[实用新型]基于机器视觉的球体表面缺陷检测系统照明装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及自动检测系统的照明装置，特别是涉及用于各种直径球体表面自动检测系统的光学成像照明装置，被检测球体为抛光和非抛光的钢球、陶瓷球、塑料球，尤其是滚珠轴承用的球体。

背景技术

在现代工业装备中，轴承的作用及其重要。各类机电设备都需要用到轴承，而钢球作为轴承的重要零件，其质量对轴承的精度、运动性能、使用寿命等都有至关重要的影响。因为钢球质量是衡量轴承质量的重要指标，故必须对其进行严格检测，其中对钢球表面缺陷的检验尤为重要。据轴承网统计：钢球占影响轴承全部因素的85％。在国内，轴承因钢球破坏而失效的比例达78％，国外此项数据为30％。由哈轴集团的实验统计表明：在轴承的失效形式中，由于钢球表面缺陷而引起的裂纹、裂缝造成的轴承失效达65％。这些数据表明了钢球在轴承质量中的地位和重要性。前苏联、美国、英国、瑞典、德国、日本和捷克等国相继进行了钢球表面自动检查仪的研究开发，实用化的钢球表面自动检查仪主要采用电涡流探伤和光学法检测，其中有代表性的是捷克SOMET公司的AVIKO系列钢球表面自动检查仪，其次是日本的大旺钢球株式会社生产的钢球自动检测仪。

计算机视觉系统和图像识别技术已被用于球体表面检测。但基于计算机视觉对球体表面进行自动检测的前提条件是能够获取有足够分辨率和清晰度的球体表面图像，而摄像的基本条件之一是具有合适的照明。轴承用球体的表面光滑发亮，尤其是抛光钢球的表面为镜面，反光性极强，在日光和一般光源正射下，球面白茫茫一片，难以成像；在自然光和一般光源其他角度照射情况下，除本身有阴影外，球面上会映射出各种环境物体及照相机图像，多球体放在一起还会彼此互相成像，而且球面成像是有畸变的重影。

专利号为200310109912.4的钢球表面缺陷检测方法公开了如下技术方案：钢球由导料管依序逐个落入进给转盘外缘的圆孔内(即检测腔)，进给转盘为白色透光材料，盘外缘侧面的光源透过进给转盘壁厚为检测腔提供照明；上述机构都浸在透明液体中，底部转动带动钢球翻滚，CCD相机在检测腔正上方拍照，通过数字图像处理识别钢球表面缺陷并剔除不合格品。该装置中每个钢球占据进给盘一个圆孔并在孔中翻滚和随盘位移，单列直排光源固置于盘侧，故各球照明条件不同，转到离光源最近位置的钢球照明最强。该装置一次只能拍摄5~6个钢球。

本实用新型公开的照明装置完全不同于上述专利装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于为计算机视觉检测提供使球体表面能够在镜头下清晰成像的光学照明装置，并且使照明装置结构简单，造价低廉，适宜于更高效率的球体检测。

本实用新型的目的通过如下技术方案实现：

基于机器视觉的球体表面缺陷检测系统照明装置，包括照明顶盒、镜头、检测平台和盖板；照明顶盒、镜头、检测平台构成封闭空间，盖板盖在检测平台上的被检测球体群上；

所述照明顶盒由四围侧板和顶板形成形状和尺寸对称、圆滑过渡的罩形，罩的中央开有一个用于插入镜头拍照的圆孔，照明顶盒具有三层结构，空腔里层为具有透光性和散光性的塑料或玻璃材质的漫射层，外层为非透明塑料外壳，中间层为LED阵列，LED阵列与置于照明顶盒之外的调光器连通；

所述盖板为不透明刚性材料薄板，板上均匀分布多个圆孔，用于露出被测球体的球冠；相邻圆孔圆心之间的距离大于或等于1倍球体直径，盖板厚度约为所检测钢球直径的1/6～1/5。

所述LED阵列6通过外壳内侧刺钩或小孔结构固定。

所述盖板上的圆孔壁面为与球面相配合的随形曲面。

所述盖板为不锈钢薄板、有色金属板或塑料板，表面亚光，与被检测球体有显著色差。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：

(1)本实用新型由照明顶盒发出光强可调的均匀漫射光，照射露出的球冠，能解决球面反光问题，获得球冠面清晰图像，且各球不必用圆柱孔彼此隔离，同时拍摄多个球体时各球冠表面之间不相互成像，从而使同时成批检测球面缺陷成为可能，可以有效地提高检测效率和准确率。

(2)本实用新型公开的照明装置结构简单、制造成本低，易于实现工业化生产。

(3)本实用新型公开的照明装置光强可控，具有较高的柔性，易于推广到其它检测用途。

附图说明

图1是照明顶盒结构示意图；

图2是图1中A处放大图

图3是装置使用示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型要求保护的范围并不局限于实施方式表达的范围。