[发明专利]基于多图像传感器的钢球表面展开方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢球表面展开方法。特别是涉及一种只需钢球的一维滚动，就可以达到球表面全面覆盖的基于多图像传感器的钢球表面展开方法及装置。

背景技术

钢球无论是作为轴承的组件，还是独立的滚动体，均有着广泛的应用。由于加工工艺及精度等原因，制造过程中，钢球表面会出现磨损、开裂、生锈、凹坑等缺陷，这些缺陷对轴承的速度、噪声、振动、寿命等性能有举足轻重的影响。因而钢球表面缺陷检测意义重大。

目前，国内的生产厂家大部分采用人工的方法，即在日光灯下用肉眼或者借助低倍放大镜来检查钢球的表面质量。但是人工观测随机性强，尤其对于微型钢球的表面缺陷难以发现，易产生漏检或误检；其次手工推挡无法保证球面的完全展开，也会出现漏检；检测人员长时间观测光洁度很高的钢球，易出现视觉疲劳。所以，能正确有效的评价钢球表面质量的自动检测装置成为轴承行业的迫切需求。

研制钢球表面质量的自动检测装置，除传感器不同外，钢球的表面展开装置是核心，也是一直以来国内外难以解决的技术问题。发展至今，钢球缺陷的检测方法已有很多，包括涡流探伤技术、超声波探伤技术、光电检测技术及视觉检测技术等。

在现有的钢球表面缺陷图像检测装置中，通常仅使用单一图像传感器。传感器一次成像仅能获取一定直径的球冠部分。当钢球绕过球心且垂直于光轴的某一直径回转时，即使传感器连续成像，也仅能获得钢球表面上一个环带区域的图像。为了获取钢球表面完整图像，钢球必须要有第二维的机械运动。而正是这一点，造成了获取钢球表面全覆盖图像的随机性和复杂性。

所以，钢球的展开装置仍然有以下问题：1、几乎都停留在二维运动，机械结构复杂。例如比较成熟的基于涡流探伤的子午线展开法，以钢球在展开轮和主动轮之间只做纯滚动，不产生滑动的假设为前提。展开轮在应用中易于磨损，受损的展开轮会导致钢球展开不充分，容易引起缺陷漏检，要求经常更换，维护费用高。随后发展的经纬扫描式展开的方法也存在类似问题。2、不能做到全覆盖。现有方法，钢球的充分展开比较随机。例如在一些基于视觉的钢球表面自动检测装置中，进给盘中的检测腔承载钢球以一定速度做转动，钢球的展开依靠底部摩擦盘周期的转动和间歇的平动使钢球做偏心运动，达到待检测钢球表面展开的效果。但是此种方法获取图像具有随机性，并不能保证完全覆盖钢球表面，机构也比较复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够解决钢球表面高速、精确展开的难题，增强了球表面全面覆盖的可靠性的基于多图像传感器的钢球表面展开方法及装置。

本发明所采用的技术方案是：一种基于多图像传感器的钢球表面展开方法及装置。基于多图像传感器的钢球表面展开方法，设置一由凹槽形成的直线导轨，所述的直线导轨具有使被测钢球依靠重力沿该直线导轨向前做纯滚动运动的坡度，在直线导轨的轴线两侧的斜上方分别设置有相对称且结构相同的两个图像传感器，分别调节对应的两个图像传感器参数及两个镜头光学参数一致，以期得到对称等大的球冠面，将被测钢球设置在具有凹槽的直线轨道上，被测钢球依靠重力沿着具有凹槽的直线轨道上做一维运动，当被测钢球经过图像传感器下方时，两个图像传感器实现对被测钢球连续采像。

所述的凹槽为V型槽。

所述的两个图像传感器中的任一个图像传感器的镜头与竖直方向的夹角为θ，所述夹角θ满足如下条件：

0<tanθ·1-k2/k<1arccosk<θ<π/2]]>

其中，r为两个图像传感器所摄图像中球冠面的半径；R为钢球半径，k为比例系数k＝r/R。