CN108940924B - 平面推力轴承保持架成品质量自动检测分选方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平面推力轴承保持架成品质量自动检测分选方法及装置。本发明通过上料桶和正反筛选模块使大量的平面推力轴承保持架保持反面朝上且均匀有序的通过料带送入受料装置中。通过压紧气缸对保持架滚珠进行定位。采用精密位移传感器测量滚珠游隙大小以及缺珠情况。采用机器视觉检测方法对保持架正反面缺陷进行检测。移动夹持模块包括移位气缸、滑台、滑轨、升降板、升降气缸和四个气缸机械爪，通过移动夹持模块实现保持架的移动和分选。本发明能够自动快速的对保持架质量进行检测，送料、分选自动完成，产品检测效率高、可靠性好，大大节约了人工成本，有利于大规模推广应用。

Description

平面推力轴承保持架成品质量自动检测分选方法及装置

技术领域

本发明涉及一种适用于轴承保持架成品质量的检测装置，特别涉及一种适用于平面推力轴承保持架表面划痕、滚珠游隙及球珠缺失的自动检测分选装置。

背景技术

平面推力轴承是汽车ABS防抱死系统中的一个常用零件，其保持架很大程度上决定了轴承的性能。平面推力轴承保持架，作为汽车平面推力轴承的一个基本零件，其滚珠游隙大小和表面缺陷会影响轴承的工作状况和使用寿命，进而会影响汽车的整车质量和安全性能，也关系到整车厂的声誉和效益。为防止不合格件流入后续轴承的装配生产从而造成安全隐患，在平面推力轴承保持架出厂时需经过严格的质量检验。

目前，相关企业对平面推力轴承保持架游隙的检测主要通过人工操作百分表完成，先将百分表的表杆底部压住待测球珠，使球珠处于最低位置，读取百分表的表针指示值，然后利用一个杠杆从球珠底部向上顶住待测球珠，使待测球珠处于最高位置，再读取百分表的表针指示值，最后用第二次读取的表针指示值减去第一次读取的表针指示值，即得到待测球珠的游隙值，再将检测结果录入电脑；对于球珠缺失和表面缺陷的检测则完全通过人工肉眼观测的方式进行筛选。随着采购商对产品良品率要求越来越高，甚至要求达到100％，这就需要生产企业对每个保持架进行检测，然而传统的检测方式效率低下，工人劳动强度大，长期工作后视觉疲劳易出差错，检测结果可靠性较差，已无法满足采购商对产品质量检验的要求和企业自身转型发展的需求。

因此，研制一套可对平面推力轴承保持架的游隙大小、缺珠情况和表面缺陷进行自动检测和分选的装置显得尤为重要，可快速完成产品的质量检测，并将检测结果存入数据库，提升和完善企业的产品质量检测能力与质量追溯管理体系。

发明内容

针对背景技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于平面推力轴承保持架表面划痕、滚珠游隙及球珠缺失的自动检测分选装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明中的检测装置包括检测模块和上料及分选模块，所述的检测模块包括滚珠游隙与缺珠检测模块、表面划痕检测模块，所述的上料及分选模块包括上料桶、正反筛选模块、缺料与应急处置模块、滚珠定位模块、移动夹持模块。

所述的上料桶通过料道与滚珠定位模块相连，正反筛选模块安装在上料桶内，缺料与应急处置模块置于料道正上方；滚珠定位模块、滚珠游隙与缺珠检测模块以及表面划痕检测模块在同一轴上依次按一定距离安装；移动夹持模块安装在滚珠定位模块与检测模块前方。

所述的滚珠游隙与缺珠检测模块包括支架、保持架固定杆、保持架支撑座、八个位移传感器、八个顶杆和五个伸缩气缸。支架由欧标铝型材组成，由角铁和T型螺丝连接、固定；伸缩气缸一、二和三通过螺纹连接固定在支架上；伸缩气缸二的输出端链接保持架固定杆；保持架支撑座和伸缩气缸四和五固定在工作台上；八个位移传感器固定在由伸缩气缸一和三带动的升降平台上；八个顶杆固定在由伸缩气缸四和五带动的升降平台上。

