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《哈尔滨理工大学》 2010年
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钢球表面缺陷检测关键技术研究及样机研制

王义文  
【摘要】: 轴承是机械基础部件,而钢球作为滚动球轴承的关键零件,其表面缺陷情况直接影响轴承精度、动态性能和使用寿命。因此,对钢球表面缺陷检测技术的研究是具有非常重要的理论和实用价值。本文对基于图像技术的钢球表面缺陷检测仪开发中的光源选择、展开机构动力学仿真分析、钢球表面缺陷的模式识别等关键技术问题进行了深入的研究,并搭建了能够实际应用的样机,其主要研究内容如下: 进行了检测系统的光源优化研究。从钢球表面反光特性的分析入手,研究了钢球表面成像的难点,建立了钢球表面的光反射模型。通过对大面积漫反射平板光源、漫反射扁平环形光源、漫反射球面光源和同轴光源等LED光源大量的理论和实验分析,最终确定了由FPR光源、LDR光源组合的检测机构照明方案。该光源方案,有效地解决了光晕现象、周围景物映入等问题,提高了钢球图像的质量和有效检测面积,为后期的图像处理奠定了基础。 运用UG与ADAMS联合建立了检测系统展开机构的模型并进行了运动学和动力学仿真,较为真实的仿真出钢球在展开盘检测腔中的实际运动轨迹、受力及碰撞情况。钢球与检测腔侧壁存在碰撞导致钢球产生回弹运动,通过优化展开腔的直径、阻尼特性、摩擦盘与展开盘转速、摩擦盘搓动速度等结构参数和运动参数,可以改变钢球的运动状态,从而保证钢球表面能完全展开和检测效率最高。 进行了钢球缺陷识别及分类关键技术研究。首先研究了钢球表面图像采集及降噪增强的图像预处理方法。将原始图片经过两次小波消噪处理消去高频白噪声,再经图像平滑处理使消噪后的图片平滑,然后设定灰度阈值运用Canny算子对图片进行边缘检测,最后对图片进行形态学处理以及图像锐化处理,为钢球缺陷的特征提取奠定了基础。确定将缺陷面积、缺陷长短径比、缺陷周长以及欧拉数等作为钢球表面缺陷识别的特征参数,并提出了一种基于BP神经网络的钢球表面缺陷类型识别方法。通过对采集到的钢球表面缺陷图像进行图像处理及特征提取,得到学习样本和预测样本,运用MATLAB软件对学习样本分析并确定合理的神经网络结构,从而精确的识别出预测样本中钢球表面缺陷的类型,通过大量实验分析,验证了该识别方法的准确性及可行性。 最后在上述研究基础上,确定了光源系统、展开系统、基于单片机控制的控制系统等检测仪关键部分的设计方案,搭建了可以实际应用的基于图像技术的钢球检测仪样机,通过实验验证了所获得研究结论的正确性。
【学位授予单位】:哈尔滨理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG115.28

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 刘青;张进华;黄军勤;;基于机器视觉的钢球表面缺陷检测和分类[J];轴承;2013年10期
2 栗琳;王仲;裴芳莹;王向军;;双图像传感器的球表面展开方法[J];仪器仪表学报;2012年07期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 温振市;轴承表面品质监测系统的研究与开发[D];江南大学;2013年
2 陈文达;金属工件表面瑕疵检测技术的研究与开发[D];江南大学;2013年
3 吴文龙;轴承滚子表面疵病检测方法的研究[D];长春理工大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 陈旭;宋爱国;;蚂蚁算法与免疫算法结合求解TSP问题[J];传感技术学报;2006年02期
4 赵汉卿;戚金清;王兢;征进;吴微;;基于小波变换的双并联神经网络在混合气体浓度预测中的应用[J];传感技术学报;2010年05期
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10 蒋沂萍;钢球抽检最佳方案的确定[J];轴承;2002年11期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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2 潘洪平;钢球表面质量自动评价体系建立及其应用的研究[D];哈尔滨工业大学;2000年
3 左洪浩;蚁群优化算法及其应用研究[D];中国科学技术大学;2006年
4 李为民;大尺度范围内视觉测量技术研究[D];中国科学技术大学;2006年
5 郑世友;动态场景图像序列中运动目标检测与跟踪[D];东南大学;2006年
6 刘洋;运动视觉中目标的精确提取与跟踪技术[D];西安电子科技大学;2007年
7 孔明;颗粒粒径和形态计算机视觉测量方法研究[D];东南大学;2005年
8 张伟;基于视觉的运动车辆检测与跟踪[D];上海交通大学;2007年
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10 赵彦玲;基于图像技术的钢球表面缺陷分析与识别[D];哈尔滨理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 王发牛;基于偏微分方程的图像平滑技术及其应用研究[D];安徽大学;2002年
