專利名稱：傘齒輪全齒側面缺陷多目檢測裝置及其檢測方法
技術領域：
本發明屬于齒輪檢測技術領域，特別是一種傘齒輪全齒側面缺陷多目檢測裝置及其檢測方法。
背景技術：
傘齒輪的齒數多、齒面側向各異、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。如何能夠實現傘齒輪全齒各異側面缺陷實時在線檢測是傘齒輪全齒側面檢驗面臨的最大困難。目前國內外可實現金屬缺陷檢測的技術很多，如渦流探傷、磁粉探傷、超聲波探傷和射線探傷，這些技術局限于某些特定類型的缺陷檢測，如表面裂紋檢測，金屬內部的探傷，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。國內傘齒輪全齒側面缺陷檢測主要采用人工檢測方式，耗時、費力、檢驗一致性差且難以滿足大規模高速度齒輪生產的質量檢驗需要，而自動、快速且穩定的傘齒輪全齒測向缺陷檢測方法在國內外尚不存在。
發明內容
為了克服上述現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種傘齒輪全齒側面缺陷多目檢測裝置及其檢測方法，具有傘齒輪全齒側面缺陷檢測快速、高精度、識別率高、 硬件成本低且操作與維護方便，并且自動化程度高和安全性高的優點。為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是一種傘齒輪全齒側面缺陷多目檢測裝置，包括底部為框架式的機架組1，在機架組 1的頂部表面放置有齒輪固定裝置2，齒輪固定裝置2同機架組1上設置的角度分割系統3 的旋轉傳動結構相連接，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上方為框架式結構的攝相采集單元4，攝相采集單元4的內頂部設置有鏡頭正對凸起10 的頂面相機11，攝相采集單元4的內頂部還設置有高光照明單元5，另外攝相采集單元4的內部設置有均勻環繞分布的七個側面相機12，攝相采集單元4的上部同能上下移動的容器狀高度調節系統7相連接，所述的高度調節系統7內部設置有風扇6，高度調節系統7同外部帶有顯示面板8的計算機13相連接，計算機13的輸入端口同七個側面相機12的輸出端口和頂面相機11的輸出端口相通信連接，計算機13內帶有齒輪上表面檢測模塊和齒輪側齒面檢測模塊，齒輪上表面檢測模塊能檢測出齒輪相對于標準位置的旋轉角度并判斷上表面是否有缺陷，齒輪側齒面檢測模塊根據齒輪的旋轉角度從模板庫中調取相應的模板圖像，提取出模板圖像中對應的齒面部分，然后結合對應的采集來的齒輪側齒面的圖像進行區域紋理量度判定齒輪側齒面是否有缺陷。所述的高光照明單元5為白色的環形LED光源，環形LED光源的傾斜角度能調。所述的七個側面相機12和頂面相機11均為黑白相機。所述的傘齒輪全齒側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節系統7將七個側面相機12的鏡頭朝向待測傘齒輪14的側面，然后通過角度分割系統3的旋轉傳動結構旋轉待測傘齒輪14至預設的旋轉角度，開啟高度調節系統7內部的風扇6，同時啟動攝相采集單元4的高光照明單元5、七個側面相機12以及頂面相機11，計算機13首先通過頂面相機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相對于標準位置的旋轉角度，并根據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的齒輪上表面標注出對應的缺陷位置，完成傘齒輪全齒側面缺陷檢測，如果齒輪上表面沒有缺陷，計算機13通過七個側面相機12同步采集傘齒輪14的齒輪側齒面的圖像至顯示面板8，齒輪側齒面檢測模塊根據齒輪的旋轉角度從模板庫中調取相應的模板圖像，提取出模板圖像中對應的齒面部分，然后結合對應的采集來的齒輪側齒面的圖像進行區域紋理量度判定齒輪側齒面是否有缺陷，如果齒輪側齒面沒有缺陷，在傘齒輪14上標注出產品合格標志，完成傘齒輪全齒側面缺陷檢測，如果齒輪側齒面有缺陷，在傘齒輪14的齒輪側齒面標注出對應的缺陷位置，完成傘齒輪全齒側面缺陷檢測。所述的區域紋理量度采用了基于灰度直方圖的區域紋理統計方法，包括平滑度、 三階矩、熵以及粗糙度評價參數閾值。