滚子表面缺陷检测设备的制作方法

本实用新型属轴承滚动体检测技术领域，更具体地说，是涉及一种滚子表面缺陷检测设备。

背景技术：

滚子是滚子轴承中的重要组成部分，滚子的质量直接影响了轴承的可靠性和寿命，目前以人工目测对滚子表面缺陷进行全检或抽检，工作强度大，工作效率低，同时由于检测人员会存在主观判断的不一致性和疲劳，极易发生漏检的情况。

随着图像处理技术的发展，将图像处理技术应用于工业产品的检测已经成为趋势，图像处理技术以及直观、高效、误检率低、便于分析和统计等特点得到使用者的广泛认可。

滚子包括圆柱滚子和圆锥滚子，实际应用中必须进行滚子的两端和外圆的360°检测，现有技术中提供了一种滚子外观缺陷检测装置，通过托辊输送装置与滚子的之间的摩擦力，实现滚子直线移动和转动的有机结合，由于滚子的表面有油污，表面的摩擦力极小，极易出现摄像机触发拍照时，滚子并未按设定角度的旋转的情况，导致无法获取滚子外圆360°的图像，进而造成漏检。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种滚子表面缺陷检测设备，旨在解决现有技术中滚子表面缺陷检测容易漏检的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是提供一种滚子表面缺陷检测设备，包括：

滚子旋转输送装置，用于驱动轴线与滚子旋转输送装置的转轴平行的滚子旋转输送；

外圆成像装置，用于获取滚子的外圆图像；

端面成像装置，用于获取滚子的端面图像，所述端面成像单元设于所述滚子旋转输送装置的上下两侧；

控制单元，所述滚子旋转输送装置、所述外圆成像装置及所述端面成像装置均与所述控制单元电连接。

进一步地，所述滚子旋转输送装置为转盘输送机构，所述转盘输送机构包括：

转盘，用于放置轴线与所述转盘的转轴平行的滚子，所述转盘为透明材质制件；

驱动单元，用于驱动所述转盘旋转,所述驱动单元与所述控制单元电连接，及

编码器，设于所述驱动单元的输出轴端，所述编码器与所述控制单元电连接用于将所述驱动单元的旋转角度发送至所述控制单元。

进一步地，所述外圆成像装置包括：

摄像单元，用于拍照获取滚子的外圆图像，所述摄像单元有多个，多个所述摄像单元与所述转盘呈夹角设置，多个所述摄像单元以所述转盘的转轴为旋转轴间隔布置，相邻两个所述摄像单元之间的间隔角度相同；

支撑盘，用于安装所述摄像单元，所述支撑盘平行设于所述转盘上方；及

定位杆，设置在所述支撑盘上且用于安装所述摄像单元，所述定位杆沿所述转盘的径向方向长度可调，所述定位杆的端部设有与所述转盘呈夹角设置的安装部。

进一步地，所述摄像单元包括：

至少一个外侧摄像单元，所述外侧摄像单元设于所述转盘的外侧，且与所述转盘呈夹角设置，用于拍摄滚子的外圆远离所述转盘的转轴的一侧；

至少一个内侧摄像单元，所述内侧摄像单元设于所述转盘的内侧，且与所述转盘呈夹角设置，用于拍摄滚子的外圆靠近所述转盘的转轴的另一侧。

进一步地，所述端面成像装置包括：

第一端摄像单元，设置所述滚子旋转输送装置的上方，用于拍摄滚子的上端面；

第二端摄像单元，设置所述滚子旋转输送装置的下方，用于拍摄滚子的下端面；及

位置传感器，用于检测滚子位置，所述位置传感器与所述控制单元电连接用于触发所述第一端摄像单元和所述第二端摄像单元拍照。

进一步地，沿所述滚子旋转输送装置的旋转方向，所述位置传感器、所述第一端摄像单元、所述外圆成像装置依次布置。

进一步地，还包括：

上料装置，用于将滚子竖直输送至所述转盘，所述上料装置的上表面与所述转盘的上表面平齐。

进一步地，所述上料装置包括：

振动上料器；

输送带，设于所述振动上料器的输出端，用于将滚子间隔的输送至所述转盘且滚子与所述转盘的转轴平行，所述输送带与所述转盘相切，所述输送带的线速度与所述转盘边缘的线速度相同。

