浅谈轴承套圈检测方法研究及设计

尹凌鹏　殷小亮

【摘 要】轴承套圈的加工过程中会出现一些不合格品，如何实现不合格品的自动分拣一直是一个值得研究的课题，论文从设计的角度提出机器视觉检测轴承套圈的过程及方法，为进一步实现机器视觉下的轴承套圈检测提供了技术方法的依据。

【Abstract】Some unqualified products will appear during the processing of bearing rings. How to realize the automatic sorting of unqualified products has always been a subject worth studying. From the point of view of design， this paper puts forward the process and method of machine vision inspection of bearing ring， which provides a technical basis for further realization of bearing ring detection under the machine vision.

【關键词】轴承；套圈；检测；机器视觉；图像采集

【Keywords】 bearing； ring； detection； machine vision； image acquisition

【中图分类号】TH133.3 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）03-0185-02

1 引言

轴承是机械工业中的重要零件之一，广泛应用于机床、航空、汽车等机械设备中。轴承的精度和质量直接影响机械产品的性能和寿命，因此轴承的精度和质量一直是企业最关心的问题之一。在轴承套圈加工中，车削加工是一个重要环节。车辆的质量直接影响后续的加工。尤其是轴承套圈的加工，轴承加工过程中，由于各种不可控原因，某些工序漏掉加工或者加工不到位的情况时有发生，其中比较典型的情况是轴承的套圈外圆或轴承内滚道的漏加工。这样的产品不但会造成资源浪费，还会对后续工序中的精加工设备造成损伤，给企业造成经济损失[1]。

在浙江省，越来越多的装备制造业可以利用自动化来实现省内轴承零件的加工和检测。然而，随着自动化制造业的逐渐普及，同时也出现了可靠性低、检测误差大、效率低等问题。

据不完全统计，中国现有规模以上的轴承企业共1400多家，主要集中在辽宁的瓦房店、洛阳、浙江、江苏、山东等地区，除瓦、哈、洛和万向钱潮、浙江天马、人本集团等企业的主营业务收入超过10亿元以上，其余的大部分为中小型轴承企业。它们大部分为中小型民营企业，大多开始引进自动化加工设备和检测设备。但在使用过程中频繁出现精度低、效率低、检测不稳定等问题。轴承加工中涉及的问题较多。

2 检测方法研究

现今国内外轴承企业采用各种各样的方法进行检验。归纳起来主要有几类：

①传统方法。轴承成品检验传统的方法是运用人工的方式来进行检验。这样工作量很大，时间一长人的眼睛很容易疲劳，其准确率也无法保证。

②振动诊断技术。采用振动诊断技术来对信号进行接收和分析，以此来判断轴承成品所存在的问题。但通常需要轴承在工作过程中检测，操作烦琐，且效率较差。

③机械靠模的方法。通过固定试块和加工件相比较的方式进行自动检测，从而检测出被加工件是否存在漏加工[2]。但只能针对轴承沟道检测，存在其局限性。

④传感器探测法，传感器探测法一般是基于 PLC实现的控制系统，通过接触传感器探测套圈的边界位置，从位置信息来判断是否存在沟道，从而准确得到沟道的尺寸，但对定位系统的要求也比较高，检测效率比较低，对倒角和密封槽的检测依然不能适用。

综上所述，目前的检测方法存在着各种问题，无论在检测速度还是在检测的准确性上都无法满足大批量生产时的检测需要。如果存在不合格的套圈流入市场，不仅用户会受到经济损失，轴承生产厂家也会失去信誉。所以，寻求一种可靠的检测手段，提高检测效率、准确性和通用性，降低对机械定位系统的要求，是当前的发展需要[3]。

3 检测方案设计

整个套圈检测系统是一个循环检测的工作过程。如图所示，该过程包括轴承内圈检测和轴承外圈检测。首先进行外圈检验，如果外圈检测不合格，则排出。如果合格，则进入下一个轴承内圈的检测环节。内圈检测不合格，则排出。如果合格，则该套圈精度达到要求，系统输出合格标识。然后进入下一个检测周期。

系统包含机械部分及图形采集系统，采集系统与机械控制部分形成交互操作。系统原有的PLC控制设备加工及将套圈检测件传送到指定位置，同时接收来自计算机的分析结果，如为不合格品，则排除；同时计算机接受来自图像采集系统发来的信息，进行图像分析及智能判断，从而得出结论，将结果传送给PLC控制系统，如此反复。

由系统对工艺及图像信息采集过程要求，将整体检测系统分析如下：接近开关检测到有套圈到位时，CCD 相机对其进行拍照，图像经过图像采集卡将模拟信号转换成数字信号并把数据传输给计算机，最后由计算机对数据进行处理可获得轴承套圈的特征信息，对此信息进行判断可得到套圈是否存在漏工序问题，最后将结果传送给控制系统，由控制系统做出相应的动作[4]。 通过研究轴承套圈生产厂家在生产时的情况，得出以下对本文检测方法的要求：

①采用图像处理方法检测轴承套圈是否存在漏车加工或加工未到位的情况；

②轴承套圈类型为角接触、深沟球等；

③被检测的轴承套圈包括内圈和外圈，直径范围 20～300mm；

④自动记录检测个数；

⑤检测的位置、形状、参数阈值可预先调整。

4 结论与展望

通过机电控制研究与设计方法论述，该设计方案能够顺利完成轴承套圈的自动检测，实现对轴承套圈的自动分拣，结合相应的优化算法，实现套圈的精度测量。同时该系统的研究也能够有效利用机器视觉技术在工业领域的应用，从而实现代替人工作业的效果，提高生产效率，减少了人为发生的错误。

【参考文献】

【1】卢满怀，范帅，汤绮婷.基于机器视觉的轴承套圈检测系统[J].轴承， 2017（5）：39-44.

【2】王启东，陈於学，杨曙年.圆锥滚子轴承内组件收口质量数字化在线检测仪[J].轴承，2013（01）：39-42.

【3】宋志平，星军华.滚针轴承质量检测仪的设计[J].机床与液压，2014（42）：10-11.

【4】仲维畅.中国无损检测简史[J].无损检测，2012（01）：52-56.