一种复杂表面红宝石轴承缺陷检测的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种复杂表面红宝石轴承缺陷检测的装置及方法，装置中：透明检测圆盘用于承放红宝石轴承，依次旋转红宝石轴承至正面相机和反面相机的位置进行检测；正面相机、2倍带同轴远心镜头、白色点光源用于采集红宝石轴承的第一同轴光图像，计算红宝石轴承的图像坐标及各圆环半径，并且对平面及外形轮廓进行缺陷检测；正面相机、2倍带同轴远心镜头、0度蓝色环形侧光、90度蓝色环形背光用于采集红宝石轴承的第一环形光图像，进行外径、槽径、孔径，曲面上的缺陷检测；红色滤光片用于过滤环境杂散光；反面相机、反面2倍带同轴远心镜头、白色点光源用于采集第二同轴光图像，进行工作表面的缺陷检测。

A Device and Method for Defect Detection of Ruby Bearing with Complex Surface

【技术实现步骤摘要】
一种复杂表面红宝石轴承缺陷检测的装置及方法
本专利技术属于红宝石轴承检测
，具体涉及一种复杂表面红宝石轴承缺陷检测的装置与方法。
技术介绍
红宝石轴承是安装在钟表机心上的钟表功能宝石元件，也适用于安装在仪表及各种装置上的功能宝石元件。功能宝石元件用于改善计时仪器元件接触面摩擦稳定性和减少磨损的钟表宝石。红宝石轴承规格为外径在0.7-3mm之间，特征为有无槽面，外径倒边，存在孔-倒角-曲面-平面-倒角的表面阶段性变化过程。表面情况复杂。加工过程，容易造成外崩、孔崩、断裂、装崩、划痕等缺陷。目前，对于红宝石轴承的缺陷检测，多采用人工高倍显微镜下目视挑出缺陷，存在效率低和稳定性差的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种复杂表面红宝石轴承缺陷检测的装置及方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案：一种复杂表面红宝石轴承缺陷检测的装置，正面检测工位包括正面检测相机、远心镜头、白色点光源、红色滤光片、0度蓝色环形侧光、90度蓝色环形背光；透明检测圆盘；反面检测工位包括反面90度蓝色环形背光、反面红色滤光片、反面0度蓝色环形侧光、反面远心镜头和反面检测相机，其中：所述透明检测圆盘用于承放红宝石轴承，依次旋转红宝石轴承至正面相机和反面相机的位置进行检测；正面相机、2倍带同轴远心镜头、白色点光源用于采集红宝石轴承的第一同轴光图像，计算红宝石轴承的图像坐标及各圆环半径，并且对平面及外形轮廓进行缺陷检测；正面相机、2倍带同轴远心镜头、0度蓝色环形侧光、90度蓝色环形背光用于采集红宝石轴承的第一环形光图像，进行外径、槽径、孔径，曲面上的缺陷检测；红色滤光片用于过滤环境杂散光；反面相机、2倍带同轴远心镜头、白色点光源用于采集第二同轴光图像，进行工作表面的缺陷检测；反面相机、2倍带同轴远心镜头、0度蓝色环形侧光、90度蓝色环形背光共同组合用于采集第二环形光图像，进行工作面外径倒边及工作孔位缺陷检测。优选地，分别对第一同轴光图像，第一环形光图像，第二同轴光图像和第二环形光图像进行分析，其中第一同轴光图像为红宝石上表面朝上图像时用于分析槽尺寸不良，槽偏心，上崩、外崩、装崩、划痕、麻点；第一同轴光图像为红宝石下表面朝上时用于分析孔崩、外崩、装崩、划痕、麻点；第一环形光图像用于分析外崩、装崩、孔崩、裂纹、麻点；第二同轴光图像为红宝石上表面朝上图像时用于分析装崩、孔崩、麻点；第二环形光图像为红宝石下表面朝上图像时用于分析槽尺寸不良，槽偏心，上崩、孔崩、麻点；第二环形光图像用于分析外崩、装崩、孔崩、裂纹、麻点。