本發明的傘齒輪全齒側面缺陷多目檢測裝置及其檢測方法采用了多相機同步采集處理的模式，相比單一相機旋轉定位采集處理的方式速度提高一個數量級，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高速自動化生產線的實時在線檢測要求，適用于具有景深的傘齒輪全齒側面缺陷的檢測，解決了傘齒輪14的齒數多、側向各異，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，杜絕了產品缺陷檢測判定的人為因素，實現了大規模齒輪產品質量檢驗的一致性，為傘齒輪大規模生產的在線實時自動化檢測判定奠定了方法基礎。
圖1為本發明的傘齒輪全齒側面缺陷多目檢測裝置的結構示意圖。圖2為本發明的工作原理結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作更詳細的說明。如圖1所示，傘齒輪全齒側面缺陷多目檢測裝置，包括底部為框架式的機架組1， 在機架組1的頂部表面放置有齒輪固定裝置2，齒輪固定裝置2同機架組1上設置的角度分割系統3的旋轉傳動結構相連接，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上方為框架式結構的攝相采集單元4，攝相采集單元4的內頂部設置有鏡頭正對凸起10的頂面相機11，攝相采集單元4的內頂部還設置有高光照明單元5，另外攝相采集單元4的內部設置有均勻環繞分布的七個側面相機12，攝相采集單元4的上部同能上下移動的容器狀高度調節系統7相連接，所述的高度調節系統7內部設置有風扇6，該風扇6用于本裝置的散熱，高度調節系統7同外部帶有顯示面板8的計算機13相連接，計算機13的輸入端口同七個側面相機12的輸出端口和頂面相機11的輸出端口相通信連接，計算機13內帶有齒輪上表面檢測模塊和齒輪側齒面檢測模塊，齒輪上表面檢測模塊能檢測出齒輪相對于標準位置的旋轉角度并判斷上表面是否有缺陷，齒輪側齒面檢測模塊根據齒輪的旋轉角度從模板庫中調取相應的模板圖像，提取出模板圖像中對應的齒面部分，然后結合對應的采集來的齒輪側齒面的圖像進行區域紋理量度判定齒輪側齒面是否有缺陷。所述的高光照明單元5為白色的環形LED光源，環形LED光源的傾斜角度能調，這樣能調整與傘齒輪的側面傾斜角匹配，可使齒面受光均勻。所述的七個側面相機12和頂面相機11均為黑白相機。針對在一個側面相機的視場中，由于齒輪側齒面之間存在著一定的景深差別，相機聚焦難度大，對此，采用了高光照明單元5與多相機同步采集全齒全面圖像相結合的方法，分時傳送計算機13進行圖像處理，效果更好。 如圖2所示，所述的傘齒輪全齒側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節系統7將七個側面相機12的鏡頭朝向待測傘齒輪14的側面，然后通過角度分割系統3的旋轉傳動結構旋轉待測傘齒輪14至預設的旋轉角度，開啟高度調節系統7內部的風扇6，同時啟動攝相采集單元4的高光照明單元5、七個側面相機12以及頂面相機11，計算機13首先通過頂面相機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相對于標準位置的旋轉角度，并根據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的齒輪上表面標注出對應的缺陷位置，完成傘齒輪全齒側面缺陷檢測，如果齒輪上表面沒有缺陷，計算機13通過七個側面相機12同步采集傘齒輪14的齒輪側齒面的圖像至顯示面板8，齒輪側齒面檢測模塊根據齒輪的旋轉角度從模板庫中調取相應的模板圖像，提取出模板圖像中對應的齒面部分，然后結合對應的采集來的齒輪側齒面的圖像進行區域紋理量度判定齒輪側齒面是否有缺陷，如果齒輪側齒面沒有缺陷，在傘齒輪14上標注出產品合格標志，完成傘齒輪全齒側面缺陷檢測，如果齒輪側齒面有缺陷，在傘齒輪14的齒輪側齒面標注出對應的缺陷位置，完成傘齒輪全齒側面缺陷檢測。所述的區域紋理量度采用了基于灰度直方圖的區域紋理統計方法， 包括平滑度、三階矩、熵以及粗糙度這樣的評價參數閾值，具有缺陷檢測效果好，運算速度快的特點。這樣就具有了很強的抗干擾能力，原因在于一方面算法采用了區域統計的方法， 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過大量的實驗統計得出的，以區分缺陷與非缺陷紋理的差異。