所述的表面划痕检测模块包括正面表面划痕检测模块与反面表面划痕检测模块，其结构一致，由支架、相机、光源和保持架支撑座组成。支架由欧标铝型材组成，由角铁和T型螺丝连接、固定；相机和光源通过螺纹连接固定在连接板上，连接板通过螺纹连接固定在支架上；保持架支撑座固定在底座上。

所述的上料桶为振动式螺旋上料机，包括上料电机、振动电机、螺旋、料桶及料仓。其上料电机、振动电机各自开关，控制振动幅度可调，可使物料自动进入螺旋；螺旋及料桶与料仓之间软连接，拆卸轻松；料筒下端有活门及正反转开关，清洗方便。

所述的正反筛选模块包括四个爪状筛选网格，安装在上料桶螺旋尾部。利用保持架正反面摩擦力不同的特性，使只有反面朝上的保持架可通过四个筛选网格，正面朝上的保持架掉入料仓中，重新上料。

所述的缺料与应急处置模块包括霍尔传感器、支架、指示灯。霍尔传感器固定在支架上，且位于料道正上方；指示灯安装在支架顶端。

所述的滚珠定位模块包括支架、轻型气缸、压紧气缸、上料座、滑动座、支架、滑轨和压料套。轻型气缸固定在工作台上，轻型气缸的输出端与滑动座相连接；上料座固定在支架上；支架固定在滑动座上；压紧气缸固定在支架上，压紧气缸的输出端装有压料套，压料套位于上料座正上方。

所述的移动夹持模块包括移位气缸、滑台、滑轨、升降板、升降气缸和四个气缸机械爪。移位气缸固定在底座上，滑轨安装在底座上，安装方向与移位气缸平行，滑台与移位气缸输出端相连，在移位气缸带动下沿导轨移动；四个气缸机械爪固定在升降板上；升降气缸安装在升降板上，升降气缸的输出端固定在滑台上。

利用上述装置对平面推力轴承保持架表面划痕、滚珠游隙及缺珠进行检测的方法如下：

首先通过上料桶和正反筛选模块使大量的平面推力轴承保持架保持反面朝上且均匀有序的通过料带送入受料装置中。由缺料与应急处置模块检测料带中是否缺料，如果缺料，则立即停止送料和检测，并通过人工干预恢复装置的运行。保持架通过料带首先进入滚珠定位模块，通过压紧气缸给保持架一个压力并旋转，使钢珠到达规定位置。通过轻型气缸带动滑动座到达规定位置，由气缸机械爪一夹取，在移位气缸的平移作用下，首先将保持架夹取到滚珠游隙与缺珠检测模块。由八个精密位移传感器同时测量同一保持架上的八个滚珠上下极限位置的位移量，即滚珠游隙的大小；若测得的滚珠游隙值为零，则判定此处为缺珠。检测完毕后，由气缸机械爪二夹取，若滚珠游隙与缺珠检测通过，则在移位气缸的平移作用下，将保持架夹取到反面表面缺陷检测模块。若滚珠游隙与缺珠检测未通过，则由移位气缸带动气缸机械爪二从滚珠游隙与缺珠检测模块移动到反面表面缺陷检测模块时，由单独气路控制气缸机械爪二松开手指，将保持架投入位于滚珠游隙与缺珠检测模块和反面表面缺陷检测模块之间的废品下料槽。保持架到达反面缺陷检测模块后，由相机采集原始图像，通过计算机对图像进行处理，来判断保持架反面是否存在表面缺陷。检测完毕后，由气缸机械爪三夹取，若反面表面缺陷检测通过，则在移位气缸的平移作用下，将保持架夹取到正面表面缺陷检测模块。平移过程中，由固定在升降板上的旋转机构，将气缸机械爪三旋转180°，使保持架翻面。若反面表面缺陷检测未通过，则由移位气缸带动气缸机械爪三从反面表面缺陷检测模块到正面反面缺陷检测模块时，由单独气路控制气缸机械爪松开手指，将保持架投入位于反面表面缺陷检测模块和正面表面缺陷检测模块之间的废品下料槽。保持架到达正面缺陷检测模块后，由相机采集原始图像，通过计算机对图像进行处理，来判断保持架正面是否存在表面缺陷。检测完毕后，由气缸机械爪四夹取，在移位气缸的带动下，将保持架投入分料口，根据正面表面缺陷检测模块输出的信号来判断投入合格品箱或者不合格品箱，由电机控制分料口的挡板旋转，实现保持架的分选。同时，装置可实现流水线节拍作业，大大提高检测效率，实现对保持架连续、高效的质量检测与分选。

