鋼球表面缺陷檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究及樣機(jī)研制.pdf

1、軸承是機(jī)械基礎(chǔ)部件，而鋼球作為滾動(dòng)球軸承的關(guān)鍵零件，其表面缺陷情況直接影響軸承精度、動(dòng)態(tài)性能和使用壽命。因此，對(duì)鋼球表面缺陷檢測(cè)技術(shù)的研究是具有非常重要的理論和實(shí)用價(jià)值。本文對(duì)基于圖像技術(shù)的鋼球表面缺陷檢測(cè)儀開(kāi)發(fā)中的光源選擇、展開(kāi)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)仿真分析、鋼球表面缺陷的模式識(shí)別等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究，并搭建了能夠?qū)嶋H應(yīng)用的樣機(jī)，其主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 進(jìn)行了檢測(cè)系統(tǒng)的光源優(yōu)化研究。從鋼球表面反光特性的分析入手，研究了鋼球表

2、面成像的難點(diǎn)，建立了鋼球表面的光反射模型。通過(guò)對(duì)大面積漫反射平板光源、漫反射扁平環(huán)形光源、漫反射球面光源和同軸光源等LED光源大量的理論和實(shí)驗(yàn)分析，最終確定了由FPR光源、LDR光源組合的檢測(cè)機(jī)構(gòu)照明方案。該光源方案，有效地解決了光暈現(xiàn)象、周圍景物映入等問(wèn)題，提高了鋼球圖像的質(zhì)量和有效檢測(cè)面積，為后期的圖像處理奠定了基礎(chǔ)。
　　 運(yùn)用UG與ADAMS聯(lián)合建立了檢測(cè)系統(tǒng)展開(kāi)機(jī)構(gòu)的模型并進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真，較為真實(shí)的仿真出鋼球

3、在展開(kāi)盤(pán)檢測(cè)腔中的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡、受力及碰撞情況。鋼球與檢測(cè)腔側(cè)壁存在碰撞導(dǎo)致鋼球產(chǎn)生回彈運(yùn)動(dòng)，通過(guò)優(yōu)化展開(kāi)腔的直徑、阻尼特性、摩擦盤(pán)與展開(kāi)盤(pán)轉(zhuǎn)速、摩擦盤(pán)搓動(dòng)速度等結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)，可以改變鋼球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而保證鋼球表面能完全展開(kāi)和檢測(cè)效率最高。
　　 進(jìn)行了鋼球缺陷識(shí)別及分類關(guān)鍵技術(shù)研究。首先研究了鋼球表面圖像采集及降噪增強(qiáng)的圖像預(yù)處理方法。將原始圖片經(jīng)過(guò)兩次小波消噪處理消去高頻白噪聲，再經(jīng)圖像平滑處理使消噪后的圖片平滑，然

4、后設(shè)定灰度閾值運(yùn)用Canny算子對(duì)圖片進(jìn)行邊緣檢測(cè)，最后對(duì)圖片進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理以及圖像銳化處理，為鋼球缺陷的特征提取奠定了基礎(chǔ)。確定將缺陷面積、缺陷長(zhǎng)短徑比、缺陷周長(zhǎng)以及歐拉數(shù)等作為鋼球表面缺陷識(shí)別的特征參數(shù)，并提出了一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鋼球表面缺陷類型識(shí)別方法。通過(guò)對(duì)采集到的鋼球表面缺陷圖像進(jìn)行圖像處理及特征提取，得到學(xué)習(xí)樣本和預(yù)測(cè)樣本，運(yùn)用MATLAB軟件對(duì)學(xué)習(xí)樣本分析并確定合理的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而精確的識(shí)別出預(yù)測(cè)樣本中鋼球表面缺陷