CN103920656B - 一种用于视觉检测的新型钢球展开与分选装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于视觉检测的新型钢球展开与分选装置，包括上料机构、上料通道、检测槽、进给盘、扇形支撑块、偏心轮、滑块、分选盘和出料通道；上料机构通过上料通道与安装在检测槽内的进给盘连接；所述扇形支撑块、滑块和分选盘均平行安装在进给盘的下方，扇形支撑块、滑块和分选盘的相邻端面紧密贴合，扇形支撑块、滑块和分选盘的上表面齐平；所述偏心轮与进给转轴连接，偏心轮驱动滑块朝进给转轴的径向做往复平移运动。本发明结构简单，设备的控制难度与制造、运行成本均较低，本发明还克服了传统门控式出球机构出球通道状态切换时间长的缺点。

Description

一种用于视觉检测的新型钢球展开与分选装置

技术领域

本发明涉及一种自动化检测装置，具体的说，是指一种通过机械机构的协调运动实现钢球表面在机器视觉下的充分展开，并根据检测反馈信息控制出球机构实现钢球分选的装置。

背景技术

基于机器视觉的产品表面缺陷检测方法以其非接触性、快速性和精确性等特点在自动化检测领域得到了越来越广泛的应用，取得了良好的效果。

专利号为ZL200310109912.4和ZL200810243613.2的中国发明专利分别公开了一种钢球表面缺陷的检测方法与装置，这两个专利公开的钢球进给与展开机构需要三个电机驱动。专利号为ZL201210168658.4的中国发明专利公开了一种钢球分拣装置和方法，该专利公开的钢球进给与展开机构简化为两个电机驱动。这些运动机构总体结构比较复杂，会增加设备的控制难度与制造、运行成本。

在钢球分选方面，传统门控式出球机构，其正品出球与次品出球的公共通道较长，因此存在出球通道的状态（即出正品状态与出次品状态）切换时间长的缺点。

发明内容

本发明的主要目的在于克服上述现有技术的缺点，进一步提升检测速度，提供一种用于视觉检测的新型钢球展开与分选装置，通过机械机构的协调运动实现钢球表面在机器视觉下的充分展开，并按照质量控制目标实现钢球分选。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种用于视觉检测的新型钢球展开与分选装置，包括上料机构、上料通道、检测槽、进给盘、扇形支撑块、偏心轮、滑块、分选盘和出料通道；上料机构通过上料通道与安装在检测槽内的进给盘连接，进给盘的圆周设有若干检测腔，检测腔侧边设有为待检钢球提供照明的检测光源，检测腔的上方设有摄像机；所述扇形支撑块、滑块和分选盘均平行安装在进给盘的下方，扇形支撑块、滑块和分选盘的相邻端面紧密贴合，扇形支撑块、滑块和分选盘的上表面齐平；进给盘通过进给转轴与进给电机连接，分选盘通过分选转轴与分选电机连接；所述偏心轮与进给转轴同轴连接，或者偏心轮与进给转轴之间通过齿轮变速机构相连接，偏心轮驱动滑块朝进给转轴的径向做往复平移运动，所述分选盘上设有正品出球孔与次品出球孔，所述出料通道包括正品出料通道和次品出料通道,所述分选盘通过分选转轴与分选电机实现旋转运动，分选盘通过控制旋转过程，实现正品出球孔与正品出料通道对齐，或者次品出球孔与次品出料通道对齐。

作为优选方案：所述正品出球孔和次品出球孔间隔设置，次品出球孔设置在分选盘的外缘。

作为优选方案：所述进给盘和偏心轮通过进给转轴与进给电机实现旋转运动，分选盘通过分选转轴与分选电机实现旋转运动，进给盘的旋转运动与滑块的平移运动，带动钢球转动展开整个球面。