權利要求
1.一種傘齒輪全齒側面缺陷多目檢測裝置，包括底部為框架式的機架組(1)，其特征在于在機架組(1)的頂部表面放置有齒輪固定裝置O)，齒輪固定裝置O)同機架組(1) 上設置的角度分割系統(3)的旋轉傳動結構相連接，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)上方為框架式結構的攝相采集單元G)，攝相采集單元(4)的內頂部設置有鏡頭正對凸起(10)的頂面相機(11)，攝相采集單元4的內頂部還設置有高光照明單元(5)，另外攝相采集單元4的內部設置有均勻環繞分布的七個側面相機(12)，攝相采集單元(4)的上部同能上下移動的容器狀高度調節系統(7)相連接，所述的高度調節系統(7)內部設置有風扇(6)，高度調節系統(7)同外部帶有顯示面板(8)的計算機(13)相連接，計算機(13)的輸入端口同七個側面相機(12)的輸出端口和頂面相機(11)的輸出端口相通信連接，計算機(1 內帶有齒輪上表面檢測模塊和齒輪側齒面檢測模塊，齒輪上表面檢測模塊能檢測出齒輪相對于標準位置的旋轉角度并判斷上表面是否有缺陷，齒輪側齒面檢測模塊根據齒輪的旋轉角度從模板庫中調取相應的模板圖像，提取出模板圖像中對應的齒面部分，然后結合對應的采集來的齒輪側齒面的圖像進行區域紋理量度判定齒輪側齒面是否有缺陷。
2.根據權利要求1所述的傘齒輪全齒側面缺陷多目檢測裝置，其特征在于所述的高光照明單元( 為白色的環形LED光源，環形LED光源的傾斜角度能調。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的傘齒輪全齒側面缺陷多目檢測裝置，其特征在于所述的七個側面相機(1 和頂面相機(11)均為黑白相機。
4.根據權利要求1所述的傘齒輪全齒側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節系統(7)將七個側面相機(12)的鏡頭朝向待測傘齒輪(14)的側面，然后通過角度分割系統3的旋轉傳動結構旋轉待測傘齒輪(14)至預設的旋轉角度，開啟高度調節系統(7)內部的風扇(6)，同時啟動攝相采集單元4的高光照明單元(5)、七個側面相機(1 以及頂面相機(11)，計算機13首先通過頂面相機(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)相對于標準位置的旋轉角度，并根據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)的齒輪上表面標注出對應的缺陷位置，完成傘齒輪全齒側面缺陷檢測，如果齒輪上表面沒有缺陷，計算機(1 通過七個側面相機(1 同步采集傘齒輪(14)的齒輪側齒面的圖像至顯示面板(8)，齒輪側齒面檢測模塊根據齒輪的旋轉角度從模板庫中調取相應的模板圖像，提取出模板圖像中對應的齒面部分，然后結合對應的采集來的齒輪側齒面的圖像進行區域紋理量度判定齒輪側齒面是否有缺陷，如果齒輪側齒面沒有缺陷，在傘齒輪(14)上標注出產品合格標志，完成傘齒輪全齒側面缺陷檢測，如果齒輪側齒面有缺陷，在傘齒輪(14)的齒輪側齒面標注出對應的缺陷位置，完成傘齒輪全齒側面缺陷檢測。
5.根據權利要求1所述的傘齒輪全齒側面缺陷多目檢測裝置的檢測方法，其特征為 所述的區域紋理量度采用了基于灰度直方圖的區域紋理統計方法，包括平滑度、三階矩、熵以及粗糙度這樣的評價參數閾值。
全文摘要
一種傘齒輪全齒側面缺陷多目檢測裝置及其檢測方法，采用了多相機同步采集處理的模式，實現了開發一種快速、高精度、識別率高、硬件成本低且操作與維護方便的傘齒輪全齒側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點。
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 優先權日2011年9月23日
發明者夏漢關, 孫魯兵, 張新曼, 賈建平, 趙紅軍, 陳飛, 韓九強 申請人:西安交通大學