專利名稱：傘齒輪全齒側(cè)面缺陷多目檢測裝置及其檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于齒輪檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種傘齒輪全齒側(cè)面缺陷多目檢測裝置及其檢測方法。
背景技術(shù)：
傘齒輪的齒數(shù)多、齒面?zhèn)认蚋鳟?、缺陷類型多樣，如行星齒輪有14個齒、觀個齒面，缺陷包括磕碰壓傷、裂紋、充填不滿、折疊、劃痕、凹陷與凸起。如何能夠?qū)崿F(xiàn)傘齒輪全齒各異側(cè)面缺陷實時在線檢測是傘齒輪全齒側(cè)面檢驗面臨的最大困難。目前國內(nèi)外可實現(xiàn)金屬缺陷檢測的技術(shù)很多，如渦流探傷、磁粉探傷、超聲波探傷和射線探傷，這些技術(shù)局限于某些特定類型的缺陷檢測，如表面裂紋檢測，金屬內(nèi)部的探傷，且存在諸如放射性危害大、 人為因素多，成本高以及操作不便的缺點(diǎn)。國內(nèi)傘齒輪全齒側(cè)面缺陷檢測主要采用人工檢測方式，耗時、費(fèi)力、檢驗一致性差且難以滿足大規(guī)模高速度齒輪生產(chǎn)的質(zhì)量檢驗需要，而自動、快速且穩(wěn)定的傘齒輪全齒測向缺陷檢測方法在國內(nèi)外尚不存在。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種傘齒輪全齒側(cè)面缺陷多目檢測裝置及其檢測方法，具有傘齒輪全齒側(cè)面缺陷檢測快速、高精度、識別率高、 硬件成本低且操作與維護(hù)方便，并且自動化程度高和安全性高的優(yōu)點(diǎn)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種傘齒輪全齒側(cè)面缺陷多目檢測裝置，包括底部為框架式的機(jī)架組1，在機(jī)架組 1的頂部表面放置有齒輪固定裝置2，齒輪固定裝置2同機(jī)架組1上設(shè)置的角度分割系統(tǒng)3 的旋轉(zhuǎn)傳動結(jié)構(gòu)相連接，齒輪固定裝置2頂部帶有能適配軸套待測傘齒輪的凸起10，凸起 10上方為框架式結(jié)構(gòu)的攝相采集單元4，攝相采集單元4的內(nèi)頂部設(shè)置有鏡頭正對凸起10 的頂面相機(jī)11，攝相采集單元4的內(nèi)頂部還設(shè)置有高光照明單元5，另外攝相采集單元4的內(nèi)部設(shè)置有均勻環(huán)繞分布的七個側(cè)面相機(jī)12，攝相采集單元4的上部同能上下移動的容器狀高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)7相連接，所述的高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)7內(nèi)部設(shè)置有風(fēng)扇6，高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)7同外部帶有顯示面板8的計算機(jī)13相連接，計算機(jī)13的輸入端口同七個側(cè)面相機(jī)12的輸出端口和頂面相機(jī)11的輸出端口相通信連接，計算機(jī)13內(nèi)帶有齒輪上表面檢測模塊和齒輪側(cè)齒面檢測模塊，齒輪上表面檢測模塊能檢測出齒輪相對于標(biāo)準(zhǔn)位置的旋轉(zhuǎn)角度并判斷上表面是否有缺陷，齒輪側(cè)齒面檢測模塊根據(jù)齒輪的旋轉(zhuǎn)角度從模板庫中調(diào)取相應(yīng)的模板圖像，提取出模板圖像中對應(yīng)的齒面部分，然后結(jié)合對應(yīng)的采集來的齒輪側(cè)齒面的圖像進(jìn)行區(qū)域紋理量度判定齒輪側(cè)齒面是否有缺陷。