高反射球面表面缺陷的条纹检测方法研究

摘要

钢球无论是作为轴承的组件，还是作为独立的滚动体，均有广泛的应用领域。随着科技的不断进步，工业水平的不断提高，高精度钢球越来越多的应用于机械制造、航空航天、医疗仪器等多项领域。然而在高精度钢球生产过程中，由于生产工艺和实际人工操作中存在的不确定因素，钢球生产厂家的成品钢球中均不同程度存在表面缺陷的现象。因此，开发出性能稳定、检测效率高的高精度钢球表面质量检测设备成为提升钢球行业产品质量、促进工业水平提升的重要因素。
　　本文结合钢球表面的缺陷检测，进行了高反射球面表面光学照明研究，对高反射球面机器视觉检测难点进行了分析，研制了新型环形LED穹顶漫射光源，有效解决了高反射球面的高反射特性和球面特性引发的机器视觉检测的难点。提出了一种针对高反射球面的基于机器视觉的反射条纹检测方法，该方法能够有效判别钢球表面常见缺陷类型，满足高精度钢球的检测需求。
　　根据钢球生产厂家实际需求，基于针对高反射球面的反射条纹检测方法研制了钢球表面质量检测仪，对检测仪的整体结构和控制系统进行了设计。本检测仪针对1.588mm直径的钢球进行表面质量检测，经过在钢球生产厂家工业现场的多批次重复测试，检测仪检测速率达4粒/秒，人工在显微镜下对本检测仪选别的合格球进行复检，漏检率仅为0.014％，完全满足工业生产下对高精度等级钢球的检测需求。

目录

声明

第一章绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2钢球检测技术的发展

1.3国内外钢球质量检测机器的发展

1.4本文研究主要内容

第二章视觉检测照明系统的光学基础

2.1光度学基础

2.2光源的种类及特点

2.3机器视觉光源的照明方式

2.4 LightTools光学设计软件简介

2.5本章小结

第三章高反射球面表面检测的光学照明研究

3.1高反射球面机器视觉检测难点

3.2环形LED散射光源研究

3.3光源内部结构优化

3.4建立LightTools仿真模型

3.5仿真分析

3.6实验验证

3.7本章小结

第四章高反射球面表面缺陷检测的反射条纹检测方法

4.1反射条纹检测方法简述

4.2高反射球面的反射条纹成像原理

4.3基于反射条纹检测的钢球表面质量检测系统的照明装置研制

4.4基于反射条纹检测的钢球表面质量检测系统检测效果

4.5本章小结

第五章基于反射条纹技术的钢球表面质量检测仪的研制

5.1钢球表面质量检测仪总体方案设计

5.2供料与分选系统设计

5.3检测仪检测环节选型

5.4检测仪控制方案设计

5.5工业现场实验

5.6本章小结

第六章总结与展望

6.1全文总结

6.2课题展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