用于检测被检轴承2是否在输送机构1上的分选位置，并将位置信息实时传送到中央处理模块6。
异常分选机构7设置在输送机构1上的分选位置。异常分选机构7由下料挡板701和异常分选气缸702组成，下料挡板701设置在输送机构1的输送料道101上分选位置的缺口104处，下料挡板701的一端与缺口104处的侧壁铰接，下料挡板701与异常分选气缸702连接。异常分选气缸702带动下料挡板701往回运动使其倾斜，从而使运动到下料挡板701上的被检轴承2滑落。
所述的输送机构1由输送料道101、推进气缸102和正常分选气缸103组成，推进气缸102和正常分选气缸103分别设置在输送料道101的拍照位置和分选位置。输送料道101用于保证被检轴承的运动轨迹。推进气缸102用于将拍摄检测完成后的被检轴承2推进至分选位置；正常分选气缸103用于接收到中央处理模块6的检测正常信号后将被检轴承2推进至下一个工位。输送料道101为具有直角拐角的U形料道，在其中一个拐角处设有缺口104。异常分选机构7的下料挡板701设置在缺口104位置，并与输送料道101相平齐。输送机构1也可以采用输送带的形式进行被检轴承2的输送。
所述的中央处理模块6由计算机601和通讯单元602组成，计算机601通过对应的接口与通讯单元602和图像采集卡5连接，通讯单元602通过电路分别与拍照接近开关8、分选接近开关9、输送机构1和异常分选机构7连接。
利用圆锥滚子轴承滚动体倒装漏装检测装置进行检测的方法，检测步骤为：
（1）、将被检轴承2滚动体的大端朝上放置在输送机构1上，使其在输送机构1上向前行进；
（2）、当被检轴承2运动至摄像机4下方的拍照位置时，拍照接近开关8检测到被检轴承2后通过通讯单元602向中央处理模块6的计算机601输出检测信号，中央处理模块6的计算机601收到检测信号后控制摄像机4拍照，并通过图像采集卡5将拍摄到的图像信息传送至中央处理模块6的计算机601；
（3）、中央处理模块6接收到图像信息后，对接收到的图像信息进行中值滤波和二值化处理并确定图像中被检轴承的圆心，同时控制输送机构1推动被检轴承2前行；
（4）、利用中央处理模块6分析处理过的图像，判断被检轴承2是否缺少滚动体或滚动体倒装，分析后中央处理模块6向异常分选机构7发送信号将缺少滚动体或滚动体倒装的被检轴承2排除，正常的被检轴承2则继续由输送机构1送至成品区。
中央处理模块6对接收到的图像信息的处理可以采用以下方法：
1、进行中值滤波的处理方法为：按照公式 
进行中值滤波，滤除图像中的噪声。
其中
是被处理图像中的一个像素，坐标为
，
是以
为中心，窗口所选中范围内像素点灰度值的中值，即中值滤波的输出值，
是以
为中心，
窗口所选中范围内像素点灰度值的集合。
2、进行二值化处理的方法为：按照公式
进行二值化处理，突出被检轴承2的图像信息。
其中
是被检轴承2图像各点的灰度值，为设定的阈值，
是对图像二值化后输出的灰度值。
阈值
按照最大方差阈值法计算，其中取值的下限
按照公式
确定，
取值的上限
在[210,225]之间确定，该方法可有效减少计算量，提高检测速度。
其中
是被检轴承2图像中的最小灰度值，
是被检轴承2图像中的最大灰度值，
是被检轴承2图像的大小。
3、确定图像中被检轴承的圆心的方法为：随机寻找3个被检轴承2图像中内圈的黑白像素交界点，设其坐标为
，按照公式
确定被检轴承2在图像中的可能圆心和可能半径
。
将上述方法重复3-5次，求出每次的可能圆心和可能半径，最终计算多次圆心和半径的算术平均值，并以该平均值作为图像中轴承圆心的坐标
和半径。
检测过程中被检轴承缺少滚动体的判断方法为，利用中央处理模块依次测量出的每个滚动体位置圆周方向的连续黑色区域长度，并与预设信息进行比对，如测量出的黑色区域长度大于一个滚动体的尺寸，中央处理模块判断为缺少滚动体。没有滚动体漏装时，该黑色区域的长度小于一个滚动体的长度。据此可判断被检轴承是否存在滚动体漏装的情况。
