潘洪平[1]2000年在《钢球表面质量自动评价体系建立及其应用的研究》文中提出目前,我国轴承行业中对钢球表面质量的检测,仍使用传统的人工检验方法。其质量验收满足不了在高速、高温等工作条件下的钢球设计要求。随着数字图象处理与模式识别技术的广泛应用和经济效益要求的逐步提高以及CCD等器件性能的迅速改进,迫切需要有一种自动检测装置,正确有效地评价钢球表面质量。本文就是从以下几个方面来研究钢球表面质量自动评价系统的理论及应用技术。首先对图象数字化所用的摄像机和图象采集卡进行了选择,然后研究了捷克SOMET公司的钢球展开轮的结构特点和工作原理。通过对被测钢球的受力分析得知,在非对称侧面展开轮的作用下,钢球产生侧滚运动,这种结构的展开轮可将钢球表面展开,以获取钢球全表面信息的可行性。接着又对展开轮的加工原理进行了分析,设计出加工非对称侧面展开轮的砂轮形状,并对砂轮的运动规律进行了探讨。根据展开轮的加工原理,建立了展开轮侧面的包络方程,推导出球面上任意一点的运动轨迹方程。在实验过程中,考虑到展开轮的辅助驱动装置较为复杂,本文又设计了一种结构简单的钢球载物台以替代展开轮,提出了钢球图象采集系统装置的实验方法,并对该采集系统的分辨率进行了实验标定。首次将数字图象处理与模式识别技术引入到钢球表面缺陷的自动检测与识别方法的处理中。本文提出的基于加窗高斯函数的双窗法确定的灰度阈值合理,可以清晰地将钢球缺陷图象与背景分割开来,完成二值化算法。在图象预处理基础上进行了缺陷区域边界的自动跟踪,缺陷区域图象的复原与标号,提取缺陷特征,最后完成钢球缺陷的识别。探讨了钢球表面烧伤缺陷的形貌。通过对不同等级的钢球缺陷标准图象和哈尔滨轴承厂提供的带有缺陷钢球样球的实验分析,确定了不同缺陷的分类阈值。利用逐步回归分析法提取出表征钢球表面质量的两个纹理特征:角二阶矩特征和熵特征。传统的特征选取方法,很多情况下都是凭直觉、特征值的物理意义或前人的经验来选出若干最好的特征,而本文采用解析的方法来指导特征的选取,更具有说服力。提出了预测钢球振动值的数学模型。分析和仿真实验表明,该二次非线
潘洪平, 谢水生, 董申, 梁迎春, 陈汝欣[2]2001年在《钢球表面质量评价系统用展开轮的理论研究》文中研究说明介绍用数字图像处理技术检测钢球表面质量的展开轮工作原理。通过受力分析得知 :展开轮的非对称工作表面能将钢球表面全部展开 ,并建立了展开轮侧表面方程。附图 6幅 ,参考文献 5篇
宋晓霞[3]2009年在《基于机器视觉的轴承钢球表面缺陷检测》文中研究表明机器视觉技术是近几年发展很快的图像工程技术,对钢球表面缺陷的检测是其用于工业生产的一次重要尝试,有很重要的实际意义。目前,国内多数钢球生产厂家仍采用人工目视对钢球进行检测,即大批的工人在白炽灯下用目视的方法对钢球进行检测,并对其进行简单的分级,这种方法不但误差大而且易受个人主观因素的影响,不同人的检测差别较大,即便是同一个人在不同的时期检测标准也会有所差别,这样可能导致分选出的钢球质量良莠不齐,产品出口或外销时将会大大降低产品的价格和与国外产品的竞争性,并且长期在强光下工作,不仅对人眼的伤害很大,而且容易使人产生视觉误差,导致对缺陷钢球的漏检、误检。针对人工目视的种种缺陷和不足,提出了基于机器视觉的轴承钢球在线缺陷检测,即利用摄像头来代替人的眼睛获取钢球的信息,利用计算机来储存信息和处理信息,用这种方式获取和储存的信息都是二维信息,运用计算机及相应的软件编程将二维信息转换成三维的数据,并最终检测出钢球的全部表面缺陷。自主搭建了实验平台,根据检测要求设计了两条相互垂直的轨道,其上安装的CCD摄像机可采集动态的钢球表面图像,经数字化处理、分析、和识别,最终计算出钢球表面的缺陷面积,并将钢球进行分级。为了克服钢球易反光,表面图像效果不佳的缺陷,自行设计制造了光源系统,采用红色LED漫射光源,拱形碗状结构,避免了外界光源的干扰,得到清晰真实的钢球图像;利用彩色图像的RGB值特征,分析缺陷点和非缺陷点各自的RGB值特征,找到了缺陷提取的新方法,编程实现了钢球表面缺陷的快速、准确提取与计算。根据钢球平面图像与实际图像间的关系,去掉重复部分图像,重构了空间三维的钢球图像,使最终所计算出的缺陷面积与实际缺陷面积更加一致。