进一步地，所述输送带的末端设有用于计数的光电传感器，所述光电传感器与所述控制单元电连接。

进一步地，所述转盘外部设有用于防止滚子掉落的挡板，所述挡板为透明材质制件。

本实用新型提供的滚子表面缺陷检测设备有益效果在于，与现有技术相比，将轴线与滚子旋转输送装置的转轴平行的滚子放置在滚子旋转输送装置上，实现滚子的绕滚子旋转输送装置的轴线旋转，即实现了滚子旋转输送装置的转轴360°展开；通过在滚子旋转输送装置的上方设置外圆成像装置，可以在滚子绕固定轴线旋转过程中获取滚子的360°外圆图像，同时在滚子旋转输送装置上下两侧即滚子的两端设置端面成像装置用于获取滚子的端面图像布置轴旋转，获取滚子的两侧端面图像；控制单元接收外圆成像装置发送的外圆图像以及端面成像装置发送的端面图像，通过图像对比分析，获取滚子的表面缺陷种类并输出OK或NG信号，完成滚子的表面缺陷检测；本实用新型提供的滚子表面缺陷检测设备，通过滚子旋转输送装置实现了滚子的旋转展开，通过设置在滚子旋转输送装置上下方的外圆成像装置和端面成像装置可以在滚子旋转过程中获取滚子的360°外圆图像和两侧端面图像，经由控制单元图像处理及对比分析后，获取表面缺陷种类，并发出OK或NG信号，极大的降低了滚子的漏检率，支撑在线检测，适宜在产线上推广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的滚子表面缺陷检测设备的结构示意图一；

图2为本实用新型实施例提供的滚子表面缺陷检测设备的结构示意图二；

图3为本实用新型实施例提供的外圆成像装置和端面成像装置的安装布置图；

图4为本实用新型实施例提供的控制单元的控制原理图。

其中，各附图标记：

1、滚子旋转输送装置；11、转盘；12、驱动单元；13、编码器；2、外圆成像装置；21、摄像单元；211、外侧摄像单元；212、内侧摄像单元；22、支撑盘；23、定位杆；24、安装部；3、端面成像装置；31、第一端摄像单元；32、第二端摄像单元；33、位置传感器；4、控制单元；5、上料装置；51、振动上料器；52、输送带；53、光电传感器；6、图像处理单元；7、架体；8、挡板；9、安装座；10、滚子。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1至图3，现对本实用新型提供的滚子表面缺陷检测设备进行说明。滚子表面缺陷检测设备包括滚子旋转输送装置1、外圆成像装置2、端面成像装置3以及控制单元4，滚子旋转输送装置1用于驱动轴线与滚子旋转输送装置1的转轴平行的滚子10旋转输送；外圆成像装置2用于获取滚子10的外圆图像；端面成像装置3用于获取滚子10的端面图像，端面成像单元3设于滚子旋转输送装置1的上下两侧；控制单元4用于接收外圆成像装置2发送的外圆图像以及端面成像装置3发送的端面图像，获取滚子10的表面缺陷种类并输出NG信号或OK信号。

本方案既适用于圆柱滚子也适用于圆锥滚子，可选地，滚子表面缺陷检测设备还包括框架7，滚子旋转输送装置1、外圆成像装置2、端面成像装置3、控制单元4均设于框架7上，滚子旋转输送装置1绕竖直方向的固定的轴线旋转，同时带动位于滚子旋转输送装置1上的滚子10绕固定的轴线旋转，滚子10绕该固定的轴线展开，在滚子10的外圆环周设有外圆成像装置2，在滚子10的上下两端设置端面成像装置3。