所述的高光照明單元5為白色的環(huán)形LED光源，環(huán)形LED光源的傾斜角度能調(diào)。所述的七個側(cè)面相機(jī)12和頂面相機(jī)11均為黑白相機(jī)。所述的傘齒輪全齒側(cè)面缺陷多目檢測裝置的檢測方法為首先將待測傘齒輪14 軸套入齒輪固定裝置2頂部的凸起10，上下移動容器狀高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)7將七個側(cè)面相機(jī)12的鏡頭朝向待測傘齒輪14的側(cè)面，然后通過角度分割系統(tǒng)3的旋轉(zhuǎn)傳動結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)待測傘齒輪14至預(yù)設(shè)的旋轉(zhuǎn)角度，開啟高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)7內(nèi)部的風(fēng)扇6，同時啟動攝相采集單元4的高光照明單元5、七個側(cè)面相機(jī)12以及頂面相機(jī)11，計算機(jī)13首先通過頂面相機(jī)11采集傘齒輪14的齒輪上表面的圖像至顯示面板8，隨后啟動齒輪上表面檢測模塊檢測出傘齒輪 14相對于標(biāo)準(zhǔn)位置的旋轉(zhuǎn)角度，并根據(jù)采集來的齒輪上表面的圖像判斷齒輪上表面是否有缺陷，如果齒輪上表面有缺陷，在傘齒輪14的齒輪上表面標(biāo)注出對應(yīng)的缺陷位置，完成傘齒輪全齒側(cè)面缺陷檢測，如果齒輪上表面沒有缺陷，計算機(jī)13通過七個側(cè)面相機(jī)12同步采集傘齒輪14的齒輪側(cè)齒面的圖像至顯示面板8，齒輪側(cè)齒面檢測模塊根據(jù)齒輪的旋轉(zhuǎn)角度從模板庫中調(diào)取相應(yīng)的模板圖像，提取出模板圖像中對應(yīng)的齒面部分，然后結(jié)合對應(yīng)的采集來的齒輪側(cè)齒面的圖像進(jìn)行區(qū)域紋理量度判定齒輪側(cè)齒面是否有缺陷，如果齒輪側(cè)齒面沒有缺陷，在傘齒輪14上標(biāo)注出產(chǎn)品合格標(biāo)志，完成傘齒輪全齒側(cè)面缺陷檢測，如果齒輪側(cè)齒面有缺陷，在傘齒輪14的齒輪側(cè)齒面標(biāo)注出對應(yīng)的缺陷位置，完成傘齒輪全齒側(cè)面缺陷檢測。所述的區(qū)域紋理量度采用了基于灰度直方圖的區(qū)域紋理統(tǒng)計方法，包括平滑度、 三階矩、熵以及粗糙度評價參數(shù)閾值。本發(fā)明的傘齒輪全齒側(cè)面缺陷多目檢測裝置及其檢測方法采用了多相機(jī)同步采集處理的模式，相比單一相機(jī)旋轉(zhuǎn)定位采集處理的方式速度提高一個數(shù)量級，每個傘齒輪全齒全面采集處理耗時少于1秒，可檢測識別大于0. 4mmX0. 4mm的各種缺陷，完全可滿足傘齒輪14高速自動化生產(chǎn)線的實時在線檢測要求，適用于具有景深的傘齒輪全齒側(cè)面缺陷的檢測，解決了傘齒輪14的齒數(shù)多、側(cè)向各異，缺陷類型多的傘齒輪世界性檢測難題。并且在確保在線高速、高精度實時檢測的前提下，杜絕了產(chǎn)品缺陷檢測判定的人為因素，實現(xiàn)了大規(guī)模齒輪產(chǎn)品質(zhì)量檢驗的一致性，為傘齒輪大規(guī)模生產(chǎn)的在線實時自動化檢測判定奠定了方法基礎(chǔ)。


