收藏本站
《哈尔滨理工大学》 2008年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于图像技术的钢球表面缺陷分析与识别

赵彦玲  
【摘要】: 钢球作为轴承的主要零件,其表面缺陷对轴承的精度、运转性能和使用寿命等都有着至关重要的影响。目前,在轴承行业中,对钢球表面缺陷的检测仍然采用传统的人工目视检验法,其准确性和稳定性均难以保证。本文应用数字图像技术进行了钢球表面缺陷实时检测识别系统的基础性研究,给出了钢球缺陷识别有效性的评价体系。 钢球表面有5种类型的缺陷,本文采用了高斯滤波和中值滤波分别对不同缺陷进行去噪,采用了灰度变换方法提高钢球图像边界信息对比度。根据钢球图像的特点,本文采用双阈值对缺陷进行分割,并提出了基于转基因遗传算子的OTSU理论自动优选阈值,清晰地将缺陷与背景分割开,完成图像二值化分割,达到计算机处理缺陷要求。由于分割后的钢球缺陷图像,存在缺陷边缘的不连续以及空间到图像映射不一致问题,导致缺陷边缘难以确定,为此本文提出了在小波域内利用小波变换多尺度分析和模局部极大值确定图像的边缘点并进行边缘点连接。实验结果表明,该方法检出的边缘完整、清晰,不需要进一步细化,同时避免噪声干扰。 钢球在转动时其表面缺陷的面积是随其位置而变化的,因此仅靠平面图像中的面积进行缺陷分类会产生很大的误差,造成缺陷等级分类不明确及漏检现象。为消除这一影响,本文在大量实验的基础上,建立了钢球球体面积投射的校正模型,恢复了缺陷面积为钢球表面对应的实际面积。 本文描述了钢球缺陷的形状特征参数:面积、长/短径比和欧拉数,给出了这些参数的计算方法,并对缺陷分类值进行定量分析。在对RBF神经网络训练算法深入研究的基础上,本文设计了基于RBF神经网络分类器对钢球缺陷进行识别。采用了两阶段学习策略来加速学习收敛;提出了动静相结合的隐含层设计算法构造较优的RBF神经网络结构;提出了误差校正的方法提高了RBF网络输出精度。开发了神经网络检测程序,并对点缺陷、凹坑缺陷、条缺陷和擦伤缺陷进行训练并测试,实验结果表明,基于RBF神经网络钢球缺陷识别法,准确率达96%。 由于钢球是强反射球面,给获取清晰的缺陷图像带来困难,通过对钢球光学反射特性进行研究,结合大量的试验,设计了用柔光布制作的光照箱,完成了图像采集实验系统的搭建。针对钢球表面全检测的要求,本文设计了用于图像检测的钢球展开机构,对钢球在展开装置上的运动进行了分析,建立了拍摄点运动轨迹的数学模型,确定检测一粒钢球需要拍摄的次数。通过计算机仿真和实验验证了钢球在该机构上能够完全展开,从而达到了对钢球表面的全部检测。 本文设计并开发了基于图像技术的钢球表面缺陷分析识别的软件系统,开发工具为VisualC++6.0,系统软件包括文件管理、图像处理算法、缺陷特征提取和缺陷判别4个功能模块,同时也可完成系统标定和分类器训练功能。
【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】:2008
【分类号】:TP274.4

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王义文;钢球表面缺陷检测关键技术研究及样机研制[D];哈尔滨理工大学;2010年
2 郭春华;基于图像分析的跨座式单轨交通PC轨道梁面裂纹检测研究[D];重庆大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 宋晓霞;基于机器视觉的轴承钢球表面缺陷检测[D];河南科技大学;2009年
2 李建文;磁粉探伤缺陷识别自动化系统设计与开发[D];南京理工大学;2012年
3 闫来清;基于机器视觉的输送带纵向撕裂在线检测系统研究与实现[D];太原理工大学;2012年
4 阳剑;基于DSP的轨道表面缺陷检测算法的研究与实现[D];南昌航空大学;2012年
5 陈少平;基于机器视觉的零件表面缺陷检测[D];南昌航空大学;2011年
【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 杨铁滨;王黎钦;郑德志;古乐;徐成东;;陶瓷球表面缺陷图像检测及球面展开机构的研究[J];兵工学报;2006年04期
3 孙延风,梁艳春,孟庆福;改进的神经网络最近邻聚类学习算法及其应用[J];吉林大学学报(信息科学版);2002年01期
4 王霞君;国内外钢球振动测试[J];轴承;1989年03期
5 王新民,薛永红;对钢球质量验收标准条款的理解[J];轴承;1997年04期
6 赵刚,马松轩;钢球表面展开机构的运动学方程解析解[J];轴承;1998年07期
7 李伊文,刘盛长,陈太平,刘晓初;钢球表面缺陷的电脑显微观测[J];轴承;1998年10期
8 王保振;国外钢球制造技术简介(三)[J];轴承;1999年03期
9 陶必悦;对我国当前球轴承振动噪声状况的技术探讨[J];轴承;2000年02期
10 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
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
【共引文献】