可选地，控制单元4为装有图像处理单元6的工业计算机，工业计算机接收外圆成像装置2发送的外圆图像以及端面成像装置3发送的端面图像，图像处理单元6对外圆图像及端面图像进行分析，判断滚子10是否存在表面缺陷及表面缺陷的种类，如无表面缺陷，工业计算机出OK信号，如存在表面缺陷，工业计算机发出NG信号。可选地，工业计算机可以统计OK信号、NG信号以及各表面缺陷的数量及占比，对滚子10的加工提供优化方向。

本实用新型提供的滚子表面缺陷检测设备有益效果在于，与现有技术相比，将轴线与滚子旋转输送装置转轴的平行的滚子放置在滚子旋转输送装置上，实现滚子的绕滚子旋转输送装置的轴线旋转，即实现了滚子旋转输送装置的转轴360°展开；通过在滚子旋转输送装置的上方设置外圆成像装置，可以在滚子绕固定轴线旋转过程中获取滚子的360°外圆图像，同时在滚子旋转输送装置上下两侧即滚子的两端设置端面成像装置用于获取滚子的端面图像布置轴旋转，获取滚子的两侧端面图像；控制单元接收外圆成像装置发送的外圆图像以及端面成像装置发送的端面图像，通过图像对比分析，获取滚子的表面缺陷种类并输出OK或NG信号，完成滚子的表面缺陷检测；本实用新型提供的滚子表面缺陷检测设备，通过滚子旋转输送装置实现了滚子的旋转展开，通过设置在滚子旋转输送装置上下方的外圆成像装置和端面成像装置可以在滚子旋转过程中获取滚子的360°外圆图像和两侧端面图像，经由控制单元图像处理及对比分析后，获取表面缺陷种类，并发出OK或NG信号，极大的降低了滚子的漏检率，支撑在线检测，适宜在产线上推广。

作为本实用新型提供的滚子表面缺陷检测设备的一种具体实施方式，请参阅图1、图2和图4，滚子旋转输送装置1为转盘输送机构，转盘输送机构包括用于放置轴线与转盘的转轴平行的滚子10的转盘11、用于驱动转盘11旋转的驱动单元12、以及设于驱动单元12的输出轴端的编码器13，转盘11为透明材质制件，滚子10竖向放置在转盘11上并跟随转盘11旋转；编码器13与控制单元4电连接用于将驱动单元12的旋转角度发送至控制单元4，控制单元4与驱动单元12电连接。

可选地，转盘11为玻璃制件，驱动单元12位于转盘11的下方，驱动单元12固定安装在框架7上，通过齿轮减速装置驱动转盘11旋转，设于驱动单元12上的编码器13与控制单元4电连接，用于将驱动单元12的旋转圈数反馈至控制单元4，驱动单元12与转盘11的旋转速度比已知且确定，故可根据编码器13的数值获取转盘11的旋转角度。可选地，驱动单元12为伺服电机，可以实现转盘11旋转角度的精确控制。透明转盘的设置实现了滚子的旋转展开，设于转盘上下两侧的端面成像装置可以直接获取滚子的端面图像，实际应用中，控制单元接收编码器的信号，在固定的旋转角度触发端面成像装置和外圆成像装置拍照，获取清晰完整的滚子端面图像和外圆图像。

作为本实用新型提供的滚子表面缺陷检测设备的一种具体实施方式，请参阅图1至图3，外圆成像装置2包括用于拍照获取滚子10的外圆图像的摄像单元21、用于安装摄像单元21的支撑盘22、设置在支撑盘22上且用于安装摄像单元21的定位杆23，摄像单元21有多个，多个摄像单元21均面向转盘11倾斜设置，与转盘11呈夹角设置，多个摄像单元21以转盘的转轴为旋转轴间隔布置，相邻两个摄像单元21之间的间隔角度相同；支撑盘22平行设于转盘11上方，定位杆23沿转盘11的径向方向长度可调，定位杆23的端部设有与转盘11呈夹角设置的安装部24.