作为优选方案：所述滑块通过导轨固定在检测槽的底部。

作为优选方案：所述出料通道从检测槽底部穿过。

本发明的有益技术效果为：（1）本发明在钢球表面展开方面，克服了现有技术中运动机构总体结构复杂的缺点，采用进给盘的旋转运动与滑块的平移运动实现待检钢球表面的充分展开，该协调运动仅仅需要一个电机驱动，降低了设备的控制难度与制造、运行成本。（2）本发明在钢球分选方面，根据待出钢球的检测状态，通过控制分选盘的旋转运动，自动实现正品出球孔与正品出料通道对齐，或者次品出球孔与次品出料通道对齐，克服了传统门控式出球机构出球通道状态切换时间长的缺点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

具体实施方式

为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明一种用于视觉检测的新型钢球展开与分选装置进行详细说明。

如图1和图2所示，一种用于视觉检测的新型钢球展开与分选装置包括上料机构14、上料通道13、检测槽1、进给盘2、进给转轴7、检测腔10、检测光源11、摄像机12、扇形支撑块15、偏心轮8、滑块9、分选盘3、分选转轴4和出料通道6。

上料机构14通过上料通道13与安装在检测槽1内的进给盘2连接，按照设定的上球频率把待检钢球输送到进给盘2上。进给盘2为乳白色透光材料制成，其圆周上均匀分布若干数量检测腔10。所述的检测腔10为贯通进给盘2上下表面的圆形通孔，其深度必须大于钢球直径。进给盘2逆时针旋转过程中，带动检测腔10中的钢球沿圆周运动，在待检位置接受视觉检测，在出球位置根据检测反馈信息实现分选。

进给盘2下方设有扇形支撑块15、滑块9和分选盘3，扇形支撑块15、滑块9和分选盘3的相邻端面紧密贴合，接触缝隙尽可能小，既保证滑块9和分选盘3的自由运动，又不使待检钢球卡住。扇形支撑块15、滑块9和分选盘3的上表面齐平，并与进给盘2的下表面贴合。

分选盘3上设有正品出球孔5与次品出球孔16，分选盘3通过控制旋转过程，实现正品出球孔5与正品出料通道对齐，或者次品出球孔16与次品出料通道对齐。正品出球孔5和次品出球孔16的大小要保证能自由通过1粒目标规格钢球，出料通道6从检测槽1底部穿过。

滑块9通过导轨固定在检测槽1底部，偏心轮8与进给转轴7同轴连接，偏心轮8的旋转运动带动滑块9作平移运动。

进给盘2通过转轴7与进给电机连接实现旋转运动。进给盘2逆时针旋转时，待检钢球受到切向作用力；进给盘2与偏心轮8的同步旋转运动带动滑块9作平移运动，待检钢球受到切向与径向的混合作用力。本发明通过对进给盘2与滑块9的协调控制，实现待检钢球表面充分展现在摄像机视野中。当待检钢球处于待检位置20、待检位置21和待检位置22时表征了切向作用下的3个展开面；当待检钢球处于待检位置17、待检位置18和待检位置19时表征了混合作用下的3个展开面。待检位置上方设置的摄像机12拍摄包括待检位置20、待检位置21、待检位置22和待检位置17、待检位置18、待检位置19上的6个钢球状态为1幅图像，利用相应的图像处理算法判定待检钢球是否存在缺陷，算法中设有记忆单元，同一个钢球的最终检测状态由进给盘2旋转过程中6个待检位置上的状态综合判定。

分选盘3通过分选转轴4与分选电机实现旋转运动，分选盘3上均匀设置正品出球孔5与次品出球孔16，正品出球孔5与次品出球孔16交叉配置，次品出球孔16在分选盘3的外缘。在实际产品检测中，产品合格率一般远大于50%，因此缺省状态下控制正品出球孔5与正品出料通道对齐。进给盘2旋转过程中，带动正品钢球自动落入正品出球孔5与正品出料通道，通往正品仓。当发现当前待出球（待出球位置23）为次品时，分选盘3旋转，控制次品出球孔16与次品出料通道对齐，次品钢球落入次品出球孔16与次品出料通道，通往次品仓；次品钢球掉落后，分选盘3继续旋转，恢复为缺省状态，等待下一钢球的处理。

