基于机器视觉的轴承缺陷模块化检测装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及机器视觉技术领域，公开了一种基于机器视觉的轴承缺陷模块化检测装置与方法，包括四个独立的检测工位，分别可以完成对轴承外圈/轴承内圈的端面、内圆倒角面、外圆表面、外倒角面和内圆周面的图像采集，并通过预置了特定图像检测算法的图像分析装置进行分析处理，检测出可能存在的轴承的表面缺陷并进行分类，最后综合四个工位的检测结果，对被检测轴承是否合格进行判断，解决了现有的轴承检测方法存在的检测工艺复杂，通用性差的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
基于机器视觉的轴承缺陷模块化检测装置与方法
本专利技术涉及机器视觉
，尤其涉及基于机器视觉的轴承缺陷模块化检测装置与方法。
技术介绍
轴承作为工业领域最重要的基础零件之一，使用非常广泛且种类繁多，以往轴承质量控制的重点会更多地关注轴承的加工精度和材料机械性能，因为这些关系到机械产品的各种使用性能和寿命。但近年来轴承的外观质量越来越受到关注，一方面因为其影响到产品的外观形象，另一方面表面缺陷(例如磕碰伤、锈蚀、裂纹、黑皮等)严重时同样会严重影响机械产品的使用性能和寿命。目前多数小型轴承加工厂以半自动化与手工检测相结合为主，大型轴承厂安装了一些进口或国产的基于机器视觉的自动缺陷检测设备，一定程度上减少了人工、降低了成本，检测结果稳定。轴承加工整个工艺流程中，关键部件是轴承外圈、轴承内圈和轴承滚子，目前有分别针对轴承内、外圈、滚子以及成品的检测设备。但查阅市场上的轴承视觉检测设备以及相关学术论文和专利文档，都是实现对单一产品的有限检测需求，比如轴承端面检测设备，轴承套圈检测设备，成品轴承检测设备等。由于视觉检测设备中光学器件位置相对固定，而轴承品种规格众多，检测需求差别较大，因此成品轴承和轴承套圈，甚至内圈和外圈都无法实现兼容性检测。如果想在一条轴承生产整线上对各个工艺段进行质量管控，就需要分别为不同的被测工件定制不同。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术实施例提供一种基于机器视觉的轴承缺陷模块化检测装置，包括四个独立的检测工位，分别可以完成对轴承外圈/轴承内圈的端面、内圆倒角面、外圆表面、外倒角面和内圆周面的图像采集，并通过预置了特定图像检测算法的图像分析装置进行分析处理，检测出可能存在的轴承的表面缺陷并进行分类，最后综合四个工位的检测结果，对被检测轴承是否合格进行判断，解决了现有的轴承检测方法存在的检测工艺复杂，通用性差的缺陷。(二)
技术实现思路
本专利技术实施例提供基于机器视觉的轴承缺陷模块化检测装置，包括四组检测工位，分别为第一检测工位、第二检测工位、第三检测工位和第四检测工位；第一检测工位和第二工位包括检测台、设置于其上方的低角度环形光源、设置于低角度环形光源上方的高角度环形光源，高角度环形光源的上方还设有具有全画幅镜头的面阵相机；第三检测工位包括检测台、设置于其上方的弧形光源，以及设置于弧形光源上方的线阵相机，该线阵相机具有远心镜头；第四检测工位包括检测台、设置于其上方的弧形光源，以及设置于弧形光源上方的线阵相机，该线阵相机具有远心镜头，检测台与弧形光源之间还设有棱镜，该棱镜用于放置于待检测的轴承内圈/轴承外圈的内部；还包括用于接受接受面阵相机和线阵相机采集到的图像的图像存储装置，还包括用于根据按照设定好的算法对上述图像进行处理的图像分析装置。优选的，第三检测工位还包括用于触发所述线阵相机的编码器。基于机器视觉的轴承缺陷模块化检测方法，使用了上述基于机器视觉的轴承缺陷模块化检测装置，包括以下步骤：步骤一、将待检测的轴承工件放置于第一工位的检测台上，采集其第一端面和第一内圆倒角面的图像并传输至图像存储装置；步骤二、翻转轴承工件并输送至第二工位的检测台上，采集其第二端面和第二内圆倒角面的图像并传输至所述图像存储装置；步骤三、将所述轴承工件输送至第三工位的检测台，调整弧形光源，使其同时照射到轴承工件的外圆表面和外倒角面，旋转轴承工件的同时，采集完整的轴承工件的外圆表面图像以及外倒角面图像并传输至图像存储装置；步骤四、将轴承工件输送至第四工位的检测台，将棱镜放置于轴承工件的内部，旋转轴承工件的同时采集其内圆周面的图像并传输至图像存储装置；步骤五、图像分析装置根据图像存储装置中的图像，按照预置的算法分析被检测的轴承工件是否合格。优选的，步骤三中，采用触发器来控制线阵相机的拍照频率。优选的，步骤三中，根据轴承的直径来确定相机的行频来保证采集到的轴承的外表面的图像的完整性。优选的，步骤五中，所述图像分析装置中预置了FasterRCNN，SSD，YOLOvn算法模型或者其改进版本中的任意一种。(三)有益效果本专利技术实施例提供的基于机器视觉的轴承缺陷模块化检测装置与方法，包括四个独立的检测工位，分别可以完成对轴承外圈/轴承内圈的端面、内圆倒角面、外圆表面、外倒角面和内圆周面的图像采集，并通过预置了特定图像检测算法的图像分析装置进行分析处理，检测出可能存在的轴承的表面缺陷并进行分类，最后综合四个工位的检测结果，对被检测轴承是否合格进行判断。首先，采用创新的光学成像组合方案，一方面保证了轴承的每个被测表面可以清晰成像，另一方面使得成品轴承、轴承外圈和轴承内圈可以在相同的模块化成像方案下被检测，无需分别定制专用设备，提高了设备的兼容性、通用性，降低了设备的应用成本。其次，采用光学成像硬件的模块化设计和对应软件的模块化设计思想，实现了按照用户需求对成品轴承和内外套圈进行视觉缺陷检测的定制化设计，以满足不同规格、不同品种轴承的检测需求。最后，软硬件模块化设计思想容易延伸应用于与轴承类似的金属表面视觉缺陷检测，可快速设计单独检测工件的环形表面、线扫描外圆面、内圆面的系统，为基于机器视觉技术的零件检测工艺提供了一种新的解决方案思路。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例中的一种基于机器视觉的轴承缺陷模块化检测装置的结构示意图；图2是本专利技术实施例中的检测不同类型的检测轴承工件与对应的检测表面的对应关系；图3是本专利技术实施例中的一种基于机器视觉的轴承缺陷模块化检测装置中预置的深度学习方法的设计与优化方法。附图标记说明：1：低角度环形光源；2：高角度环形光源；3：面阵相机；4：线阵相机；5：远心镜头；6：弧形光源；7：棱镜。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”“第二”“第三”是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。“上”“下”“左”“右”的方向均以附图所示方向为准。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术实施例中的具体含义。需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于机器视觉的轴承缺陷模块化检测装置，其特征在于，包括四组检测工位，分别为第一检测工位、第二检测工位、第三检测工位和第四检测工位；/n所述第一检测工位和所述第二工位包括检测台、设置于其上方的低角度环形光源、设置于所述低角度环形光源上方的高角度环形光源，所述高角度环形光源的上方还设有具有全画幅镜头的面阵相机；/n所述第三检测工位包括检测台、设置于其上方的弧形光源，以及设置于所述弧形光源上方的线阵相机，该线阵相机具有远心镜头；/n所述第四检测工位包括检测台、设置于其上方的弧形光源，以及设置于所述弧形光源上方的线阵相机，该线阵相机具有远心镜头，所述检测台与所述弧形光源之间还设有棱镜，该棱镜用于放置于待检测的轴承内圈/轴承外圈的内部；/n还包括用于接受接受所述面阵相机和所述线阵相机采集到的图像的图像存储装置，还包括用于根据按照设定好的算法对上述图像进行处理的图像分析装置。/n

