本发明专利技术公开了一种基于比较测量法的轴承内圈多参数视觉测量系统，包括摆杆式栅栏入料机构、轴向参数测量装置、径向参数测量装置、输送机构、分选机构、PLC控制模块、上位机控制模块和人机交互模块。该测量系统以标准的高精度轴承内圈作为基准件，以相机作为比较测量仪器，在计算轴承外圈定位误差的基础上，将被测轴承外圈与基准件比较来进行合格品、返修品与报废品的分选。本发明专利技术不仅实现了轴承内圈内孔直径、外径、沟槽直径、沟槽曲率半径和宽度的全自动比较测量，而且解决了轴承内圈在高精度检测和大尺寸检测时对相机分辨率要求过高而导致系统成本过高的瓶颈问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及测量和测试 领域，特别涉及一种基于比较测量法的轴承内圈多参数视觉测量与自动分选系统。
技术介绍
轴承是机械行业中一个重要的基础部件，在轴承的生产过程中，轴承各组成部分的加工精度直接影响轴承的使用性能和寿命，所以对轴承内圈各个参数的质量检测一直是生产厂家关心的重要问题。目前，大多数的轴承生产厂家仍然依靠机械式、电子式、气动式和光学式等测量仪器来对轴承内圈进行离线检测，但由于轴承内圈的生产量大，采用人工检测的方式很难实现产品的在线检测和全数检测，并且由于受人为因素影响，这种依靠人力检测的方法存在劳动强度大、易引入人为误差等缺点，难以满足大批量零件的质量控制需求。随着产品质量管理的规范化和法制化，在线检测和全数检测的呼声越来越高，而视觉检测技术作为一种非接触检测手段，具有检测速度快，检测结果稳定，自动化程度高以及具备在线检测、实时分析和实时控制等优点，对于机械零件的视觉检测，目前基本上采用全局测量的方法，对于高精度视觉检测和大尺寸零件视觉检测，检测系统对相机的分辨率要求很高，这样就大大增加了检测系统的成本，从而限制了系统的推广和应用。在这样的技术背景下，本专利技术的提出就具有一定的理论和工程应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是为轴承内圈的在线检测和全数检测提供一种基于比较测量法的多参数视觉测量系统，不仅解决了采用人工检测时存在的劳动强度大和易引入人为误差等问题。而且通过采用比较测量法，解决了轴承内圈在高精度检测和大尺寸检测时对相机分辨率要求过高而导致系统成本过高的瓶颈问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。一种基于比较测量法的轴承内圈多参数视觉测量系统包括摆杆式栅栏入料机构、轴向参数测量装置、径向参数测量装置、输送机构、分选机构、PLC控制模块、上位机控制模块和人机交互模块，其特征在于在机架的上方安装有将入料槽中的轴承内圈逐个输送入到轴向测量工位的摆杆式栅栏入料机构；在机架的中部安装有通过比较测量法测量轴承内圈内孔直径及变动量、外径及变动量的轴向参数测量装置和通过比较测量法测量轴承内圈的沟槽直径及变动量、沟槽曲率半径及变动量、宽度及变动量的径向参数测量装置；在机架的下方安装有将处于轴向测量工位中的轴承内圈输送到径向测量工位的输送机构和根据测量结果将轴承内圈按照合格品、返修品和报废品进行分选归类的分选机构，其中摆杆式栅栏入料机构出口的中线、轴向参数测量装置的中线和输送机构入口的中线位于同一直线上，径向参数测量装置和轴向参数测量装置等高，并位于分选机构入口处的正上方，径向参数测量装置和轴向参数测量装置均通过信号线和对图像数据执行预处理和特征提取的上位机控制模块内的数据采集卡连接，用于采集位置传感器输入信号，并对气缸、机械手和电机的运动进行精确控制的PLC控制模块通过串口和上位机控制模块连接，用于用户输入指令、标定参数以及预设公差，同时实时显示捕获图像和测量结果，并同时进行数据存储和统计分析的人机交互模块分别和PLC控制模块以及上位机控制模块连接。