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 伍长荣,胡学钢;基于RBF神经网络的粮食生产预测研究[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2004年04期
3 叶明全,伍长荣;基于RBF神经网络的冠心病识别模型[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2005年01期
4 伍长荣;叶明全;胡学钢;;基于PCA的RBF神经网络预测方法研究[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2007年01期
5 兰维娟;毛鹏军;杜东亮;王俊;;基于径向基函数网络的变量施肥决策研究[J];安徽农业科学;2007年21期
6 李进梅;王勇;;磁力机械转子系统稳态温度场的有限元分析[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2007年03期
7 丛峰武;张勇;孙云兰;;智能数据预处理在浮选过程中的应用[J];鞍山科技大学学报;2005年06期
8 孙红星;王凤弟;赵楠楠;;手背静脉图像的降噪和分割研究[J];辽宁科技大学学报;2010年01期
9 智莹;;基于WEB的计算机辅助机械创新设计系统研究[J];鞍山师范学院学报;2008年04期
10 苗晓鹏,夏新涛;滚子轴承减振降噪技术的探讨[J];安阳工学院学报;2005年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王国庆;李国福;李旭渊;;基于PSO-K均值聚类的核事故应急监测点位快速确定技术研究[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(上)[C];2011年
2 闫茂德;伯绍波;李雪;贺昱曜;;一种自适应模糊的局部区域图像增强算法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 曲东才;徐庆九;;一种非线性系统ANN逆模型建模方案及EFRA训练算法仿真[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 戴文战;王清辉;杨爱萍;;基于高斯噪声背景下的混合滤波改进算法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
5 冯智睿;张恩龙;;隔膜泵曲轴的参数化有限元分析[A];科学发展与社会责任(A卷)——第五届沈阳科学学术年会文集[C];2008年
6 向微;陈宗海;张海涛;秦廷;王雷;李明;;基于混合径向基神经网络的逆模控制[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
7 孟凡华;吴学礼;杜太行;;一种新型联想记忆神经网络在非线性系统辨识中的研究[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
8 涂启玉;张茂林;;小波神经网络预测电价的新改进[A];2010年云南电力技术论坛论文集(文摘部分)[C];2010年
9 陈树勋;汤勇;应鸿烈;白斌;王素暖;;后装式压缩垃圾车结构的有限元分析[A];第二届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2006年
10 阎镭;梁冬泰;向桂山;王宣银;;机器视觉在自动化生产线状态检测与故障诊断中的应用[A];第四届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 冷欣;船用增压锅炉汽包水位预测控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 许爱德;开关磁阻电机在船舶电力推进中的应用研究[D];大连海事大学;2010年
3 王英俊;傅里叶分析在鱼类耳石形态学中的应用研究[D];中国海洋大学;2010年
4 董杰;基于单目视觉的散焦测距算法的研究[D];中国海洋大学;2010年
5 范剑英;结构光深度图像获取和处理与三维重建研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
6 王义文;钢球表面缺陷检测关键技术研究及样机研制[D];哈尔滨理工大学;2010年
7 孙大利;石油价格波动规律研究[D];浙江大学;2010年
8 包鑫;稳健回归技术及其在光谱分析中的应用[D];浙江大学;2010年
9 张寿明;基于冶炼过程及终点判断技术的烟化炉智能控制系统研究[D];昆明理工大学;2009年
10 郭永杰;非标准两段球磨磨矿流程实施精确化装补球方法的应用研究[D];昆明理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 沈昊;基于DSP图像处理的鸡蛋新鲜度实时无损检测研究[D];华中农业大学;2010年
2 刘甲玉;基于ARM的图像采集与无线传输技术的研究[D];安徽工程大学;2010年