圖1為本發(fā)明的傘齒輪全齒側(cè)面缺陷多目檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的工作原理結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更詳細(xì)的說明。如圖1所示，傘齒輪全齒側(cè)面缺陷多目檢測裝置，包括底部為框架式的機(jī)架組1， 在機(jī)架組1的頂部表面放置有齒輪固定裝置2，齒輪固定裝置2同機(jī)架組1上設(shè)置的角度分割系統(tǒng)3的旋轉(zhuǎn)傳動結(jié)構(gòu)相連接，齒輪固定裝置2頂部帶有能適配軸套待測傘齒輪的凸起 10，凸起10上方為框架式結(jié)構(gòu)的攝相采集單元4，攝相采集單元4的內(nèi)頂部設(shè)置有鏡頭正對凸起10的頂面相機(jī)11，攝相采集單元4的內(nèi)頂部還設(shè)置有高光照明單元5，另外攝相采集單元4的內(nèi)部設(shè)置有均勻環(huán)繞分布的七個側(cè)面相機(jī)12，攝相采集單元4的上部同能上下移動的容器狀高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)7相連接，所述的高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)7內(nèi)部設(shè)置有風(fēng)扇6，該風(fēng)扇6用于本裝置的散熱，高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)7同外部帶有顯示面板8的計算機(jī)13相連接，計算機(jī)13的輸入端口同七個側(cè)面相機(jī)12的輸出端口和頂面相機(jī)11的輸出端口相通信連接，計算機(jī)13內(nèi)帶有齒輪上表面檢測模塊和齒輪側(cè)齒面檢測模塊，齒輪上表面檢測模塊能檢測出齒輪相對于標(biāo)準(zhǔn)位置的旋轉(zhuǎn)角度并判斷上表面是否有缺陷，齒輪側(cè)齒面檢測模塊根據(jù)齒輪的旋轉(zhuǎn)角度從模板庫中調(diào)取相應(yīng)的模板圖像，提取出模板圖像中對應(yīng)的齒面部分，然后結(jié)合對應(yīng)的采集來的齒輪側(cè)齒面的圖像進(jìn)行區(qū)域紋理量度判定齒輪側(cè)齒面是否有缺陷。所述的高光照明單元5為白色的環(huán)形LED光源，環(huán)形LED光源的傾斜角度能調(diào)，這樣能調(diào)整與傘齒輪的側(cè)面傾斜角匹配，可使齒面受光均勻。所述的七個側(cè)面相機(jī)12和頂面相機(jī)11均為黑白相機(jī)。針對在一個側(cè)面相機(jī)的視場中，由于齒輪側(cè)齒面之間存在著一定的景深差別，相機(jī)聚焦難度大，對此，采用了高光照明單元5與多相機(jī)同步采集全齒全面圖像相結(jié)合的方法，分時傳送計算機(jī)13進(jìn)行圖像處理，效果更好。 如圖2所示，所述的傘齒輪全齒側(cè)面缺陷多目檢測裝置的檢測方法為首先將待測傘齒輪14軸套入齒輪固定裝置2頂部的凸起10，上下移動容器狀高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)7將七個側(cè)面相機(jī)12的鏡頭朝向待測傘齒輪14的側(cè)面，然后通過角度分割系統(tǒng)3的旋轉(zhuǎn)傳動結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)待測傘齒輪14至預(yù)設(shè)的旋轉(zhuǎn)角度，開啟高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)7內(nèi)部的風(fēng)扇6，同時啟動攝相采集單元4的高光照明單元5、七個側(cè)面相機(jī)12以及頂面相機(jī)11，計算機(jī)13首先通過頂面相機(jī)11采集傘齒輪14的齒輪上表面的圖像至顯示面板8，隨后啟動齒輪上表面檢測模塊檢測出傘齒輪14相對于標(biāo)準(zhǔn)位置的旋轉(zhuǎn)角度，并根據(jù)采集來的齒輪上表面的圖像判斷齒輪上表面是否有缺陷，如果齒輪上表面有缺陷，在傘齒輪14的齒輪上表面標(biāo)注出對應(