注塑齿轮是近几十年发展起来的具有重量轻、噪声低、生产效率高、价格低廉等优势的新型非金属齿轮,在仪器仪表、智能家居、儿童玩具等很多领域应用越来越广泛。塑料齿轮在注塑成型的生产过程中,常常会因模具受损、注塑工艺不良、原材料含杂质等因素,导致成型齿轮出现黑点不良、齿上碰伤、齿上披锋等外观缺陷,以及齿轮直径、同轴度等不良的尺寸缺陷。目前注塑齿轮的品质判定基本还停留在人工肉眼检测或人工借助半自动化设备进行抽检,这种人工或半人工的检测方法效率极低、漏检率极高、精度极差、且人力成本极高。计算机视觉可实现注塑齿轮缺陷的检测和分类,但在生产线上应用,还需要一套自动化系统与之配合。本文在分析了计算机视觉缺陷检测分选系统技术特点的基础上,研制了一套自动化检测系统,实现了注塑齿轮的自动上料、传输和基于视觉检测结果的自动分选。此套设备能够与视觉检测系统进行交互,实现注塑齿轮外观缺陷及尺寸不良的快速在线检测及良次品的自动分选。主要研究内容包括:(1)总体方案设计针对注塑齿轮缺陷检测的自动化程度低下的问题,通过调研自动化检测设备的发展状况,考察注塑齿轮生产线的约束条件,根据检测设备的设计要求及技术指标,考虑与视觉检测系统信息交互,制定注塑齿轮在线检测设备整体设计方案。(2)机械系统设计根据注塑齿轮生产环境及工艺,制定输送带配合导向杆的自动上料方案;根据视觉系统的检测需求,设计了注塑齿轮输送过程的高精度定位方案;针对注塑齿轮易碰伤等问题,设计气动的自动分选方案。在满足检测功能指标的同时,综合考虑精度、寿命、可靠性、性价比等因素,完成了在线检测设备整体机械结构的设计。(3)控制系统设计根据已有机械结构及工作原理,考虑工业相机采集质量和效率,以及分选效率和准确率,综合安全、成本等因素,设计了以PLC为主控单元的控制系统方案。主要包括硬件部分关键元器件的选型、PLC控制软件程序的开发、控制系统电路图绘制以及人机界面设计。(4)测量试验通过相应接口将自动化检测设备与视觉检测系统融合,并进行联合调试,确保两者间信息共享的可靠性与效率。进行转速影响试验、玻璃转盘端跳影响试验和分选准确率试验。试验结果表明在成像清晰的前提下,玻璃转盘的转速对检测结果无影响;玻璃转盘端面跳动对尺寸检测无影响;自动分选准确率可达100%。因此该设备可满足注塑齿轮快速、高精度、高稳定性、准确分选的自动化在线检测。