3 代宏伟;布里渊散射水下探测目标的自动识别[D];南昌航空大学;2010年
4 廖甜甜;白细胞图像语义识别分类的研究[D];南昌航空大学;2010年
5 王敏君;基于图像的自动聚焦方法研究[D];南昌航空大学;2010年
6 郑珊珊;带流量稳定器的先导式比例减压阀设计研究与特性分析[D];山东科技大学;2010年
7 张明军;基于小波包最优树的图像融合技术研究[D];山东科技大学;2010年
8 贾伟洁;SAR影像与光学影像配准研究[D];山东科技大学;2010年
9 齐晓飞;基于路径识别的机器人视觉导航技术的研究[D];长春理工大学;2010年
10 单冬冬;去除薄雾的图像恢复与增强算法研究[D];长春理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨铁滨;王黎钦;郑德志;古乐;徐成东;;陶瓷球表面缺陷图像检测及球面展开机构的研究[J];兵工学报;2006年04期
2 黄光华;倪国强;张彬;;一种基于视觉阈值特性的图像融合方法[J];北京理工大学学报;2006年10期
3 叶德荣,汪伟,武文芳;基于多尺度形态学的医学图像局部对比度增强[J];北京生物医学工程;2005年03期
4 陈家庆;滑动轴承接触参数计算方法的分析[J];北京石油化工学院学报;1998年02期
5 谢锋;沈军;满家巨;;一种基于snake模型的边缘轮廓提取的改进算法[J];湖南文理学院学报(自然科学版);2007年01期
6 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
7 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
8 仇宫润;秦志远;李晓霞;田富;侯四国;;基于二代Curvelet变换的自适应图像去噪[J];测绘科学;2009年05期
9 刘浪;;基于重庆轻轨2号线的单轨交通结构形式适应性分析[J];城市道桥与防洪;2009年05期
10 原培新;孙岩;陈波;纪革;;图像处理在X射线胶片缺陷识别中的应用[J];CT理论与应用研究;2007年01期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨词银;基于人眼视觉特性的数字X线医学图像增强方法的研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2003年
2 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
3 崔扬;图像检测技术在皮革缺陷检测中的应用研究[D];浙江大学;2004年
4 高建贞;基于图像分析的道路病害自动检测研究[D];南京理工大学;2003年
5 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
6 张昱;基于机器视觉的TFT-LCD屏mura缺陷检测技术研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
7 迟健男;图像形态学和小波分析在图像增强与边缘检测中的应用[D];东北大学;2005年
8 蒲亦非;分数阶微积分在现代信号分析与处理中应用的研究[D];四川大学;2006年
9 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
10 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 沈昊;基于DSP图像处理的鸡蛋新鲜度实时无损检测研究[D];华中农业大学;2010年
2 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
3 韩皖贞;计算机视觉玻壳缺陷检测方法的研究[D];天津科技大学;2002年
4 郝晓军;凸包算法的加速与改进研究[D];河北工业大学;2003年
5 徐瑞梅;铁轨缺陷自动检测系统的研究[D];大连海事大学;2003年
6 胡曦;路面病害自动检测技术研究与系统实现[D];南京理工大学;2003年
7 袁润平;基于DSP的图像处理系统的设计[D];电子科技大学;2005年
8 刘磊;全自动荧光磁粉检测系统的分析与改进[D];北京工业大学;2005年
9 张闯;铁轨缺陷检测系统的算法优化[D];大连海事大学;2005年
10 王鹏;基于机器视觉的钢球表面缺陷检测系统[D];哈尔滨理工大学;2005年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 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
【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 张云鹏,王长松,张清东;基于效应函数的冷轧机板形闭环控制策略[J];北京科技大学学报;1999年02期
3 姚灵;微小型钢球表面粗糙度测量仪的研究与设计[J];传感器世界;1998年07期
4 唐红霞;钢球表面粗糙度测量方法探讨[J];轴承;1997年11期