2 马芸艳;基于CCD的钢球外观检测技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张备伟,吴福朝;基于正十二边行平面模板的摄象机自标定[J];安徽大学学报(自然科学版);2000年04期
2 程一斌,汪松,任彬;利用弹簧模型提取物体轮廓[J];安徽大学学报(自然科学版);2001年02期
3 张坤,罗立民,舒华忠,杨芳;基于Level Set方法的Visible Human Being虚拟人图像处理[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年04期
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6 张雪飞;;基于GVF模型的蔬果图像快速分割方法[J];安徽农业科学;2010年05期
7 王晟博;陈钟荣;高月波;安晶晶;;一种基于Matlab的棉铃虫飞行视频的处理方法研究[J];现代农业科技;2010年21期
8 马传波;马涛;于梅艳;;计算机视觉技术在水利行业中的应用[J];现代农业科技;2012年10期
9 梁亮;李静;;SketchUp软件在景观概念性设计表现中的优势及应用[J];现代农业科技;2012年11期
10 赵莹;张学东;;改进水平集的车辆检测算法[J];辽宁科技大学学报;2010年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 谭守标;霍剑青;郝建;王晓蒲;赵永飞;谢行恕;;高分辨率软X射线显微成像下细胞的自动提取?[A];2005年“数字安徽”博士科技论坛论文集[C];2005年
2 ;A Hardware-Accelerated Segmentation Algorithm for Moving Object Generation[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 周佳男;;一种拓扑纹理图像的相位场模型分割算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 ;Edge Detection of Wood Defects in X-ray Wood Image Using Neural Network and Mathematical Morphology[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 邱雪娜;刘士荣;刘斐;朱伟涛;杜方芳;;一种基于序贯检测机制的运动目标跟踪算法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 辛哲奎;方勇纯;张葛;申辉;;小型无人直升机云台跟踪控制系统实验平台设计[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 王亚楠;陈杰;甘明刚;;基于差分进化的改进粒子滤波目标跟踪算法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
8 张娟;陈春晓;;基于分层重建的摄像机完全自标定[A];2011下一代自动测试系统学术研讨会论文集[C];2011年
9 赵建;刘伟宁;;基于主动轮廓模型的海天线检测算法[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
10 刘勋;孟骧龙;毋立芳;;基于自适应对象模型的篮球运动跟踪方法[A];第十二届全国信号处理学术年会(CCSP-2005)论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王兴梅;水下声纳图像的MRF目标检测与水平集的轮廓提取方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 吴德烽;计算智能在三维表面扫描机器人系统中的应用研究[D];大连海事大学;2010年
3 韩守东;纹理建模与图切分优化方法研究[D];华中科技大学;2010年
4 莫堃;基于隐式函数的曲面重构方法及其应用[D];华中科技大学;2010年
5 涂虬;智能视觉监视中目标检测与跟踪算法研究[D];华中科技大学;2010年
6 徐萧萧;基于特征学习与特征联想的视觉跟踪算法研究[D];中国科学技术大学;2010年
7 辛哲奎;基于视觉的小型无人直升机地面目标跟踪技术研究[D];南开大学;2010年
8 钟凡;在线视频分割关键问题研究[D];浙江大学;2010年
9 王富治;视觉检测的几个关键问题研究[D];电子科技大学;2011年
10 任明艺;时空联合的视频运动目标分割技术研究[D];电子科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙涛;基于DR骨密度分析系统的研究[D];南京医科大学;2010年
2 赵永刚;图像检索中形状描述和匹配算法研究[D];南昌航空大学;2010年
3 李旭东;煤矿通防安全信息集成与控制预警系统平台研究[D];山东科技大学;2010年
4 陈铮;基于激光扫描数据的交通信息采集平台设计与实现[D];山东科技大学;2010年
5 刘志春;激光目标指示器瞄准精度测量系统[D];长春理工大学;2010年
6 邵晓路;蚁群群体智能网络可视化试验平台研制[D];浙江理工大学;2010年
7 胡申宁;中医舌诊中舌色、苔色自动分类的研究[D];浙江理工大学;2010年