与背景技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明中采用八个精密位移传感器检测保持架的滚珠游隙大小和缺珠情况，单个保持架的检测效率高，且游隙检测精度可达10μm，检测范围0～1mm，缺珠识别成功率达100％。

2.本发明中采用机器视觉检测方法对保持架表面缺陷进行识别，利用图像处理与深度学习技术提高产品检测效率，识别成功率≥97％。

3.本发明装置工作时，保持架自动上料，缺料、故障自动暂停，同时可实现流水线节拍作业，四个气缸机械爪同步夹取和平移保持架，检测效率≥5000件/8小时，对检测完成的保持架实现自动分选，操作便捷。

4.单次检测数据实时显示，可实现将不同型号的推力轴承保持架游隙、缺珠、划痕三种缺陷的数量以及各自的合格率分类存入数据库服务器中的功能，该数据库可以根据用户需要生成每日、每周、每月或者每年的报表，有助于提升和完善企业的产品质量检测能力与质量追溯管理体系。

5.本发明装置中使用的精密位移传感器通过标准量块进行定期校准，从而可使滚珠游隙测量结果溯源至国家长度基准。

附图说明

图1是本发明的总体设计框图

图2是本发明的软件功能框图。

图3是平面推力轴承保持架成品质量自动检测分选装置立体结构图。

图4是自动上料与滚珠定位模块立体结构图。

图5是保持架正反筛选模块立体结构图。

图6是保持架滚珠游隙与缺珠检测模块立体结构图。

图7是保持架正反面表面缺陷检测模块立体结构图。

图8是保持架移动夹持模块立体结构图。

图9是保持架自动分选模块立体结构图。

图10是本发明的气路控制图。

图11是本发明的溯源路径图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图3、4、5所示，保持架先由上料器2经料道12输送入滚珠定位装置4。其中，保持架在上料器2中，已经由正反筛选模块21进行正反面的筛选，保证送入料带12的保持器都是反面朝上。料道12上方安装有缺料与应急处置装置3，当传感器15检测到料道12中缺料时，立即停止送料，并通过应急处置装置恢复装置的运行。保持架离开料道12后，即送入上料座16，支架18安装在移动座20上，上料座16安装在支架18上，支架18上端安装有压紧气缸13，压紧气缸13的输出端安装有压紧套14，轻型气缸19与移动座20通过螺纹连接，滑动座20下安装有滑轨17。在轻型气缸19带动滚珠定位装置4从靠近料道12的一端移动到气缸机械爪52夹持位置的过程中，压紧气缸13下压并旋转，使保持架的钢珠到达规定位置。

如图6所示，保持架经滚珠定位后，由气缸机械爪52将保持架从滚珠定位模块的上料座16夹持到滚珠游隙与缺珠检测模块的上料座31。伸缩气缸23、25、27通过连接件固定在支架上。伸缩气缸25的输出端与保持架固定杆28相连，保持架固定杆28上有8个凹槽，对应8个精密位移传感器29，凹槽位置位于滚珠正上方。伸缩气缸23和27的输出端和升降板26相连，8个精密位移传感器29固定在升降板26上。上料座31固定在底座上，上料座31上有8个凹槽，对应8个顶杆24，凹槽位置位于滚珠正下方。伸缩气缸30和32固定在底座上，伸缩气缸30和32的输出端与升降板33相连，8个顶杆24固定在升降板33上。在进行滚珠游隙与缺珠检测时，首先由保持架固定杆28对保持架施加一个压紧力F1，使保持架固定。再由伸缩气缸23和27带动升降板26下降，继而带动8个精密位移传感器29下降，对滚珠施加一个下压力F2，当位移传感器29无法再下降后，即位移传感器29的数值稳定后，读取当前数值，记为L1。然后由伸缩气缸30和32带动升降板33上升，继而带动8个顶杆24上升，对滚珠施加一个上压力F3，且F1＞F3＞F2，使滚珠产生一个向上的位移，当位移传感器29的数值稳定后，读取当前数值，记为L2，由公式ΔL＝|L1-L2|；即可算出滚珠游隙大小，若计算得出的滚珠游隙大小为零，则可判定此处为缺珠。若滚珠游隙大小ΔL不符合检测标准，或者判断有缺珠现象时，则由气缸器械爪50将保持架丢入废品下料口56；若滚珠游隙大小ΔL检测合格且无缺珠现象，则由气缸器械爪50将保持架夹持至反面表面缺陷检测模块7的上料座37。

