专利名称：一种用于球面检测的球体自动翻滚装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及球体表面自动检测，特别是涉及一种用于小球表面检测的球体自动翻 滚装置。
背景技术：
滚珠轴承是应用及其广泛的通用机械产品，其中滚珠为球体，其需求量极大，而其表 面质量直接影响轴承质量。我国轴承滚珠生产企业基本上都是采用人工目检法对球体表面 质量进行检测，即人手拨动平铲中的球体并在散光灯下用眼睛(或借助于低倍放大镜)观 察其表面，发现缺陷钢球后由人工挑剔出来。人的眼睛在灯光下观察极易疲劳，特别是抛 光钢球表面高反光剌激眼睛，同时操作者用手工拨动的方法也无法保证球体的整个表面完 全被观察到。随着无损探伤技术、电子技术和计算机技术的发展，逐渐出现了钢球涡流检 测、视觉检测等技术。钢球涡流检测机从捷克进口，该设备采用涡流探伤技术对钢球表面 裂纹等缺陷进行检测，采用成型轮使被测钢球逐个子午线翻滚。该产品进口价格高昂，适 用范围为中大型钢球，且易引起缺陷漏检。
专利号为ZL 200310109912.4的中国发明专利公开了一种钢球表面缺陷检测方法，该 方法是利用一个旋转的圆盘为进给盘，其上靠近外圆均匀分布一圈通孔，被测钢球由进料 机构逐个送入进给转盘上的第一孔中，其下方有展开托盘托住被测钢球，进给转盘按节奏 转动，展开托盘作偏心旋转而带动钢球在孔内转动，正上方的CCD相机采集几个相邻孔中 的被测球面图像，由计算机识别球面图像并判别球面质量，将不合格钢球手动控制送入废 料仓。由于该方法是对钢球逐个上料，在水平面偏心旋转的展开托盘只能产生单向摩擦力， 带动进给转盘几个相邻孔中的钢球顺向转动，相机只采集一个到几个相邻孔中的钢球图像， 使这种方法和结构的检测效率很有限，不适合检测小型钢球(如直径3mm以下)，而且难 以保证检测到钢球的全部表面。 实用新型内容本实用新型的目的是为了克服上述现有技术中存在的不足之处，提供一种基于机器视 觉、成批次，可自动多向翻滚、用于球面(特别是小球球面)检测的球体自动翻滚装置。 本实用新型目的通过以下技术方案实现-
一种用于球体表面缺陷检测的小球自动翻滚装置，包括上型板、下型板和型座；上型 板分布有与上料板相同的点列阵圆孔，下表面设有可嵌装下型板的导槽；下型板上部开有
直通槽，直槽数量等于上型板阵列圆孔的列数，槽宽等于上型板阵列圆孔直径，每一直槽 的一侧槽壁高度小于被检测球体半径，另一槽壁大于被检测球体半径；上型板固装在型座 上，下型板通过型座嵌装在上型板下面，上型板的点列阵圆孔对齐下型板的直槽，在检测 工位下型板由固定在该工位的往复运动驱动机构带动沿上型板导槽作直线往复滑动，往复 运动驱动机构与PLC连接，PLC连接与计算机信号连接；点列阵圆孔孔底缘、导槽的槽底 面和导槽槽壁带动被测球体作不同方向旋转，实现球体多向自动翻滚，使上型板上方的相 机能够同时、连续捕获成批球体翻滚着的表面图像。
所述上料板位于隔料板下端，料道通过隔料板与上料板连接；料道中设有多个通孔形 成的点列阵圆孔，每一通孔的直径略大于被检测球体的直径，保证球体顺利通过，隔料板 和上料板上都设有与料道中的点列阵圆孔相应的通孔。
上述往复运动驱动机构为通用往复运动机构，由工业中常用单片机或PLC等控制器控制。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果
