基于視覺的高反射球面缺陷快速檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、鋼球作為軸承的關(guān)鍵組件,其表面質(zhì)量直接影響軸承的精度、動(dòng)態(tài)性能及壽命等。隨著機(jī)電設(shè)備對(duì)軸承質(zhì)量要求的不斷提高,對(duì)鋼球表面缺陷標(biāo)準(zhǔn)也提出了更為嚴(yán)格的要求,傳統(tǒng)的人工檢測(cè)方法日益難以為繼。計(jì)算機(jī)視覺作為一種新型檢測(cè)技術(shù),具有精度高、速度快、非接觸及易于自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn),適用于鋼球表面缺陷檢測(cè)。本文采用視覺的方法對(duì)鋼球表面缺陷在線檢測(cè)一系列的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究和討論。在此基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)”鋼球表面缺陷分選機(jī)”開發(fā)與樣機(jī)研制。主要內(nèi)容及完成工作如下:

2、r>　　針對(duì)高反射光澤金屬球表面缺陷圖像采集的難題,提出并設(shè)計(jì)了新的均勻散射光的照明光源。在多種照明方案的論證后建立光澤金屬表面光反射模型,從均勻性角度對(duì)均勻散射光源進(jìn)行了研究,并對(duì)光源照度均勻性分布進(jìn)行仿真。研制了基于LED的環(huán)形漫反射穹頂光源。
　　提出新的基于雙圖像傳感器的球面展開方法以實(shí)現(xiàn)球面完全檢測(cè)。該方法通過雙CCD相機(jī)在球列的滾動(dòng)過程中不斷采集圖像來實(shí)現(xiàn)球表面的完全展開。此法采用一維機(jī)械運(yùn)動(dòng)替代了傳統(tǒng)方法上展開的二維

3、運(yùn)動(dòng),避免采用結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易于磨損、展開隨機(jī)的展開輪系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了此方法的有效性,申請(qǐng)了一項(xiàng)國(guó)際發(fā)明專利,PCT認(rèn)為其具有新穎性、創(chuàng)造性與實(shí)用性。
　　在鋼球缺陷圖像實(shí)時(shí)處理算法中,提出了基于兩步法的球列定位算法,即首先采用基于灰度投影的粗定位方法,其次通過基于分段圓弧連接邊緣的canny算子精準(zhǔn)定位完成球列中每個(gè)球的定位。利用有效差分法擦除背景及Otsu分割算法分割缺陷。討論被測(cè)件合格界限的判定,對(duì)鋼球缺陷的判別提出寧嚴(yán)勿寬的原

4、則。
　　提出幾何特征與紋理特征相結(jié)合的21個(gè)統(tǒng)計(jì)特征作為五類缺陷分類識(shí)別的有效特征。利用KNN分類算法分別分析形狀特征、矩特征、統(tǒng)計(jì)紋理特征、基于灰度共生矩陣的紋理特征用于缺陷分類描述的特點(diǎn),結(jié)合PCA主元分析,最終進(jìn)行了最佳特征的選擇。
　　分別改進(jìn)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼球缺陷的分類器設(shè)計(jì)。提出基于距離最近圓的方法進(jìn)行預(yù)處理,多維幾何方法來選取網(wǎng)絡(luò)初始值,采用帶動(dòng)量項(xiàng)的變步長(zhǎng)法進(jìn)行訓(xùn)練等算法來改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)BP網(wǎng)絡(luò)。在