如图7所示，上料座37固定在底座上，光源36通过连接件固定在支架34上，位于上料座31正上方，CCD相机35通过连接件固定在支架34上，位于光源36正上方。反面表面缺陷检测模块7和正面表面缺陷检测模块8的结构一致。在进行保持架表面缺陷检测时，首先由CCD相机35采集原始图像，通过算法处理图像后，判断保持架反面表面缺陷是否合格。若反面表面缺陷检测不合格，则由气缸机械爪46将保持架丢入废品下料口55；若反面表面缺陷检测合格，则由气缸机械爪46将保持架夹持至正面表面缺陷检测模块8的上料座41。如图8所示，气缸机械爪46安装在旋转装置47上，当气缸机械爪46夹持保持架从反面表面缺陷检测模块7往正面表面缺陷检测模块8移动时，旋转装置47控制气缸机械爪46旋转180°，实现保持架正反面的翻转，继而进行正面表面缺陷检测。保持架正面表面缺陷检测完成后，由气缸机械爪45将保持架投入分料口，分料口由电机53控制挡板54旋转，继而控制保持架是投入合格品箱10或是不合格品箱11。

如图10所示，气路设计分为三部分：主运动模块气路、压紧模块气路及游隙测量模块气路。主运动模块气路用于为气缸机械手45、46、50、52提供气动力，实现气缸机械手45、46、50、52在各模块之间对被测件的夹放和转移运动。压紧模块气路用于在进行游隙检测时，对保持架进行压紧固定时提供压紧力。游隙测量模块气路用于推动位移传感器和顶杆的快速升降和复位。

如图11所示，对本发明装置中使用的精密位移传感器进行定期校准，从而可使滚珠游隙测量结果溯源至国家长度基准。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (2)

1.一种平面推力轴承保持架表面划痕、滚珠游隙及缺珠情况检测方法，其特征在于，所述检测方法基于一平面推力轴承保持架成品质量自动检测分选装置来实现，所述分选装置包括检测模块和上料及分选模块，所述的检测模块包括滚珠游隙与缺珠检测模块、表面划痕检测模块，所述的上料及分选模块包括上料桶、正反筛选模块、缺料与应急处置模块、滚珠定位模块、移动夹持模块；

所述的上料桶通过料道与滚珠定位模块相连，正反筛选模块安装在上料桶内，缺料与应急处置模块置于料道正上方；滚珠定位模块、滚珠游隙与缺珠检测模块以及表面划痕检测模块在同一轴上依次按一定距离安装；移动夹持模块安装在滚珠定位模块与检测模块前方；

所述的滚珠游隙与缺珠检测模块包括支架、保持架固定杆、保持架支撑座、八个位移传感器、八个顶杆和五个伸缩气缸；支架由欧标铝型材组成，由角铁和T型螺丝连接、固定；伸缩气缸一、二和三通过螺纹连接固定在支架上；伸缩气缸二的输出端链接保持架固定杆；保持架支撑座和伸缩气缸四和五固定在工作台上；八个位移传感器固定在由伸缩气缸一和三带动的升降平台上；八个顶杆固定在由伸缩气缸四和五带动的升降平台上；

所述的表面划痕检测模块包括正面表面划痕检测模块与反面表面划痕检测模块，其结构一致，由支架、相机、光源和保持架支撑座组成；支架由欧标铝型材组成，由角铁和T型螺丝连接、固定；相机和光源通过螺纹连接固定在连接板上，连接板通过螺纹连接固定在支架上；保持架支撑座固定在底座上；

所述的上料桶为振动式螺旋上料机，包括上料电机、振动电机、螺旋、料桶及料仓；其上料电机、振动电机各自开关，控制振动幅度可调，可使物料自动进入螺旋；螺旋及料桶与料仓之间软连接，拆卸轻松；料筒下端有活门及正反转开关，清洗方便；