徐记玲[4]2016年在《钢球表面缺陷检测技术的研究》文中研究表明滚动轴承在国民经济中素有“工业的关节”之称,钢球是它最常用的滚动体,肩负着承受载荷和传递力的作用。钢球的质量在很大程度上影响着轴承的精度、动态性能及其使用寿命。据国内外相关资料统计,由钢球表面缺陷引起的球轴承的振动和噪音的比例占71.4%,是制约球轴承质量提高的主要因素。钢球表面缺陷的检测既是整个钢球生产加工工艺的最后一道质量检测的关卡,又是决定钢球出厂精度的关键性工序,由此可见,钢球表面缺陷的检测是影响钢球质量提高的关键性因素。目前,我国钢球生产企业使用的钢球质量自动检测装置大部分依赖进口,但是该设备价格昂贵在我国钢球企业无法得到推广使用;国内众学者针对钢球质量自动检测装置的研究大多还处于实验状态,少部分研制成功的样机也有待提高其检测效率和准确度。因此我国迫切需求开发一种价格适中、灵敏度较高、准确度较好的钢球质量自动检测仪,突破发达国家对高精度钢球和轴承市场的垄断。本文是在一系列项目基金的资助下展开的基于同轴多光纤RIM-FOS实现钢球表面质量自动检测的研究,以Beckmann散射理论和双光束比较设想为理论依据,将光纤传感技术和微弱信号处理的方法引入钢球表面质量的检测中,结合STM32单片机系统和上位机系统,力求研制出一套价格适中、高速高效的钢球表面质量自动检测的装置,以弥补我国在高精端轴承业的“短板”。本文基于钢球表面缺陷参数的量化原理,结合机械行业钢球表面缺陷的评定标准,把缺陷分为粗糙类缺陷和位移类缺陷,便于光纤传感器提取缺陷信息;以Beckmann散射理论和双光束比较设想为理论依据,提取钢球表面的粗糙度或位移的信息。分析RIM-FOS的工作原理及其光纤结构的设计,选用三圈同轴多光纤RIM-FOS对钢球表面质量进行检测。分析发射光纤出射端的光强分布,选取准高斯分布假设,依据球面几何关系推导光纤传感器的函数模型,为光纤传感系统的标定奠定基础。分析设计钢球表面缺陷检测的硬件系统和软件系统。硬件系统的设计包括信号处理系统的设计和单片机系统的设计;设计信号处理电路完成光信号向电信号的转换并通过差动放大电路、带通滤波放大电路和低通滤波放大电路逐级滤除噪声干扰,放大有用信号,通过除法运算电路的设计将缺陷的位移类特征单独提取出来,获得反映被测面位移缺陷的信息;单片机系统采用模块化的设计方案,通过A/D转换、串口通信、数据存储等模块的设计,采用C语言编程,实现模数转换,并将采集的信号送到上位机进行分析。制作电路板,搭建实验平台,通过对粗糙度标准样块的测量实验,完成光纤传感系统位移和粗糙度的标定;通过对大量已知缺陷钢球分别进行钢球表面缺陷粗糙度与位移的多次重复性测量实验,初步建立输出模拟电压波形与钢球表面缺陷类型的对应关系,为钢球表面质量自动检测设备的研制奠定基础。
宋小兵[5]2003年在《面向微型轴承装配过程的六西格玛质量管理信息系统研究》文中指出六西格玛质量代表了近乎完美的质量，六西格玛质量管理法是企业持续改进质量、增加顾客满意度并获得持续发展与成功的系统方法。基于CIMS环境的质量管理信息系统是企业实现质量控制、管理与决策的强有力工具。应用六西格玛质量管理法来构建企业的质量管理信息系统，是企业提高质量、管理水平以及竞争力的重要途径。