一种复杂表面红宝石轴承缺陷检测的方法，应用于复杂表面红宝石轴承缺陷检测的装置，包括如下步骤：S1，自动检测初始化：完成上料，旋转圆盘至指定正面检测工位；S2，采集第一图像：正面相机、2倍带同轴远心镜头、白色点光源获取一张红宝石轴承图像，为第一同轴光图像；S3，白色点光源1灭掉，红宝石不动，0度蓝色环形侧光和背面环形90度蓝色背光（环形组合光）同时亮起；S4，采集第二图像：正面相机、2倍带同轴远心镜头、0度蓝色环形侧光和背面环形90度蓝色背光（环形组合光）共同作用获取一张红宝石轴承图像，为第一环形光图像；S5，加载第一同轴光图像进行图像预处理：获得红宝石区域，进行红宝石在图像中的位置判断，计算位置信息，计算样品信息，包括圆心、各圆环半径保存至数据库；获得红宝石哪个面朝上，保存面朝上信息标志位；区域分割；S6，进行第一同轴光图像缺陷检测，判断是否有缺陷结果，若是，结束；S7，否则，加载第一环形光图像，进行图像预处理：加载S5中圆心坐标及各圆环半径，进行检测区域分割；S8，进行第一环形光图像缺陷检测，判断是否有缺陷结果，若是，结束；S9，否则，转到反面相机检测；S10，只开启反面白色点光源；S11，采集第三图像：反面相机、反面2倍带同轴远心镜头、反面白色点光源获取一张红宝石轴承图像，为第二同轴光图像；S12，反面白色点光源灭掉，红宝石不动，反面0度蓝色环形侧光和反面90度蓝色环形背光（环形组合光）同时亮起；S13，触发采集第四图像：反面相机、反面2倍带同轴远心镜头、反面0度蓝色环形侧光和反面90度蓝色环形背光（环形组合光）获取一张红宝石轴承图像，为第二环形光图像，S14，加载第二同轴光图像进行图像预处理：加载S5的面朝上标志位，获得红宝石区域，位置判断，计算样品信息，包括圆心、各圆环半径保存至数据库；进行检测区域分割；S15，进行第二同轴光图像缺陷检测，判断是否有缺陷结果，若是，结束；S16，否则，加载第二环形光图像进行图像预处理；加载S14中的圆心坐标，获得拟合各圆环，进行检测区域分割；S17，进行第二环形光图像进行缺陷检测，判断是否有缺陷结果，若是，结束。优选地，S5中所述图像预处理过程如下：S501，获得红宝石区域；S502，红宝石在图像中视场位置判断：多片、偏离、空场；S503，计算位置信息：圆心及各圆环拟合计算样品信息，包括圆心、各圆环半径保存至数据库；S504，根据圆环半径，判断红宝石哪个面朝上，面朝上标志位置1；S505，进行检测区域分割：分割获得各圆环区域，分别针对缺陷缺测：外崩、装崩、划痕、麻点、上崩，孔崩；对应外崩区域、装崩区域，平面区域，上崩区域、孔崩区域。优选地，S503中圆心及各圆环拟合计算，具体步骤如下；S5031，在检测之前，采集红宝石轴承标准片上表面朝上的第一同轴光图像，获取外径、槽径、孔径的物理尺寸值和图像上像素点理论值，求得两者的比例，为图像放大率Mag；S5032，对当前待测红宝石的区域，自动化获取多个黑白圆环S5033，分别对这些圆环区域，跟踪边缘点，并将边缘点带入圆极坐标级数公式，分别获取区域重心，对区域重心进行加权平均，求得圆心坐标。S5034，以圆心坐标为中心，分别计算出每个圆环区域轮廓点到圆心距离，进行统计求得各圆环半径。S5035，根据S5031求得外径、槽径、孔径半径图像像素点数理论值分别与S5034中的各圆环半径作对比，依次确定外径、槽径、孔径所属的圆环半径。