所述的正反筛选模块包括四个爪状筛选网格，安装在上料桶螺旋尾部；利用保持架正反面摩擦力不同的特性，使只有反面朝上的保持架可通过四个筛选网格，正面朝上的保持架掉入料仓中，重新上料；

所述的缺料与应急处置模块包括霍尔传感器、支架、指示灯；霍尔传感器固定在支架上，且位于料道正上方；指示灯安装在支架顶端；

所述的滚珠定位模块包括支架、轻型气缸、压紧气缸、上料座、滑动座、支架、滑轨和压料套；轻型气缸固定在工作台上，轻型气缸的输出端与滑动座相连接；上料座固定在支架上；支架固定在滑动座上；压紧气缸固定在支架上，压紧气缸的输出端装有压料套，压料套位于上料座正上方；

所述的移动夹持模块包括移位气缸、滑台、滑轨、升降板、升降气缸和四个气缸机械爪；移位气缸固定在底座上，滑轨安装在底座上，安装方向与移位气缸平行，滑台与移位气缸输出端相连，在移位气缸带动下沿导轨移动；四个气缸机械爪固定在升降板上；升降气缸安装在升降板上，升降气缸的输出端固定在滑台上；

所述检测方法包括：

首先通过上料桶和正反筛选模块使大量的平面推力轴承保持架保持反面朝上且均匀有序的通过料带送入受料装置中；由缺料与应急处置模块检测料带中是否缺料，如果缺料，则立即停止送料和检测，并通过人工干预恢复装置的运行；保持架通过料带首先进入滚珠定位模块，通过压紧气缸给保持架一个压力并旋转，使钢珠到达规定位置；通过轻型气缸带动滑动座到达规定位置，由气缸机械爪一夹取，在移位气缸的平移作用下，首先将保持架夹取到滚珠游隙与缺珠检测模块；对滚珠施加了一个上下压力，再由八个精密位移传感器同时测量同一保持架上的八个滚珠上下极限位置的位移量，即滚珠游隙的大小；若测得的滚珠游隙值为零，则判定此处为缺珠；检测完毕后，由气缸机械爪二夹取，若滚珠游隙与缺珠检测通过，则在移位气缸的平移作用下，将保持架夹取到反面表面缺陷检测模块；若滚珠游隙与缺珠检测未通过，则由移位气缸带动气缸机械爪二从滚珠游隙与缺珠检测模块移动到反面表面缺陷检测模块时，由单独气路控制气缸机械爪二松开手指，将保持架投入位于滚珠游隙与缺珠检测模块和反面表面缺陷检测模块之间的废品下料槽；保持架到达反面缺陷检测模块后，由相机采集原始图像，通过计算机对图像进行处理，来判断保持架反面是否存在表面缺陷；检测完毕后，由气缸机械爪三夹取，若反面表面缺陷检测通过，则在移位气缸的平移作用下，将保持架夹取到正面表面缺陷检测模块；平移过程中，由固定在升降板上的旋转机构，将气缸机械爪三旋转180°，使保持架翻面；若反面表面缺陷检测未通过，则由移位气缸带动气缸机械爪三从反面表面缺陷检测模块到正面反面缺陷检测模块时，由单独气路控制气缸机械爪松开手指，将保持架投入位于反面表面缺陷检测模块和正面表面缺陷检测模块之间的废品下料槽；保持架到达正面缺陷检测模块后，由相机采集原始图像，通过计算机对图像进行处理，来判断保持架正面是否存在表面缺陷；检测完毕后，由气缸机械爪四夹取，在移位气缸的带动下，将保持架投入分料口，根据正面表面缺陷检测模块输出的信号来判断投入合格品箱或者不合格品箱，由电机控制分料口的挡板旋转，实现保持架的分选；同时，装置可实现流水线节拍作业，大大提高检测效率，实现对保持架连续、高效的质量检测与分选。

2.根据权利要求1所述的平面推力轴承保持架表面划痕、滚珠游隙及缺珠情况检测的方法，其特征在于：对所述精密位移传感器进行定期校准，从而使滚珠游隙测量结果溯源至国家长度基准。

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