所述的摆杆式栅栏入料机构包括入料槽、接近开关、摆杆式栅栏、顶杆、Z方向移动气缸、Z方向滑轨、连杆式推出机构、Z方向机械手和升降滑台，用于对入料槽中的轴承内圈进行逐个输送的摆杆式栅栏包括转动杆、前隔离柱、中隔离柱、后隔离柱、栅栏板和圆柱摆杆，其中转动杆安装在机架上，并通过转动副和前隔离柱连接，圆柱摆杆位于顶杆的正上方，并通过螺纹和栅栏板连接；用于将 圆柱摆杆顶起，并带动摆杆式栅栏摆动的顶杆安装在升降滑台上；Z方向移动气缸安装在Z方向滑轨上，其活塞可以将升降滑台推送到轴向测量工位的前方；用于将Z方向机械手中抓取的轴承内圈推送到轴向测量工位的连杆式推出机构的两端通过螺纹与Z方向机械手和升降滑台连接。所述的轴向参数测量装置包括气动动力卡盘、轴向测量相机、光源、镜头、位置调节工作台和轴承推出盘，以轴承内圈的外径为定位基准，并完成对轴承内圈的夹紧和定位的气动动力卡盘包括卡盘体、活动卡爪和卡爪的气动驱动机构，其中活动卡爪上固定有能够提高工件定位精度的金属半球；轴向测量相机安装在和气动动力卡盘相对的位置调节工作台上；用于将被测的轴承内圈推送到卡规式输送架上的轴承推出盘安装气动动力卡盘的卡盘体上。所述的径向参数测量装置包括内胀式弹簧夹具、径向测量相机、光源、镜头、位置调节工作台和轴承推出盘，以轴承内圈的内径为定位基准，并完成对轴承内圈的夹紧和定位的内胀式弹簧夹具包括夹具体、拉杆、内胀式弹簧夹头和夹具驱动机构，其中内胀式弹簧夹头上固定有能够提高工件定位精度的金属半球；径向测量相机安装在内胀式弹簧夹具一侧的位置调节工作台上；用于将被测的轴承内圈推送到出料槽上的轴承推出盘安装在内胀式弹簧夹具的夹具体上。所述的输送机构包括卡规式输送架、横移气缸、横移滑轨、升降气缸、升降支撑架、Y方向推送气缸和Y方向机械手,用于横移被测轴承内圈的卡规式输送架位于气动动力卡盘的正下方；横移气缸安装在横移滑轨上，其活塞可以将卡规式输送架中放置的轴承内圈推送到Y方向机械手中；用于提升被测轴承内圈的升降气缸安装在升降支撑架上，其活塞可以将Y方向机械手中抓取的轴承内圈推送到和径向测量工位等高的位置；用于将Y方向机械手中抓取的轴承内圈推送到径向测量工位的Y方向推送气缸安装在Y方向滑轨上。所述的分选机构包括接近开关、分选气缸、返修品装料槽、合格品装料槽、报废品装料槽、筛选滑板、固定板和出料槽，分选气缸安装在X方向滑轨上，其活塞可以推送筛选滑板上的出料口移动到返修品装料槽上方和报废品装料槽上方；筛选滑板通过螺纹连接在分选气缸的活塞伤，并且其上开有能让轴承内圈通过的出料口 ；固定板位于筛选滑板的上方，并且其上开有返修品出料口、合格品出料口和报废品出料口。本专利技术的工作流程主要分为入料、输送、测量、分选和人机交互五个过程。各个过程的工作原理如下。上料原理用户按下启动按钮之后，Z方向移动气缸带动升降滑台上的顶杆向下运动，此时摆杆式栅栏和顶杆分离，并且摆杆式栅栏通过自重向下摆动来完成轴承内圈在摆杆式栅栏隔离柱之间的移动，当轴承内圈从摆杆式栅栏中通过并滚入升降滑台之后，Z方向机械手夹紧轴承内圈，此后Z方向移动气缸带动Z方向机械手中抓取的轴承内圈向下运动，当到达Y方向测量装置时，连杆式推出机构再将Z方向机械手中的轴承内圈推送至Y方向装夹工位，最后气动动力卡盘夹紧定位轴承内圈。送料原理轴向参数测量装置测量结束之后，轴承推出盘将轴承内圈从气动动力卡盘中推出，轴承通过自重落入到卡规式输送架中，横移气缸再将卡规式输送架中的轴承内圈推送至Y方向机械手处，Y方向机械手抓取轴承内圈之后，横移气缸返回至初始位置。此后，升降气缸将Y方向机械手中抓取的轴承内圈推送至径向测量工位前方，Y方向推送气缸再将轴承内圈推送至内胀式弹簧夹具的装夹工位，最后内胀式弹簧夹具再夹紧定位轴承内圈。 测量原理在测量之前，X、Y方向的光学成像系统首先通过位置调节工作台来进行位置的标定，并通过高精度的标准量块来进行相机像素的标定。