本文以“面向微型轴承装配过程的六西格玛质量管理信息系统研究”为题，在分析国内外六西格玛质量管理研究和应用的基础上，对集成六西格玛和质量管理信息系统的思路和模型进行了研究，以六西格玛DMAIC(定义、测量、分析、改进与控制)模型为基础，开发了面向微型轴承装配过程的六西格玛质量管理信息系统(SSQIS)，并在微型轴承企业的装配过程中进行了实例应用。全文共分六章：第一章，简要阐述了质量管理的发展，关注六西格玛质量管理的研究概况，在对我国轴承生产企业的发展现状和原因进行分析说明的基础上，引出本文的研究课题——面向微型轴承装配过程的六西格玛质量信息系统研究。第二章，首先对六西格玛质量管理的理念、方法学和工具进行较为详细的阐述，然后对六西格玛突破战略以及在六西格玛质量管理中应用统计过程控制两方面的内容进行了探讨，并制定面向微型轴承装配质量的评价指标体系。第三章，阐述SSQIS系统的需求分析和系统建模。首先对本系统所关注的对象——微型轴承装配过程的关键质量指标以及质量问题进行分析，然后提出将六西格玛与质量信息系统集成的思路，介绍如何应用六西格玛DMAIC模型来实现六西格玛质量管理系统，详细说明本文构建的系统功能建模和信息建模。第四章，从系统开发环境、数据库设计、运行过程和运行逻辑等方面出发，给出了本文所构建的六西格玛质量管理信息系统的具体开发和实现过程。第五章，六西格玛质量管理系统的实例应用篇，遵循六西格玛DMAIC模型的开展思路，对系统的应用展开详细说明。第六章，总结了全文的主要研究内容及成果，并展望了未来的研究工作。
铉佳平[6]2014年在《钢球全表面展开装置关键零件结构研究》文中提出钢球作为轴承关键传动件，其质量高低对滚动轴承的性能、安全起着决定性的作用。目前，钢球质量判断主要又人工目视检验，很难保证精度和准确性，限制了高精密轴承在航空航天领域的应用。为此国内急需钢球表面质量自动检测设备。本文以检测设备关键零件展开轮开展研究，为实现自动化检测提供依据。本论文依据捷克SIMET公司生产的AVIKO系列钢球自动检测设备，搭建钢球检测机构物理样机，使用高速摄像机对钢球的运动形式进行拍摄，对钢球在展开轮作用下的运动轨迹进行观察、分析和深入研究。依据钢球运动特点，确定钢球的运动轨迹形式，并为展开轮的结构设计提供理论依据。根据钢球在展开轮作用下的运动形式特点，分析展开轮对钢球的作用力的特点，推断展开轮的整体机构为中心对称回转体结构。进而提出两种展开轮结构概念设计方案，并在每种方案结构下对钢球运动的稳定性进行分析，选取稳定性最优的展开轮结构模型。研究展开轮与钢球的接触轨迹，来保证展开轮对钢球的作用力与钢球的运动形式不发生干涉，最终确定展开轮的几何结构。利用虚拟样机技术，对所研究设计的展开轮做虚拟仿真分析。构建精确的展开轮三维模型及主动轮、支撑轮及其附属构件的三维模型。在ADAMS仿真软件中，设置合理的仿真参数以及施加正确的约束，并对整个展开机构进行仿真分析，跟踪检测钢球表面一点的运动轨迹，将理论轨迹和实际轨迹进行对比分析，进而验证所设计的展开轮结构的正确性，并得出在展开轮作用下，检测探头以均匀子午线形式在钢球表面进行扫面检测。
郭皓然[7]2018年在《高亮回转表面缺陷识别方法的研究》文中指出当代工业自动化中,机械零部件的设计指标及质检随着其制造过程的高性能化与高速化而日趋严格。其中,表面质量检测作为甄别金属产品优劣与否的重要指标,直接影响着众多器件产品的用户体验、使用性能及使用寿命。当下,图像检测技术的运用已成为表面缺陷检测的主流,研发道路方兴未艾,适逢其会。据此,本文以具有高亮回转表面的工件为实验对象,遵循低成本、低时延、模块化的原则,展开表面缺陷识别方法的研究工作。本文在综述国内外关于金属表面缺陷检测系统及相关技术的研究现状和发展趋势的基础上,综合利用精密仪器、图像处理技术、计算机等学科技术,独立完成了高亮回转表面缺陷识别算法的设计,同时对所涉及的高亮表面缺陷检测、缺陷图像预处理、图像分割、图像识别与分类、表征缺陷数据管理与数据分析等部分进行了研究。