(1) 本实用新型用于球面检测的球体自动翻滚装置，在上料工位由球体自动单层阵列 分布装置自动成批上料，由自动传送机构送至自动检测工位，在自动检测工位，阵列分布 的成批球体同时在各自检测腔中多向自动翻滚，使上型板上方的相机能够同时、连续捕获
成批球体翻滚着的表面图像，实现成批球体的同时全面检测；球体自动翻滚装置被自动送 至下料工位自动下料后，又自动送回自动上料工位自动上料；三工位同步运行，自动循环。
(2) 相对于现有技术单个进料、单列成像的检测方法，本实用新型的检测方法效率高， 并适宜检测小球表面。(3) 单层阵列分布的方式方便后续检验和分流处理中对每个球体定位标记；
(4) 翻滚装置的结构设计使上料、检测和下料操作都很方便、快捷，容易实现自动化。

图1是球体自动翻滚装置结构示意图； 图2是图1的A-A剖面图； 图3是图1的B-B剖面图； 图4是球体自动阵列分布和上料机构示意图； 图5是球体自动检测系统布置示意图； 图6是球体在检测工位自动翻滚和摄像过程示意图； 图7是球体在下料工位自动下料过程示意图。
具体实施方式

以下结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明，但本实用新型要求保护的范围 并不局限于实施方式表述的范围。
如图l、图2和图3所示， 一种用于球面检测的球体自动翻滚装置包括上型板8、下型 板9和型座10。上型板8中分布有与上料板7相同的点列阵圆孔孔，其下表面有可嵌装下 型板9的导槽；下型板9上部开有直通槽，直槽数量等于上型板8点列阵圆孔孔的列数， 槽宽等于上型板8阵列圆孔直径，每一直槽的一侧槽壁高度小于被检测球体半径，另一槽 壁大于被检测球体半径；上型板8固装在型座10上，下型板9通过型座10嵌装在上型板 8下面，上型板8的阵列圆孔对齐下型板9的直槽，上型板8的阵列圆孔与下型板9的槽 面共同对每个球体限位并共同组成球体的翻滚空间和检测腔，每个被检测球体上部分位于 上型板的孔中，下部分位于下型板的槽中。点列阵圆孔孔底缘、导槽的槽底面和导槽槽壁 带动被测球体作不同方向旋转，实现球体多向自动翻滚，使上型板上方的相机能够同时、 连续捕获成批球体翻滚着的表面图像。
如图4所示，基于机器视觉的球体表面缺陷自动检测系统设有自动上料、自动检测、 自动下料三个工位；自动上料工位上设有球体自动分布装置，自动检测工位上设有光源12和摄像机13，自动下料工位设有自动剔除装置15和下料装置16;包括上型板8、下型板9 和型座10 —种用于球面检测的球体自动翻滚装置通过传送机构17在自动上料工位、自动 检测工位和自动下料三个工位之间自动循环流转；传送机构17可以是通用的分度盘式自动 传送机构或直线自动传送机构，传送机构17与工业常用PLC (可编程序控制器)18连接， PLC与计算机信号连接。
如图5所示，球体自动分布装置包括料斗1、消拱器2、栅栏3、料道4、隔料板5、 隔料板运动控制装置6和上料板7。消拱器2是由动力机构驱动的低速旋转或往复装置， 其作用是防球体互相起拱不下落；栅栏3是一块开有若干栅槽的板，栅槽的宽度略大于被 检测球体直径，起筛滤大直径球的作用；料斗1底部通过栅栏3与料道4连接，料道4中 设有多个通孔形成的点列阵圆孔，每一通孔的直径略大于被检测球体的直径，保证球体顺 利通过；料道4通过隔料板5与上料板7连接，隔料板5和上料板7上都设有与料道4中 的通孔阵列相应的点列阵圆孔，即三者的通孔大小和个数相同；隔料板5的厚度等于被检 测球体的直径，隔料板5活动连接在料道4与上料板7之间，由控制装置6驱动往复位移， 控制装置6与工业常用PLC 18连接，PLC与计算机信号连接；隔料板5的1/2孔间距往复 位移可接通或断开料道4与上料板7的阵列通孔连接，实现支承与释放小球14的功能；当 球体自动翻滚装置送至上料板7下方并且上型板8与之对齐时，就能接受到一层球体，每 个孔中自动分布一个球14。