8 李光;基于均值偏移的视频目标跟踪、检测算法研究及系统实现[D];浙江理工大学;2010年
9 张娟;静态场景中运动目标的快速检测与跟踪技术[D];郑州大学;2010年
10 陈欣欣;基于CT图像的血管分割[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈禹伶;何臻祥;;模糊PID控制在缝纫机压框调速的踏板控制系统中的应用[J];兵工自动化;2010年02期
2 杨东林;于正林;;轴承钢球表面缺陷的快速检测方法[J];兵工学报;2009年06期
3 潘洪平,董申,梁迎春,陈汝欣;钢球表面质量评价系统[J];轴承;2000年07期
4 蒋沂萍;原材料缺陷对钢球质量的影响[J];轴承;2002年08期
5 蒋沂萍;钢球抽检最佳方案的确定[J];轴承;2002年11期
6 米玉红;;圆锥滚子轴承的失效形式[J];轴承;2006年07期
7 王义文;蔺勇智;贾冬开;张中然;刘献礼;;空气与油液介质下钢球表面缺陷检测效果对比分析[J];轴承;2010年05期
8 董辛酉;姚砺;万燕;曾培峰;吴雄英;;纤维图像光照不均迭代修正算法[J];东华大学学报(自然科学版);2008年05期
9 王宏;徐长英;;钢球检测中表面经纬展开系统的研究[J];电脑知识与技术;2009年13期
10 沈昱明;杨征兵;;机器视觉在铜带表面缺陷检测系统中的应用[J];电子测量技术;2010年04期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 王鹏;基于运动视觉技术的钢球表面缺陷检测[D];哈尔滨理工大学;2008年
2 赵彦玲;基于图像技术的钢球表面缺陷分析与识别[D];哈尔滨理工大学;2008年
3 韦宏强;机器视觉技术在弹药测试设备中的应用研究[D];长春理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王昆;图像融合技术在微小轴承表面缺陷检测中的应用[D];吉林大学;2011年
2 肖进;多神经网络在车牌字符识别中的应用[D];东南大学;2004年
3 高伟;车牌字符识别技术的研究[D];山西大学;2005年
4 丁胜;基于支持向量机的手写体字符识别[D];青岛大学;2006年
5 李波岚;基于计算机视觉的微小轴承表面缺陷检测控制系统研究[D];吉林大学;2007年
6 袁红彬;基于计算机视觉的微小轴承表面缺陷检测技术研究[D];吉林大学;2007年
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8 李庆昌;基于神经树的英文字符识别技术研究[D];山东师范大学;2009年
9 张强;轴承套圈表面缺陷识别系统的研究[D];北京交通大学;2009年
10 陈廉清;基于计算机视觉的微小轴承外表面缺陷检测研究[D];长安大学;2008年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 孙永江;金华松;于建成;邱冬冬;;船载测控天线面精度测试及调整方法[J];国外电子测量技术;2013年09期
2 李易难;牛燕雄;杨露;;基于DSP+FPGA视频图像采集处理系统的设计[J];电子测量技术;2014年01期
3 姚莹莹;高萌萌;卜凡亮;;基于球面浏览模型的案件场景重建方法[J];电子测量技术;2014年06期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱明星,张德龙;RBF网络基函数中心选取算法的研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2000年01期
2 席庆奎,陈磊,朱日宏,陆润华,陈进榜;基于图像处理的光纤测量方法研究[J];半导体光电;2003年05期
3 冯亚林,栗大超,金翠云,郝一龙,张大成,靳世久;基于计算机视觉的MEMS测试系统[J];微纳电子技术;2003年Z1期
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李红艳;图像低信噪比小目标检测与跟踪算法研究[D];西安电子科技大学;2000年
2 魏波;点时空约束图像目标跟踪理论与实时实现技术研究[D];电子科技大学;2000年
3 王晓红;矩技术及其在图像处理与识别中的应用研究[D];西北工业大学;2002年
4 王亮申;图像特征提取及基于内容图像数据库检索理论和方法研究[D];大连理工大学;2002年
5 潘翔;运动目标检测[D];浙江大学;2003年
6 张登峰;动态系统的故障检测与诊断研究[D];南京理工大学;2003年
7 左奇;交通图象检测与处理方法研究[D];西北工业大学;2003年
8 杨莉;图像特征检测与运动目标分割算法的研究和实现[D];西安电子科技大学;2004年
9 王宏漫;人面部的代数特征与几何特征的提取及识别[D];大连理工大学;2003年
10 潘洪平;钢球表面质量自动评价体系建立及其应用的研究[D];哈尔滨工业大学;2000年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 董璐;数字图像处理与识别系统的开发[D];东南大学;2004年
2 康涛;基于图像处理的检测系统的研究与设计[D];西安科技大学;2005年
3 郭红燕;新型精密轴承球超精密研磨加工系统仿真与设计优化[D];南京航空航天大学;2006年