第一,图像处理中的图像分割和识别是图像检测需要解决的关键问题。为此,本文将传统检测算子分步抽象为若干环节,提出了一种具备一定阈值自适应调整的高亮表面缺陷识别算法,使得在满足检测需求的前提下,实现对高亮回转表面缺陷的识别。该方法在构造兼顾空域信息和值域信息的滤波方式的基础上,对待测原始图像进行滤波预处理,其最终目的是保护缺陷目标的边缘信息;其次,以高斯函数的一阶导数构建Canny最优边缘检测器,完成对图像的行列微分滤波处理以及梯度非极大值抑制操作,以达到图像初步分割;同时,利用最大类间方差法为图像提供了优化阈值,将初步分割的结果划分为目标缺陷和噪声背景,缺陷对象最终以二值化的图像形式呈现;最后,在误差允许的范围内对识别结果进行形态学操作,以得到缺陷目标的最终状态。第二,为了完成缺陷识别和分类,详细分析了缺陷信息包含的各类表征因子,完成对缺陷表征参数的定义,结果以缺陷表征数据表的形式呈现,并举例分析了如何对既定的缺陷图像进行缺陷识别和数据处理,从而为后续的定量分析提供了数据支持。第三,针对缺陷识别准确度和识别效率等要求,在引入三类实验图像的基础上,完成了相关缺陷识别实验。基于常规相机捕捉到的普通图完成了缺陷识别分步实验,其实验结果表明,提出的的算法切实可行;基于缺陷表征数据和本文缺陷检测平台所捕捉到的条纹实验图,完成了缺陷识别分类实验,其实验结果表明,本本算法具备较优的缺陷识别效果；在引入部分代表性算法和图像误检率概念的基础上,基于标准二值掩码图像完成了缺陷识别对比实验,其实验结果表面本文算法的准确性较高,检测结果的误差小,对比实验从侧面反映了本文算法的识别效果较优。另外,本文所提出的方法对于其它工件表面检测技术的研究也具有重要的参考价值。
方胜[8]2008年在《钢球表面缺陷机器视觉检测系统的研制》文中指出在现代工业自动化中,随着高精度、高速度、高质量要求的不断攀升,轴承的作用愈发突出,各类机电设备对其的依赖性日趋加剧。而钢球作为轴承的重要零件,其质量对轴承的精度、运动性能、使用寿命等都有至关重要的影响。实验统计表明:在轴承的失效形式中,由于钢球表面的缺陷而引起的裂纹、裂缝造成的轴承失效达65%。因此,必须对钢球质量进行严格检测,尤其是对裂纹、裂缝的检测。本文的主要研究内容是研发一种面向轴承企业应用、基于机器视觉的钢球表面缺陷检侧系统。本系统以NI公司的LabVIEW为软件开发环境,采用大恒图像DH-HV2001UC工业自动化摄像机、COMPUTAR公司的摄像头、NI公司PCI-6024E数据采集卡、LED光源、北京斯达微步公司的17HS001两相混合式步进电机、计算机等组建成视觉检测系统的硬件平台。视觉检测系统开发的主要模块为图像采集与处理、图像分割、图像识别与匹配、执行检测。由边缘提取和自动分割来获取动态采集的图像中感兴趣目标的信息,使之和标准图像生成的模板进行匹配,以面积为特征实现钢球表面缺陷区域的识别,决策系统决定是否执行检出模块。通过实际检验,机器视觉系统可较好地应用于钢球表面缺陷的检测系统,其可靠性、稳定性、检测精度均已达到要求,从而为系统在工业环境中的实际应用铺平了道路,具有很好的应用前景。
杨阳[9]2009年在《钢球表面缺陷视觉检测技术的研究》文中指出钢球表面质量对轴承的精度、运动性能、使用寿命等方面都有着至关重要的影响,但目前大多数生产企业在进行钢球表面检测时仍以人工目测为主,既花费大量人力物力,又不能确保检测的可靠性。因此,迫切需要一种高效、廉价的技术对钢球外观进行检测。机器视觉是伴随着计算机技术的发展而产生的一门新兴技术。本文将机器视觉技术应用到钢球的表面缺陷检测中,根据采集到的缺陷图像的特点进行图像处理并提取出缺陷特征,最后利用有效特征对缺陷进行分类,实现了钢球表面缺陷的自动检测。钢球表面缺陷形态各异,类型多样。