yīng)的缺陷位置，完成傘齒輪全齒側(cè)面缺陷檢測，如果齒輪上表面沒有缺陷，計算機(jī)13通過七個側(cè)面相機(jī)12同步采集傘齒輪14的齒輪側(cè)齒面的圖像至顯示面板8，齒輪側(cè)齒面檢測模塊根據(jù)齒輪的旋轉(zhuǎn)角度從模板庫中調(diào)取相應(yīng)的模板圖像，提取出模板圖像中對應(yīng)的齒面部分，然后結(jié)合對應(yīng)的采集來的齒輪側(cè)齒面的圖像進(jìn)行區(qū)域紋理量度判定齒輪側(cè)齒面是否有缺陷，如果齒輪側(cè)齒面沒有缺陷，在傘齒輪14上標(biāo)注出產(chǎn)品合格標(biāo)志，完成傘齒輪全齒側(cè)面缺陷檢測，如果齒輪側(cè)齒面有缺陷，在傘齒輪14的齒輪側(cè)齒面標(biāo)注出對應(yīng)的缺陷位置，完成傘齒輪全齒側(cè)面缺陷檢測。所述的區(qū)域紋理量度采用了基于灰度直方圖的區(qū)域紋理統(tǒng)計方法， 包括平滑度、三階矩、熵以及粗糙度這樣的評價參數(shù)閾值，具有缺陷檢測效果好，運(yùn)算速度快的特點(diǎn)。這樣就具有了很強(qiáng)的抗干擾能力，原因在于一方面算法采用了區(qū)域統(tǒng)計的方法， 對外界小像素干擾有著一定的克制能力；另一方面算法中的閾值是經(jīng)過大量的實驗統(tǒng)計得出的，以區(qū)分缺陷與非缺陷紋理的差異。
權(quán)利要求
1.一種傘齒輪全齒側(cè)面缺陷多目檢測裝置，包括底部為框架式的機(jī)架組(1)，其特征在于在機(jī)架組(1)的頂部表面放置有齒輪固定裝置O)，齒輪固定裝置O)同機(jī)架組(1) 上設(shè)置的角度分割系統(tǒng)(3)的旋轉(zhuǎn)傳動結(jié)構(gòu)相連接，齒輪固定裝置(2)頂部帶有能適配軸套待測傘齒輪的凸起(10)，凸起(10)上方為框架式結(jié)構(gòu)的攝相采集單元G)，攝相采集單元(4)的內(nèi)頂部設(shè)置有鏡頭正對凸起(10)的頂面相機(jī)(11)，攝相采集單元4的內(nèi)頂部還設(shè)置有高光照明單元(5)，另外攝相采集單元4的內(nèi)部設(shè)置有均勻環(huán)繞分布的七個側(cè)面相機(jī)(12)，攝相采集單元(4)的上部同能上下移動的容器狀高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)(7)相連接，所述的高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)(7)內(nèi)部設(shè)置有風(fēng)扇(6)，高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)(7)同外部帶有顯示面板(8)的計算機(jī)(13)相連接，計算機(jī)(13)的輸入端口同七個側(cè)面相機(jī)(12)的輸出端口和頂面相機(jī)(11)的輸出端口相通信連接，計算機(jī)(1 內(nèi)帶有齒輪上表面檢測模塊和齒輪側(cè)齒面檢測模塊，齒輪上表面檢測模塊能檢測出齒輪相對于標(biāo)準(zhǔn)位置的旋轉(zhuǎn)角度并判斷上表面是否有缺陷，齒輪側(cè)齒面檢測模塊根據(jù)齒輪的旋轉(zhuǎn)角度從模板庫中調(diào)取相應(yīng)的模板圖像，提取出模板圖像中對應(yīng)的齒面部分，然后結(jié)合對應(yīng)的采集來的齒輪側(cè)齒面的圖像進(jìn)行區(qū)域紋理量度判定齒輪側(cè)齒面是否有缺陷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傘齒輪全齒側(cè)面缺陷多目檢測裝置，其特征在于所述的高光照明單元( 