可选地，转盘11套设在设于框架7上的安装座9的环周，支撑盘22固定在安装座9上，支撑盘22与转盘11共轴线，定位杆23平行于转盘11，定位杆23沿转盘11的径向方向长度可调使得位于定位杆23端部的安装部24距离转盘11轴线的距离可以大于转盘11的半径，也可以小于转盘11的半径，即安装部24既可以位于转盘11的外侧，也可以位于转盘11的内侧。通过定位杆23的设计使得摄像单元21可以面向滚子10的第一侧，也可以面向滚子10的第二侧，其中第一侧为滚子10的外圆远离转盘的转轴的一侧，第二侧为滚子10靠近转盘的转轴的一侧，设置多个摄像单元21，每个摄像单元拍摄角度及范围固定，多个摄像单元拍摄的外圆图像进行拼接，获得滚子10的360°外圆图像。

可选地，摄像单元21为高速CCD(charge coupled device)相机，摄像单元21有多个，通过多个摄像单元拍摄的外圆图像拼接，可以获取滚子的360°图像，不会产生漏检，实际应用中可以通过定位杆调节摄像单元与滚子外圆的距离，进行调焦处理，适用于不同规格的滚子。

作为本实用新型提供的滚子表面缺陷检测设备的一种具体实施方式，请参阅图3，摄像单元21包括至少一个外侧摄像单元211和至少一个内侧摄像单元212，外侧摄像单元211设于转盘11的外侧，且与转盘11呈夹角设置，用于拍摄滚子10的外圆远离转盘的转轴的一侧；内侧摄像单元212设于转盘11的外侧，且与转盘11呈夹角设置，用于拍摄滚子10的外圆靠近转盘的转轴的另一侧。

可选地，沿转盘11旋转方向，首先布置外侧摄像单元211，然后布置内侧摄像单元212。已知，摄像单元21之间的间隔角度由CCD相机的分辨率、靶面尺寸以及转盘11的旋转速度确定。可选地，外侧摄像单元211有三个，内侧摄像单元212有两个，用于安装外侧摄像单元211的安装部24向内面向滚子10倾斜，用于安装内侧摄像单元212的安装部向外面向滚子10倾斜。根据应用需求计算每个摄像单元的拍摄角度，实现滚子外圆的无重合拍摄，即每个摄像单元获取的外圆图像为该滚子唯一的部分外圆图像，解决控制单元图像分析处理时间，同时最大化节约摄像单元的数量，降低成本。

作为本实用新型提供的滚子表面缺陷检测设备的一种具体实施方式，请参阅图3至图4，端面成像装置3包括用于拍摄滚子10的上端面的第一端摄像单元31、用于拍摄滚子10的下端面的第二端摄像单元32、用于检测滚子10位置的位置传感器33，第一端面摄像单元31设置在滚子旋转输送装置1的上方，第二端面摄像单元32设置滚子旋转输送装置1下方，第一端摄像单元31、第二端摄像单元32与滚子10的轴线共线，位置传感器33与控制单元4电连接用于触发第一端摄像单元31和第二端摄像单元32拍照。