分选盘3的厚度尽可能薄，只要保证分选盘3的机械强度即可。分选盘3的厚度决定了钢球掉落过程中的等待时间，因此出球通道的状态（即出正品状态与出次品状态）切换时间明显小于传统门控式出球机构的响应时间。

进给盘2、扇形支撑块15、滑块9、分选盘3及待检钢球均浸没在检测槽1内检测液中，检测液为无色透明液体，为煤油或防锈水，检测液的液面高度要高于进给盘2的上表面。本发明所用上料机构14、上料通道13、进给盘2、扇形支撑块15、滑块9、分选盘3、出料通道6均用有机材料制成，以防止在检测过程中对待检钢球表面的损伤。

实际应用中，为提高滑块9的往复运动频率，可以在偏心轮8与进给转轴7之间设置齿轮等变速机构；为提高检测速度，可以设置多组检测光源11和摄像机12，同时进行多组钢球的质量检测；为提高检测准确度，可以增加滑块9的宽度，例如每个摄像机检测钢球6个展开状态，2个摄像机就可以检测钢球12个展开状态，保证钢球表面在机器视觉下的充分展现。

Claims (5)

1.一种用于视觉检测的新型钢球展开与分选装置，包括上料机构（14）、上料通道（13）、检测槽（1）、进给盘（2）、扇形支撑块（15）、偏心轮（8）、滑块（9）、分选盘（3）和出料通道（6）；上料机构（14）通过上料通道（13）与安装在检测槽（1）内的进给盘（2）连接，进给盘（2）的圆周设有若干检测腔（10），检测腔（10）侧边设有为待检钢球提供照明的检测光源（11），检测腔（10）的上方设有摄像机（12）；其特征在于：所述扇形支撑块（15）、滑块（9）和分选盘（3）均平行安装在进给盘（2）的下方，扇形支撑块（15）、滑块（9）和分选盘（3）的相邻端面紧密贴合，扇形支撑块（15）、滑块（9）和分选盘（3）的上表面齐平；进给盘（2）通过进给转轴（7）与进给电机连接，分选盘（3）通过分选转轴（4）与分选电机连接；所述偏心轮（8）与进给转轴（7）同轴连接，或者偏心轮（8）与进给转轴（7）之间通过齿轮变速机构相连接，偏心轮（8）驱动滑块（9）朝进给转轴（7）的径向做往复平移运动，所述分选盘（3）上设有正品出球孔（5）与次品出球孔（16），所述出料通道（6）包括正品出料通道和次品出料通道，所述分选盘（3）通过分选转轴（4）与分选电机实现旋转运动，分选盘（3）通过控制旋转过程，实现正品出球孔（5）与正品出料通道对齐，或者次品出球孔（16）与次品出料通道对齐。

2.根据权利要求1所述的一种用于视觉检测的新型钢球展开与分选装置，其特征在于：所述正品出球孔（5）和次品出球孔（16）间隔设置，次品出球孔（16）设置在分选盘（3）的外缘。

3.根据权利要求1所述的一种用于视觉检测的新型钢球展开与分选装置，其特征在于：所述进给盘（2）和偏心轮（8）通过进给转轴（7）与进给电机实现旋转运动，分选盘（3）通过分选转轴（4）与分选电机实现旋转运动，进给盘（2）的旋转运动与滑块（9）的平移运动，带动钢球转动展开整个球面。

4.根据权利要求1所述的一种用于视觉检测的新型钢球展开与分选装置，其特征在于：所述滑块（9）通过导轨固定在检测槽（1）的底部。

5.根据权利要求1所述的一种用于视觉检测的新型钢球展开与分选装置，其特征在于：所述出料通道（6）从检测槽（1）底部穿过。