自动传送装置17把已上料的用于球面检测的球体自动翻滚装置送到检测工位；如图6 所示，固定安装在此工位的第二往复运动驱动机构11驱动下型板9沿上型板8导槽作直线 往复滑动，孔底缘、槽底面和槽侧壁带动被测球体作不同方向旋转，从而实现阵列分布的 成批球体同时在各自检测腔中多向自动翻滚，使上型板上方的相机能够同时、连续捕获成 批球体翻滚着的表面图像；驱动机构11为通用往复运动机构，与工业常用PLC 18连接， PLC与计算机信号连接；通过上型板8、下型板9相互滑动距离、时间和拍摄帧率的控制， 可拍摄到全部球面，从而可实现球体的全面检测。
球体图像传入计算机，经图像分析识别，判断球面有无缺陷，对有缺陷球体进行行列定位，并将信息发送给剔除机构15。
自动传送机构17将由上型板8、下型板9和型座10送至下料工位。 剔除有缺陷球体后，固定安装在该工位的第三往复机构lla驱动下型板9相对上型板8
移动到图7所示位置，无缺陷的球体被带出上型板8之外，全部落入下料槽16而一次性下料。
如上所述即可较好实施本发明。
权利要求1、一种用于球体表面缺陷检测的小球自动翻滚装置，其特征在于，包括上型板、下型板和型座；上型板分布有与上料板相同的点列阵圆孔，下表面设有可嵌装下型板的导槽；下型板上部开有直通槽，直槽数量等于上型板阵列圆孔的列数，槽宽等于上型板阵列圆孔直径，每一直槽的一侧槽壁高度小于被检测球体半径，另一槽壁大于被检测球体半径；上型板固装在型座上，下型板通过型座嵌装在上型板下面，上型板的点列阵圆孔对齐下型板的直槽，在检测工位下型板由固定在该工位的往复运动驱动机构带动沿上型板导槽作直线往复滑动，往复运动驱动机构与PLC连接，PLC连接与计算机信号连接；点列阵圆孔孔底缘、导槽的槽底面和导槽槽壁带动被测球体作不同方向旋转，实现球体多向自动翻滚。
2、 根据权利要求l所述的用于球体表面缺陷检测的小球自动翻滚装置，其特征在于， 所述上料板位于隔料板下端，料道通过隔料板与上料板连接，料道中设有多个通孔形成的 点列阵圆孔，每一通孔的直径略大于被检测球体的直径，保证球体顺利通过，隔料板和上 料板上都设有与料道中的点列阵圆孔相应的通孔。
专利摘要本实用新型专利公开了一种用于球面检测的球体自动翻滚装置，包括上型板、下型板和型座；上型板分布有与上料板相同的阵列通孔，下表面设有可嵌装下型板的导槽；下型板上部开有直通槽，直槽数量等于上型板圆孔阵列的列数，槽宽等于上型板阵列圆孔直径，每一直槽的一侧槽壁高度小于被检测球体半径，另一槽壁大于被检测球体半径；上型板固装在型座上，下型板通过型座嵌装在上型板下面，上型板的阵列圆孔对齐下型板的直槽，下型板可相对上型板沿导槽方向作往复运动，往复运动可由通用驱动机构驱动。本实用新型使成批被检测的球体同时各自在检测腔中自动翻滚，使上型板上方的相机能够同时、连续捕获成批球体翻滚着的表面图像。
文档编号G01N21/89GK201434845SQ200920058928
公开日2010年3月31日 申请日期2009年6月17日 优先权日2009年6月17日
发明者全燕鸣 申请人:华南理工大学