可选地,第一端摄像单元31和第二端摄像单元均为高速CCD(charge coupled device)相机，第一端摄像单元31和第二端摄像单元32共线，且该轴线平行于滚子10的轴线，第一端摄像单元31安装在支撑盘22上，第二端摄像单元固定在框架7上。第一端摄像单元31和第二端摄像单元32同时由位置传感器33触发进行拍照，位置传感器33可以为光电传感器或光纤传感器，位置传感器33设于滚子10进入转盘11的入口处，沿滚子10的旋转方向，第一端摄像单元31和位置传感器33之间的距离已知且确定，可选地，圆锥滚子大端向下放置，小端向上放置，放置更加平稳。实际应用中，位置传感器33可以直接与第一端摄像单元31和第二端摄像单元32电连接，直接触发第一端摄像单元31和第二端摄像单元32拍照，采用硬触发，拍照时间及位置更加准确，不容易出现虚焦的情况。本方案中，第一端摄像单元和第二端摄像单元同时由位置传感器器触发拍照，由工业计算机上图像处理软件进行端面图像的处理和缺陷识别，完成滚子端面的缺陷检测，检测效率高。

作为本实用新型提供的滚子表面缺陷检测设备的一种具体实施方式，请参阅图1至图3，沿滚子旋转输送装置1的旋转方向，位置传感器33、第一端摄像单元31、外圆成像装置2依次布置。

位置传感器与第一端摄像单元31之间的距离已知，实际应用中，滚子10进入转盘11，触发位置传感器33，第一端摄像单元31和第二端摄像单元32拍照，进行端面图像的获取，第一端面成像装置31和第二端面成像装置32共轴线，该轴线平行于转盘11的轴线；然后滚子10跟随转盘11持续转动，外侧摄像单元211和个内侧摄像单元212根据编码器13的触发信号依次触发拍照，获取滚子10的完成外圆图像，应理解的是，第一端摄像单元31、第二端摄像单元32一次拍照，可以同时获取多个滚子的图像，提高端子的检测效率。

作为本实用新型提供的滚子表面缺陷检测设备的一种具体实施方式，请参阅图1和图2，还包括用于将滚子10竖直输送至转盘11的上料装置5，上料装置5的上表面与转盘11的上表面平齐。

可选地，上料装置5固定安装在框架7上，上料装置5用于将散乱的滚子10顺序输出，并实现多个方向的滚子10的竖向输送至转盘11。本方案实现了滚子的自动上料，将上料装置5集成安装在框架7上，实现了设备的一体化设计，实际应用中，仅需将待检测的滚子批量输出入上料装置5即可，实现滚子的全流程自动化检测，大大提高了检测效率。

作为本实用新型提供的滚子表面缺陷检测设备的一种具体实施方式，请参阅图1和图2，上料装置5包括用于实现滚子10的自动送料的振动上料器51、设于振动上料器51的输出端的输送带52，输送带52用于将滚子10竖向间隔的输送至转盘11，滚子10与转盘11的转轴平行，输送带52与转盘11相切，输送带52的线速度与转盘11边缘的线速度相适配。

可选地，框架7上设有空隙，振动上料器51与转盘11分别位于框架7的两侧，不直接刚性连接，避免振动上料器51的振动影像端面成像装置3和外圆成型装置2的图像清晰度。通过输送带52可以调节滚子10的输送频率及输送间隔，输送带52与转盘11相切，且切点位置输送带52的线速度与转盘11的线速度相同，故可实现滚子10平滑的由输送带52过渡到转盘11上。可选地，控制单元4与输送带52的驱动电机电连接，可以调节输送带52的输送速度。本方案中，通过输送带的设计可以根据需求调节滚子的输送方向，使得滚子平滑过渡到转盘。

作为本实用新型提供的滚子表面缺陷检测设备的一种具体实施方式，请参阅图2和图4，输送带52的末端设有用于计数的光电传感器53，光电传感器53与控制单元4电连接，用于进行滚子的计数，通过硬件的计数与控制单元4的软件计数进行双重计数，确保设备运行过程中无漏检情况。

作为本实用新型提供的滚子表面缺陷检测设备的一种具体实施方式，请参阅图1和图2，转盘11外部设有用于防止滚子10掉落的挡板8，挡板8为透明材质制件。可选地，挡板8固定安装在框架7上，避免滚子10在跟随转盘11旋转过程中，由于外部振动等原因从转盘11上掉落。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。