优选地，S504中判断红宝石哪个面朝上的具体步骤如下：S5041，计算得到从圆心往外第二圆环半径R2和第三个圆环半径R3；S5042，若R2>0.4*R3，如果是红宝石为上表面朝上，上表面朝上标志位为1；S5043，否则红宝石为下表面朝上，上表面朝上标志位为0。优选地，S505中区域分割的具体步骤如下：S5051，根据获得的圆心坐标及各圆环半径，进行检测区域分割；S5052，外崩区域：外径棱R4背离圆心向外5个像素点的圆，靠近向内5个像素点的圆所围成宽度为10个像素点的外轮廓环形区域，用于检测外崩；S5053，装崩区域：装棱R3背离圆心向外10个像素点的圆，靠近向内10个像素点的圆所围成宽度为10个像素点的装棱区域，用于检测装崩；S5054，平面区域：用于检测划痕、脏污、裂纹、麻点等缺陷检测；S5055，红宝石上表面朝上的情况下，装棱R3靠近向内向内10个像素点的圆，上棱向外10个像素点的圆所围成的平面区域，用于检测划痕、脏污、裂纹、麻点等缺陷检测；S5056，红宝石下表面朝上的情况下，装棱R3靠近向内向内10个像素点的圆，R2向外10个像素点的圆所围成的平面区域，用于检测划痕、脏污、裂纹、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复杂表面红宝石轴承缺陷检测的装置，其特征在于，正面检测工位包括正面检测相机、2倍带同轴远心镜头、白色点光源、红色滤光片、0度蓝色环形侧光、90度蓝色环形背光；透明检测圆盘；反面检测工位包括反面90度蓝色环形背光、反面红色滤光片、反面0度蓝色环形侧光、反面2倍带同轴远心镜头和反面检测相机，其中：所述透明检测圆盘用于承放红宝石轴承，依次旋转红宝石轴承至正面相机和反面相机的位置进行检测；正面相机、2倍带同轴远心镜头、白色点光源用于采集红宝石轴承的第一同轴光图像，计算红宝石轴承的图像坐标及各圆环半径，并且对平面及外形轮廓进行缺陷检测；正面相机、2倍带同轴远心镜头、0度蓝色环形侧光、90度蓝色环形背光用于采集红宝石轴承的第一环形光图像，进行外径、槽径、孔径，曲面上的缺陷检测；红色滤光片用于过滤环境杂散光；反面相机、反面2倍带同轴远心镜头、反面白色点光源用于采集第二同轴光图像，进行工作表面的缺陷检测；反面相机、反面2倍带同轴远心镜头、反面0度蓝色环形侧光、反面90度蓝色环形背光共同组合用于采集第二环形光图像，进行工作面外径倒边及工作孔位缺陷检测。

【技术特征摘要】
1.一种复杂表面红宝石轴承缺陷检测的装置，其特征在于，正面检测工位包括正面检测相机、2倍带同轴远心镜头、白色点光源、红色滤光片、0度蓝色环形侧光、90度蓝色环形背光；透明检测圆盘；反面检测工位包括反面90度蓝色环形背光、反面红色滤光片、反面0度蓝色环形侧光、反面2倍带同轴远心镜头和反面检测相机，其中：所述透明检测圆盘用于承放红宝石轴承，依次旋转红宝石轴承至正面相机和反面相机的位置进行检测；正面相机、2倍带同轴远心镜头、白色点光源用于采集红宝石轴承的第一同轴光图像，计算红宝石轴承的图像坐标及各圆环半径，并且对平面及外形轮廓进行缺陷检测；正面相机、2倍带同轴远心镜头、0度蓝色环形侧光、90度蓝色环形背光用于采集红宝石轴承的第一环形光图像，进行外径、槽径、孔径，曲面上的缺陷检测；红色滤光片用于过滤环境杂散光；反面相机、反面2倍带同轴远心镜头、反面白色点光源用于采集第二同轴光图像，进行工作表面的缺陷检测；反面相机、反面2倍带同轴远心镜头、反面0度蓝色环形侧光、反面90度蓝色环形背光共同组合用于采集第二环形光图像，进行工作面外径倒边及工作孔位缺陷检测。2.