由于圆锥滚子轴承的滚动体具有两种不同的结构形式，一种在滚动体的大端带有凹穴，另一种大端没有凹穴。这两种滚动体所拍摄到的图像不同，因此对这两种不同结构形式的圆锥滚子轴承有不同的判断方法。被检轴承滚动体倒装的判断应根据事先设定的轴承滚动体的类型进行分别判断：
（1）、大端带有凹穴的滚动体的判断：利用中央处理模块检测图像中滚动体大端凹穴位置，相应位置处理后凹穴边缘将出现两条黑色像素带，凹穴边缘检测到两条黑色像素带则判断为滚动体没有倒装，如果检测不到两条黑色像素带则判断为滚动体倒装；
（2）、大端没有凹穴的滚动体的判断：利用中央处理模块检测图像中滚动体大端白色像素区域和黑色像素区域的长度并进行比对。没有倒装的滚动体其大端的白色像素区域较长，相邻两侧的黑色像素区域较短；倒装的滚动体其大端的白色像素区域相对较短，相邻两侧的黑色像素区域相对较长。据此黑色像素区域的长度大于白色像素区域长度则判断为滚动体倒装。
检测分析后排除缺少滚动体或滚动体倒装的被检轴承的方法为，拍照后随输送机构1前行的被检轴承2到达分选位置时，分选接近开关9检测到被检轴承2后向中央处理模块6输出检测信号，中央处理模块6中的计算机601收到检测信号后根据图像分析结果向异常分选机构7中控制异常分选气缸702动作的电磁阀发送信号，电磁阀动作控制异常分选气缸702拉动下料挡板701使其倾斜，被检轴承2由倾斜的下料挡板701滑落后落入输送异常轴承的下料道，异常分选气缸702带动下料挡板701使其恢复原位，继续分选过程。
本发明的技术方案可应用于圆锥滚子轴承的生产现场，用于检测不同型号圆锥滚子轴承装配完成后是否存在滚动体倒装或漏装的情况，检测装置操作简单，实用高效，通用性强，可有效提高圆锥滚子轴承的质量。
最后应说明的是：以上实施例的技术方案为本发明可以采用的技术方案，但不限于此方案。
Claims (6)
1.圆锥滚子轴承滚动体倒装漏装检测装置，其特征在于：由输送机构（1）、图像采集模块、中央处理模块（6）、位置检测机构和异常分选机构（7）组成，位置检测机构包括拍照接近开关（8）和分选接近开关（9），拍照接近开关（8）和分选接近开关（9）分别设置在输送机构（1）上的拍照位置和分选位置，异常分选机构（7）设置在输送机构（1）上的分选位置，中央处理模块（6）通过电路与图像采集模块和位置检测机构连接，所述的图像采集模块由环状光源（3）、摄像机（4）和图像采集卡（5）组成，环状光源（3）和摄像机（4）设置在输送机构（1）上拍照位置的正上方，摄像机（4）通过视频线与图像采集卡（5）连接，图像采集卡（5）与中央处理模块（6）的对应接口连接，所述的异常分选机构（7）由下料挡板（701）和异常分选气缸（702）组成，下料挡板（701）设置在输送机构（1）的输送料道（101）上分选位置的缺口（104）处，下料挡板（701）与异常分选气缸（702）连接。所述的输送机构（1）由输送料道（101）、推进气缸（102）和正常分选气缸（103）组成，输送料道（101）为具有直角拐角的U形料道，推进气缸（102）和正常分选气缸（103）分别设置在输送料道（101）的拍照位置和分选位置，并分别位于U形料道的两个拐角处，推进气缸（102）用于将拍摄检测完成后的被检轴承（2）推进至分选位置，正常分选气缸（103）用于接收到中央处理模块（6）的检测正常信号后将被检轴承（2）推进至下一个工位。
2.如权利要求1所述的圆锥滚子轴承滚动体倒装漏装检测装置，其特征在于：所述的环状光源（3）和摄像机（4）通过高度调整支架（10）设置在输送机构（1）拍照位置的正上方。