【技术特征摘要】
1.基于机器视觉的轴承缺陷模块化检测装置，其特征在于，包括四组检测工位，分别为第一检测工位、第二检测工位、第三检测工位和第四检测工位；
所述第一检测工位和所述第二工位包括检测台、设置于其上方的低角度环形光源、设置于所述低角度环形光源上方的高角度环形光源，所述高角度环形光源的上方还设有具有全画幅镜头的面阵相机；
所述第三检测工位包括检测台、设置于其上方的弧形光源，以及设置于所述弧形光源上方的线阵相机，该线阵相机具有远心镜头；
所述第四检测工位包括检测台、设置于其上方的弧形光源，以及设置于所述弧形光源上方的线阵相机，该线阵相机具有远心镜头，所述检测台与所述弧形光源之间还设有棱镜，该棱镜用于放置于待检测的轴承内圈/轴承外圈的内部；
还包括用于接受接受所述面阵相机和所述线阵相机采集到的图像的图像存储装置，还包括用于根据按照设定好的算法对上述图像进行处理的图像分析装置。


2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的轴承缺陷模块化检测装置，其特征在于，所述第三检测工位还包括用于触发所述线阵相机的编码器。


3.基于机器视觉的轴承缺陷模块化检测方法，其特征在于，使用了如权利要求1或2中任意一项所述基于机器视觉的轴承缺陷模块化检测装置，包括以下步骤：
步骤一、将待检测的轴承工件放置于所述第一工位的检测台上，采集其第一端面和第...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋剑峰，郑军，肖鋆，
申请(专利权)人：聚时科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31