4 马芸艳;基于CCD的钢球外观检测技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 罗志勇,刘栋玉,江涛,王斌;新型冷轧带钢表面缺陷在线检测系统[J];华中理工大学学报;1996年01期
2 尹建新;楼雄伟;黄美丽;;灰度直方图在木材表面缺陷检测中的应用[J];浙江林学院学报;2008年03期
3 何永辉;苗润涛;陈云;梁爽;费江华;;基于LED光源的热轧带钢表面质量在线检测系统的开发与应用[J];宝钢技术;2011年03期
4 戴卫东;安百光;;Parsytec自动表面缺陷检查系统在冷轧连续退火线上的应用[J];冶金自动化;2009年02期
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6 吴晓鹏;林介邦;唐辉;钟园园;罗祥英;;基于机器视觉的铸坯表面缺陷检测系统的研制[J];武钢技术;2010年01期
7 欧阳奇;张敏;赵立明;张立志;;基于脉冲涡流技术的连铸坯表面缺陷检测[J];中国机械工程;2010年10期
8 朱正德;周龙;;嵌入式图像处理系统在工件表面缺陷检测中的应用[J];制造技术与机床;2006年03期
9 徐科;杨朝霖;周鹏;;热轧带钢表面缺陷在线检测的方法与工业应用[J];机械工程学报;2009年04期
10 徐科;;获得2008年冶金科学技术一等奖项目——热轧板带表面缺陷在线检测技术[J];金属世界;2010年05期
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4 何永辉;黄胜标;彭铁根;宗德祥;石桂芬;盛君龙;;带钢表面质量检测技术研究与实践[A];中国仪器仪表学会2007学术年会智能检测控制技术及仪表装置发展研讨会论文集[C];2007年
5 严刚;陆建;沈中华;倪晓武;;激光线源扫描法检测表面缺陷的实验研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
6 刘铁根;朱均超;邓集杰;王双;杨永;;基于高速DSP嵌入式图像检测系统研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
7 姜云波;张友寿;王巍;谢志强;李盛和;秦祖军;;铍激光焊缝微缺陷现场检测技术[A];中国工程物理研究院科技年报(2002)[C];2002年
8 武新军;谢三洋;康宜华;;表面缺陷开放磁路检测原理与方法[A];2007'湖北·武汉NDT学术年会论文集[C];2007年
9 杨丽丽;韩宁;张健;阚江明;;基于图像处理技术的强化木地板表面瑕疵检测算法研究[A];第七届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2009年
10 姚力;;影响便携式电磁轭磁化规范的因素[A];2007四川省理化检验、无损检测学术交流年会论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 王市均;国际冶金新技术动态[N];世界金属导报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨铁滨;基于机器视觉的陶瓷球表面缺陷自动检测技术研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
2 王鹏;基于运动视觉技术的钢球表面缺陷检测[D];哈尔滨理工大学;2008年
3 赵彦玲;基于图像技术的钢球表面缺陷分析与识别[D];哈尔滨理工大学;2008年
4 张洪涛;钢板表面缺陷在线视觉检测系统关键技术研究[D];天津大学;2008年
5 程万胜;钢板表面缺陷检测技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
6 彭向前;产品表面缺陷在线检测方法研究及系统实现[D];华中科技大学;2008年
7 刘伟嵬;冷轧带钢表面缺陷检测中非缺陷信息滤除问题的研究[D];东北大学;2009年
8 吕哲;注塑制品视觉检测关键技术研究[D];东北大学;2009年
9 孙慧贤;基于纹理分析的视觉检测方法与应用研究[D];国防科学技术大学;2010年
10 孙慧贤;基于纹理分析的视觉检测方法与应用研究[D];国防科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王军强;板形及表面缺陷检测装置的研究与开发[D];西安建筑科技大学;2010年
2 刘辉;激光超声表面缺陷检测机理研究[D];中北大学;2014年
3 郭旭;纸张表面缺陷检测系统上位机软件开发[D];哈尔滨工业大学;2013年
4 冯超;基于机器视觉的光栅表面缺陷检测系统开发[D];哈尔滨理工大学;2014年
5 胡贵超;基于计算机视觉的钢材表面缺陷检测系统的研究[D];哈尔滨理工大学;2013年
6 薄胜坤;汽车制动器主缸体内表面缺陷检测技术研究[D];长春理工大学;2013年
7 周超;基于图像处理的钢板表面缺陷检测系统的研究[D];辽宁工业大学;2013年
8 AMEDOME MIN-DIANEY Kodjo;高精度激光三角测量表面缺陷检测[D];长春理工大学;2013年
9 马娟娟;木质板材表面缺陷检测技术研究[D];中北大学;2011年
10 李丽娟;基于机器视觉的五金件表面缺陷检测系统研究[D];电子科技大学;2011年
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