3.如权利要求1所述的圆锥滚子轴承滚动体倒装漏装检测装置，其特征在于：所述的中央处理模块（6）由计算机（601）和通讯单元（602）组成，计算机（601）通过对应的接口与通讯单元（602）和图像采集卡（5）连接，通讯单元（602）通过电路分别与拍照接近开关（8）、分选接近开关（9）、输送机构（1）和异常分选机构（7）连接。
4.利用如权利要求1所述的圆锥滚子轴承滚动体倒装漏装检测装置进行检测的方法，其特征在于：检测步骤为：
（1）、将被检轴承滚动体的大端朝上放置在输送机构上，使其在输送机构上向前行进；
（2）、拍照接近开关检测到被检轴承后向中央处理模块输出检测信号，中央处理模块收到检测信号后控制摄像机拍照，并通过图像采集卡将图像信息传送至中央处理模块；
（3）、中央处理模块接收到图像信息后，对接收到的图像信息进行中值滤波和二值化处理并确定图像中被检轴承的圆心，同时控制输送机构推动被检轴承前行；
（4）、利用中央处理模块分析处理过的图像，判断被检轴承是否缺少滚动体或滚动体倒装，分析后中央处理模块向异常分选机构发送信号将缺少滚动体或滚动体倒装的被检轴承排除，正常的被检轴承则继续由输送机构送至成品区；
被检轴承滚动体倒装的判断方法为，根据事先设定的轴承滚动体的类型进行分别判断：
（1）、大端带有凹穴的滚动体的判断：利用中央处理模块检测图像中滚动体大端凹穴位置，凹穴边缘检测到两条黑色像素带则判断为滚动体没有倒装，如果检测不到两条黑色像素带则判断为滚动体倒装；
（2）、大端没有凹穴的滚动体的判断：利用中央处理模块检测图像中滚动体大端白色像素区域和黑色像素区域的长度并进行比对，黑色像素区域的长度大于白色像素区域长度则判断为滚动体倒装。
5.如权利要求4所述的利用圆锥滚子轴承滚动体倒装漏装检测装置进行检测的方法，其特征在于：被检轴承缺少滚动体的判断方法为，利用中央处理模块依次测量出的每个滚动体位置圆周方向的连续黑色区域长度，并与预设信息进行比对，如测量出的黑色区域长度大于一个滚动体的尺寸，中央处理模块判断为缺少滚动体。
6.如权利要求4所述的利用圆锥滚子轴承滚动体倒装漏装检测装置进行检测的方法，其特征在于：排除缺少滚动体或滚动体倒装的被检轴承的方法为，拍照后随输送机构前行的被检轴承到达分选位置时，分选接近开关检测到被检轴承后向中央处理模块输出检测信号，中央处理模块收到检测信号后根据图像分析结果向控制异常分选机构中异常分选气缸动作的电磁阀发送信号，异常分选气缸拉动下料挡板使其倾斜，被检轴承由倾斜的下料挡板滑落后，异常分选气缸带动下料挡板使其恢复原位。
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| DE3234443A1 (de) * | 1982-01-18 | 1983-07-21 | VEB Werkzeugmaschinenkombinat "Fritz Heckert" Karl-Marx-Stadt, DDR 9030 Karl-Marx-Stadt | Einrichtung zum erfassen thermisch wirksamer zustandsaenderungen in lagern |
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| CN201945451U (zh) * | 2011-01-07 | 2011-08-24 | 河南科技大学 | 圆锥滚子轴承滚动体倒装漏装检测装置 |
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2011
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Patent Citations (4)
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