如权利要求1所述的复杂表面红宝石轴承缺陷检测的装置，其特征在于，分别对第一同轴光图像，第一环形光图像，第二同轴光图像和第二同轴光图像进行分析，其中第一同轴光图像为红宝石上表面朝上图像时用于分析槽尺寸不良，槽偏心，上崩、外崩、装崩、划痕、麻点；第一同轴光图像为红宝石下表面朝上时用于分析孔崩、外崩、装崩、划痕、麻点；第一环形光图像用于分析外崩、装崩、孔崩、裂纹、麻点；第二同轴光图像为红宝石上表面朝上图像时用于分析装崩、孔崩、麻点；第二环形光图像为红宝石下表面朝上图像时用于分析槽尺寸不良，槽偏心，上崩、孔崩、麻点；第二环形光图像用于分析外崩、装崩、孔崩、裂纹、麻点。3.一种复杂表面红宝石轴承缺陷检测的方法，应用于如权利要求1或2所述的复杂表面红宝石轴承缺陷检测的装置，其特征在于，包括如下步骤：S1，自动检测初始化：完成上料，旋转圆盘至指定正面检测工位；S2，采集第一图像：正面相机、2倍带同轴远心镜头、白色点光源获取一张红宝石轴承图像，为第一同轴光图像；S3，白色点光源1灭掉，红宝石不动，0度蓝色环形侧光和背面环形90度蓝色背光(环形组合光)同时亮起；S4，采集第二图像：正面相机、2倍带同轴远心镜头、0度蓝色环形侧光和背面环形90度蓝色背光(环形组合光)共同作用获取一张红宝石轴承图像，为第一环形光图像；S5，加载第一同轴光图像进行图像预处理：获得红宝石区域，进行红宝石在图像中的位置判断，计算位置信息，计算样品信息，包括圆心、各圆环半径保存至数据库；获得红宝石哪个面朝上，保存面朝上信息标志位；区域分割；S6，进行第一同轴光图像缺陷检测，判断是否有缺陷结果，若是，结束；S7，否则，加载第一环形光图像，进行图像预处理：加载S5中圆心坐标及各圆环半径，进行检测区域分割；S8，进行第一环形光图像缺陷检测，判断是否有缺陷结果，若是，结束；S9，否则，转到反面相机检测；S10，只开启反面白色点光源；S11，采集第三图像：反面相机、反面2倍带同轴远心镜头、反面白色点光源获取一张红宝石轴承图像，为第二同轴光图像；S12，反面白色点光源灭掉，红宝石不动，反面0度蓝色环形侧光和反面90度蓝色环形背光(环形组合光)同时亮起；S13，触发采集第四图像：反面相机、反面2倍带同轴远心镜头、反面0度蓝色环形侧光和反面90度蓝色环形背光(环形组合光)获取一张红宝石轴承图像，为第二环形光图像；S14，加载第二同轴光图像进行图像预处理：加载S5的面朝上标志位，获得红宝石区域，位置判断，计算样品信息，包括圆心、各圆环半径保存至数据库；进行检测区域分割；S15，进行第二同轴光图像缺陷检测，判断是否有缺陷结果，若是，结束；S16，否则，加载第二环形光图像进行图像预处理；加载S14中的圆心坐标，获得拟合各圆环，进行检测区域分割；S17，进行第二环形光图像进行缺陷检测，判断是否有缺陷结果，若是，结束。4.如权利要求3所述的复杂表面红宝石轴承缺陷检测的方法，其特征在于，S5中所述图像预处理过程如下：S501，获得红宝石区域；S502，红宝石在图像中视场位置判断：多片、偏离、空场；S503，计算位置信息：圆心及各圆环拟合计算样品信息，包括圆心、各圆环半径保存至数据库；S504，根据圆环半径，判断红宝石哪个面朝上，面朝上标志位置1；S505，进行检测区域分割：分割获得各圆环区域，分别针对缺陷缺测：外崩、装崩、划痕、麻点、上崩，孔崩；对应外崩区域、装崩区域，平面区域，上崩...

【专利技术属性】
技术研发人员：余建安，林晨宽，陈浙泊，陈镇元，吴荻苇，
申请(专利权)人：浙江大学台州研究院，
类型：发明
国别省市：浙江,33