当PC机接收到定位结束信号之后，X、Y方向的光学成像系统立即捕获零件X、Y方向的二维几何特征图像，零件的二维几何特征图像通过A/D转换成数字信号，PC机再通过数据采集卡来采集图像，之后对采集到的图像数据执行预处理和特征提取等算术运算，具本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于比较测量法的轴承内圈多参数视觉测量系统包括摆杆式栅栏入料机构、轴向参数测量装置、径向参数测量装置、输送机构、分选机构、PLC控制模块、上位机控制模块和人机交互模块，其特征在于在机架的上方安装有将入料槽(1)中的轴承内圈(2)逐个输送入到轴向测量工位的摆杆式栅栏入料机构；在机架的中部安装有通过比较测量法测量轴承内圈内孔直径及变动量、外径及变动量的轴向参数测量装置和通过比较测量法测量轴承内圈的沟槽直径及变动量、沟槽曲率半径及变动量、宽度及变动量的径向参数测量装置；在机架的下方安装有将处于轴向测量工位中的轴承内圈输送到径向测量工位的输送机构和根据测量结果将轴承内圈按照合格品、返修品和报废品进行分选归类的分选机构，其中摆杆式栅栏入料机构出口的中线、轴向参数测量装置的中线和输送机构入口的中线位于同一直线上，径向参数测量装置和轴向参数测量装置等高，并位于分选机构入口处的正上方，径向参数测量装置和轴向参数测量装置均通过信号线和对图像数据执行预处理和特征提取的上位机控制模块内的数据采集卡连接，用于采集位置传感器输入信号，并对气缸、机械手和电机的运动进行精确控制的PLC控制模块通过串口和上位机控制模块连接，用于用户输入指令、标定参数以及预设公差，同时实时显示捕获图像和测量结果，并同时进行数据存储和统计分析的人机交互模块分别和PLC控制模块以及上位机控制模块连接。...
【技术特征摘要】
1.一种基于比较测量法的轴承内圈多参数视觉测量系统包括摆杆式栅栏入料机构、轴向参数测量装置、径向参数测量装置、输送机构、分选机构、PLC控制模块、上位机控制模块和人机交互模块，其特征在于在机架的上方安装有将入料槽(I)中的轴承内圈(2)逐个输送入到轴向测量工位的摆杆式栅栏入料机构；在机架的中部安装有通过比较测量法测量轴承内圈内孔直径及变动量、外径及变动量的轴向参数测量装置和通过比较测量法测量轴承内圈的沟槽直径及变动量、沟槽曲率半径及变动量、宽度及变动量的径向参数测量装置；在机架的下方安装有将处于轴向测量工位中的轴承内圈输送到径向测量工位的输送机构和根据测量结果将轴承内圈按照合格品、返修品和报废品进行分选归类的分选机构，其中摆杆式栅栏入料机构出口的中线、轴向参数测量装置的中线和输送机构入口的中线位于同一直线上，径向参数测量装置和轴向参数测量装置等高，并位于分选机构入口处的正上方，径向参数测量装置和轴向参数测量装置均通过信号线和对图像数据执行预处理和特征提取的上位机控制模块内的数据采集卡连接，用于采集位置传感器输入信号，并对气缸、机械手和电机的运动进行精确控制的PLC控制模块通过串口和上位机控制模块连接，用于用户输入指令、标定参数以及预设公差，同时实时显示捕获图像和测量结果，并同时进行数据存储和统计分析的人机交互模块分别和PLC控制模块以及上位机控制模块连接。2.根据权利要求I所述的一种基于比较测量法的轴承内圈多参数视觉测量系统，其特征在于所述的摆杆式栅栏入料机构包括入料槽(I)、接近开关(3)、摆杆式栅栏(4)、顶杆(5)、Z方向移动气缸(6)、Z方向滑轨(7)、连杆式推出机构⑶、Z方向机械手(9)和升降滑台(10)，用于对入料槽(I)中的轴承内圈(2)进行逐个输送的摆杆式栅栏(4)包括转动杆(4-1)、前隔尚柱(4-2)、中隔尚柱(4-3)、后隔尚柱(4-4)、栅栏板(4-5)和圆柱摆杆(4-6),其中转动杆安装在机架上，并通过转动副和前隔离柱连接，圆柱摆杆位于顶杆(5)的正上方，并通过螺纹和栅栏板连接；用于将圆柱摆杆顶起，并带动摆杆式栅栏(4)摆动的顶杆(5)安装在升降滑台(10)上；Z方向移动气缸(6)安装在Z方向滑轨(7)上，其活塞可以将升降滑台(10)推送到轴向测量工位的前方；用于将Z方向机械手(9)中抓取的轴承内圈(2)推送到轴向测量工位的连杆式推出机构⑶的两端通过螺纹与Z方向机械手(9)和升降滑台(10)连接。3.根据权利要求I所述的一种基于比较测量法的轴承内圈多参数视觉测量系统，其特征在于所述的轴向参数测量装置包括气动动力卡盘(11)、轴向测量相机(12)、光源、镜头、位...
【专利技术属性】
技术研发人员：余忠华，夏嘉廷，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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