摘 要

本文借助计算机labview软件，摄像头和机械手臂等硬件实现了轴承滚珠和铆钉的缺陷在线检测系统。论文主要以计算机上面的labview软件和视觉开发模块来进行设计的，随着时代的发展，NI公司不停的更新labview版本的同时，也作出了配合labview使用的各种安装包，其中就有图像处理方面的。本文直接只用依靠labview软件和其所安装的安装包进行图像处理和后续计算分析等功能，得出结果并且控制PLC机械手分拣物品。本次所使用的是12.0版本的软件，同时添加了vision development module 和vision acquisition software安装包，便于图像处理相关部分。本次通过labview软件的视觉和运动模块控件，采集图像通过灰度化和二值化得到能够计算部分，再通过计算将得出的结果传送给PLC控制系统从而控制机械手将合格与不合格产品分拣出来。

关键词：labview 轴承 PLC 图像采集 图像处理

Abstract

This paper introduce a on-line detection system with the help of the computer and camera hardware implementation ,which can detect the ball bearings and revit.This paper is designed due to the labview software and the vision development module, due to the update of the software,labview is not only used to creat virtual instrument interface.With the development of the times, NI company constantly updated Labview version at the same time, also made with various LabVIEW packages, which are image processing aspects. This is the 12 version of the software, the addition of vision development module and vision acquisition software installation package, to facilitate the image processing part The through LabVIEW software visual and motor control module, , through the calculated results are transmitted to the PLC control system to control the manipulator will be qualified and unqualified products sorting out.

Key Words：Labview Bearing PLC Image acquisition Image processing

目 录

第1章 绪论 1

1.1 轴承装配检测背景 1

1.2 数字图像处理研究现状 2

1.2.1 图像处理软件 1

1.2.2 机器视觉 3

1.3 本课题研究的内容 3

第2章 图像采集和图像处理 5

2.1 机器视觉 5

2.2 图像采集 6

2.3 数字图像处理 7

2.3.1 图像处理简介 7

2.3.2 数字图像处理的主要内容 8

第3章 轴承图像采集和处理程序 11

3.1 Labview软件介绍 11

3.2 轴承图像采集模块 12

3.3 轴承图像处理模块 13

第4章 PLC分拣系统设计 19

4.1 PLC介绍 19

4.2 PLC设计 21

4.2.1 需要实现的功能 21

4.2.2 PLC的选取 21

4.2.3 程序部分 21

4.2.3 过程分析 23

第5章 轴承图像采集和分析实验 25

5.1 实验验证及结果 25

5.2 环境与经济性分析 28

5.3 本章小结 28

第6章 结论 29

参考文献 30

致谢 31

附录 32

第1章 绪论

1.1轴承装配检测背景

作为精密的机械基础件，滚动轴承是一种只要规格相同就可以在不同大型机器中交替使用的器件，它已经有了自己的一套标准，有不同的系列，它可以用来支撑各种旋转体等部位，其对主机的性能和使用寿命极为重要^[1]。

一个国家的轴承制造水平很大程度上能够体现出该国家的科技水平。其中滚动轴承因为有各种特点和优势应用最为广泛。在一些家用器件、农用器件、工厂里面器件还有精密仪器里面都有用到滚动轴承。近些年来，中国因为发展迅速、人口众多、各种物品需求量大等原因吸引了大批国外的轴承厂家的到来，并此建立轴承生产基地。他们有着大量的经验，并且有着先进的装备、技术、资金等优势抢占了国内大部分的市场。从而使得国内轴承行业竞争更加激烈，本国内的轴承企业想要生存和发展就更加困难。再加上我国轴承生产技术不够先进，生产更加精密、高端的轴承公司又比较少，竞争力显然不足。而轴承的技术水平对一个国家的发展至关重要，因此，我们迫切需要在轴承装配技术方面注入更多力量。

滚动轴承里面有很多的滚珠，通过滚珠我们可以将滑动摩擦变为滚动摩擦，从而大大减少了摩擦，它是一种精细程度非常高的器件，其组成部分一般有内圈、外圈、滚珠和保证滚珠位置的支架等，其基本结构如图所示^[2]。

图1.1 滚动轴承结构图

滚动轴承有向心轴承、推力轴承和组合轴承。向心轴承有行刑接触球轴承和径向接触滚子轴承和角接触向心轴承；推力轴承有轴向接触轴承和角接触推力轴承^[3]。

轴承装配检测也是轴承生产过程中的最后一环，同时也是非常重要的一环。轴承需求量比较大，需求的厂家都会大批量的采购轴承。所以轴承的质量检测至关重要。如果一个厂家需要十几万套轴承，而本厂产品合格率不高，还有生产速度不快就会失去这笔生意。现在基本上检测轴承都是员工通过眼睛分辨好坏然后手动将不合格产品分拣出来。这样生产轴承的速度永远也提不上来。轴承检测有在线检测和离线检测两种，离线检测就是员工用手动或者自动检测仪器来检测，一般采取的是抽样检测的方式，我国目前很多小型厂家没有检测核心技术，只能采用离线检测的方式让员工一个个的检测，这种检测方法效率低、还有人为因素的干扰。

知道轴承的结构就知道能够用什么方法来检测轴承。目前在我国，轴承企业检查轴承滚动体和铆钉缺失主要的方法有人工目测法和称重法，人工目测法就是上文所说的需要人工来凭借眼睛来检查，这样非常容易造成员工的视觉疲劳，长此以往会对员工的视力造成一定的影响，而且人不可能长期保持高水准的工作状态，总有放松懈怠的时候，因此会产生漏检的情况。而称重法也有缺点，因为有时候轴承之间质量的差距远大于轴承的一个铆钉或者滚珠的质量，这样就有可能产生检测错误。而现在轴承厂家基本会要求自己轴承合格率达到100%，因此在这方面的技术革新就尤为重要。国内现在对轴承成品的在线自动检测也取得了一定的成功。主要研究内容是振动异常音、内圈和外圈的尺寸还有摩擦力矩等几个主要参数的检测。采用的主要是机器视觉、数据采集和输入输出口控制还有PLC自动控制等^[4]。