為白色的環(huán)形LED光源，環(huán)形LED光源的傾斜角度能調(diào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的傘齒輪全齒側(cè)面缺陷多目檢測裝置，其特征在于所述的七個側(cè)面相機(jī)(1 和頂面相機(jī)(11)均為黑白相機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傘齒輪全齒側(cè)面缺陷多目檢測裝置的檢測方法，其特征為， 首先將待測傘齒輪(14)軸套入齒輪固定裝置2頂部的凸起(10)，上下移動容器狀高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)(7)將七個側(cè)面相機(jī)(12)的鏡頭朝向待測傘齒輪(14)的側(cè)面，然后通過角度分割系統(tǒng)3的旋轉(zhuǎn)傳動結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)待測傘齒輪(14)至預(yù)設(shè)的旋轉(zhuǎn)角度，開啟高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)(7)內(nèi)部的風(fēng)扇(6)，同時啟動攝相采集單元4的高光照明單元(5)、七個側(cè)面相機(jī)(1 以及頂面相機(jī)(11)，計算機(jī)13首先通過頂面相機(jī)(11)采集傘齒輪(14)的齒輪上表面的圖像至顯示面板8，隨后啟動齒輪上表面檢測模塊檢測出傘齒輪(14)相對于標(biāo)準(zhǔn)位置的旋轉(zhuǎn)角度，并根據(jù)采集來的齒輪上表面的圖像判斷齒輪上表面是否有缺陷，如果齒輪上表面有缺陷，在傘齒輪(14)的齒輪上表面標(biāo)注出對應(yīng)的缺陷位置，完成傘齒輪全齒側(cè)面缺陷檢測，如果齒輪上表面沒有缺陷，計算機(jī)(1 通過七個側(cè)面相機(jī)(1 同步采集傘齒輪(14)的齒輪側(cè)齒面的圖像至顯示面板(8)，齒輪側(cè)齒面檢測模塊根據(jù)齒輪的旋轉(zhuǎn)角度從模板庫中調(diào)取相應(yīng)的模板圖像，提取出模板圖像中對應(yīng)的齒面部分，然后結(jié)合對應(yīng)的采集來的齒輪側(cè)齒面的圖像進(jìn)行區(qū)域紋理量度判定齒輪側(cè)齒面是否有缺陷，如果齒輪側(cè)齒面沒有缺陷，在傘齒輪(14)上標(biāo)注出產(chǎn)品合格標(biāo)志，完成傘齒輪全齒側(cè)面缺陷檢測，如果齒輪側(cè)齒面有缺陷，在傘齒輪(14)的齒輪側(cè)齒面標(biāo)注出對應(yīng)的缺陷位置，完成傘齒輪全齒側(cè)面缺陷檢測。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傘齒輪全齒側(cè)面缺陷多目檢測裝置的檢測方法，其特征為 所述的區(qū)域紋理量度采用了基于灰度直方圖的區(qū)域紋理統(tǒng)計方法，包括平滑度、三階矩、熵以及粗糙度這樣的評價參數(shù)閾值。
全文摘要
一種傘齒輪全齒側(cè)面缺陷多目檢測裝置及其檢測方法，采用了多相機(jī)同步采集處理的模式，實現(xiàn)了開發(fā)一種快速、高精度、識別率高、硬件成本低且操作與維護(hù)方便的傘齒輪全齒側(cè)面缺陷多目檢測方法，并且還具有自動化程度高和安全性高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01N21/95GK102374996SQ20111028669
公開日2012年3月14日 申請日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者夏漢關(guān), 孫魯兵, 張新曼, 賈建平, 趙紅軍, 陳飛, 韓九強(qiáng) 申請人:西安交通大學(xué)