本文根据几种常见的缺陷类型,制定钢球表面缺陷检测系统的总体方案,并为钢球表面缺陷视觉检测系统搭建硬件平台。针对会产生强反光的金属钢球表面的成像特点,设计图像采集时的照明系统,解决了光线不能均匀照射的问题,得到钢球表面的清晰图像。重点针对采集的钢球表面缺陷图像讨论机器视觉检测算法并进行仿真实验。通过实验比较了传统的平滑技术包括中值滤波、高斯滤波、各向异性扩散滤波等方法的优缺点,并在此基础上,将八向各向异性扩散滤波与中值滤波相结合设计出组合滤波器,既有效地消除了高斯噪声和脉冲噪声又保护了边缘。而后采用带阈值的梯度算子实现图像锐化,运用迭代式求图像最佳阈值算法实现图像的二值化分割。在分割后,对缺陷连通域进行递归标记,再将单连通域及多连通域轮廓跟踪技术应用于缺陷区域的链码计算,提取出缺陷区域的周长、面积、重心、圆度、细长度、矩形度等几何特征以及对缺陷区域进行旋转、伸缩具有不变性的Hu矩、形状矩不变量特征。并根据实验,在众多特征中选取出圆度、细长度、矩形度及形状矩不变量的前4个特征作为后续表面缺陷识别分类的有效特征。研究了钢球表面缺陷的分类方法,设计基于BP神经网络的分类器,满足钢球表面缺陷的分类识别要求。通过实验证明,BP神经网络进行钢球表面缺陷识别分类比模板匹配法具有更高的正确率,识别率平均达到87.5%,同时还分析可能影响正确识别率的原因。本文对设计的系统进行了一系列的实验和测试,结果表明,本系统具有速度快,总体检测效果好,稳定性好的特点,能满足钢球表面缺陷的检测要求,具有较高的推广应用价值。
马建, 孙守增, 芮海田, 王磊, 马勇[10]2018年在《中国筑路机械学术研究综述·2018》文中提出为了促进中国筑路机械学科的发展,从土石方机械、压实机械、路面机械、桥梁机械、隧道机械及养护机械6个方面,系统梳理了国内外筑路机械领域的学术研究进展、热点前沿、存在问题、具体对策及发展前景。土石方机械方面综述了推土机、挖掘机、装载机、平地机技术等;压实机械方面综述了静压、轮胎、圆周振动、垂直振动、振荡压路机、冲击压路机、智能压实技术及设备等;路面机械方面综述了沥青混凝土搅拌设备、沥青混凝土摊铺机、水泥混凝土搅拌设备、水泥混凝土摊铺设备、稳定土拌和设备等;桥梁机械方面综述了架桥机、移动模架造桥机等;隧道机械方面综述了喷锚机械、盾构机等;养护机械方面综述了清扫设备、除冰融雪设备、检测设备、铣刨机、再生设备、封层车、水泥路面修补设备、喷锚机械等。该综述可为筑路机械学科的学术研究提供新的视角和基础资料。
参考文献：
[1]. 钢球表面质量自动评价体系建立及其应用的研究[D]. 潘洪平. 哈尔滨工业大学. 2000
[2]. 钢球表面质量评价系统用展开轮的理论研究[J]. 潘洪平, 谢水生, 董申, 梁迎春, 陈汝欣. 轴承. 2001
[3]. 基于机器视觉的轴承钢球表面缺陷检测[D]. 宋晓霞. 河南科技大学. 2009
[4]. 钢球表面缺陷检测技术的研究[D]. 徐记玲. 济南大学. 2016
[5]. 面向微型轴承装配过程的六西格玛质量管理信息系统研究[D]. 宋小兵. 浙江大学. 2003
[6]. 钢球全表面展开装置关键零件结构研究[D]. 铉佳平. 哈尔滨理工大学. 2014
[7]. 高亮回转表面缺陷识别方法的研究[D]. 郭皓然. 西安理工大学. 2018
[8]. 钢球表面缺陷机器视觉检测系统的研制[D]. 方胜. 苏州大学. 2008
[9]. 钢球表面缺陷视觉检测技术的研究[D]. 杨阳. 华东交通大学. 2009
[10]. 中国筑路机械学术研究综述·2018[J]. 马建, 孙守增, 芮海田, 王磊, 马勇. 中国公路学报. 2018
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