5 王统建;轴承行业锻造毛坯生产专业化探讨[J];轴承;1998年02期
6 单连新,张中元,范琦,朱超;CU9505钢球表面粗糙度激光测量仪[J];轴承;1999年05期
7 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
8 黄战华,李贺桥,蔡怀宇,彭志强;货车滚动轴承故障检测技术[J];轴承;2000年11期
9 聂兰芳,赵学军;钢球加工成圆条件及其影响因素探讨[J];轴承;2001年01期
10 蒋沂萍;混合轴承及陶瓷球研制近况[J];轴承;2001年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 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
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈涛;刘献礼;吉举正;周洪玉;;基于BP神经网络的钢球表面缺陷识别[J];机械工程师;2010年07期
2 李学海;;微型钢球精研机[J];制造业设计技术;2000年03期
3 ;钢球分选机[J];仪表技术与传感器;1974年06期
4 艾长胜;于润祥;孙选;张辉;沈文众;;轴承钢球质量在线检测与分选系统的研究[J];测控技术;2009年10期
5 潘洪平,董申,梁迎春,陈汝欣;数字图象处理与识别技术在钢球质量检测中的应用[J];机电产品市场;2000年01期
6 周建军;摆线钢球行星传动[J];杭州电子工业学院学报;1996年02期
7 朱正德,周龙;图像处理技术在零件表面破损检测中的应用[J];摩托车技术;2005年06期
8 吕红军,罗志勇;冷轧钢板表面缺陷检测的信号处理[J];量子电子学报;1991年01期
9 光明;;钢球只是“倾斜”吗?(外二则)[J];新闻三昧;2006年11期
10 ;采用钢球研磨印刷锌版[J];测绘通报;1977年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张筱旭;陈文君;李昭昆;;液浸超声波检查钢球缩孔[A];2003年晋冀鲁豫鄂蒙川沪云贵甘十一省市区机械工程学会学术年会论文集(河南分册)[C];2003年
2 苏频;;钢球研磨废水处理[A];2002热烈庆祝全国化工给排水设计技术中心站成立四十周年技术交流会论文集[C];2002年
3 韩立强;;基于图像分割技术的汽车发动机缸体表面缺陷检测[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(下册)[C];1999年
4 李明生;;试验钢球对四球试验机评定的影响[A];摩擦学第四届全国学术交流会论文集(第二册)[C];1987年
5 张良;苏俊宏;杨利红;徐均琪;;微小喷嘴零件内孔图像检测技术研究[A];第十八届十三省市光学学术会议论文集[C];2010年
6 刘乃强;徐科;;形态学梯度在带钢表面缺陷检测中的应用[A];全国炼钢连铸过程自动化技术交流会论文集[C];2006年
7 于正林;曹国华;杨东林;;轴承钢球表面缺陷自动检测[A];科技创新与节能减排——吉林省第五届科学技术学术年会论文集(上册)[C];2008年
8 葛文谦;赵慧洁;;高曲率微小零件表面缺陷及外形尺寸测量系统研究[A];高精度几何量光电测量与校准技术研讨会论文集[C];2008年
9 全燕鸣;朱国强;姜长城;柯志勇;;小球表面缺陷自动检测中的表面滚翻方法[A];广州市仪器仪表学会2009年学术年会论文集[C];2010年
10 乔彬;乔龄山;;钢球与钢段在水泥粉磨中的作用性能对比试验[A];2010国内外水泥粉磨新技术交流大会暨展览会论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王国强;堽城镇要当全国钢球第一镇[N];农民日报;2001年
2 张广林;外地钢球为何要在郓城“淬火”[N];中国质量报;2010年
3 郭洛平;河南省钢球厂以优质争优势[N];中国工业报;2003年
4 苏卫东;施广顺;宁阳小钢球“滚”成大产业[N];中国工业报;2004年
5 记者 施士明;江苏钢球厂“借鸡”生出“大蛋”[N];国际商报;2000年
6 卢洪波;走进水泥金属耐磨材料[N];中国建材报;2010年
7 郭洛平;求实创新谋发展 立足市场铸辉煌[N];厂长经理日报;2000年
8 本报记者 李蒙;中国钢球质量短板之考[N];机电商报;2007年
9 本报通讯员 刘考勇 王金鹏 崔继刚;外地钢球为何“借道”郓城闯市场[N];菏泽日报;2010年
10 ;南非钢球反倾销案中方胜诉[N];国际商报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
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 安子军;摆线钢球行星传动研究[D];燕山大学;2000年
4 谢恒星;湿式磨矿中钢球磨损机理与磨损规律数学模型的研究[D];中南大学;2002年
5 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
6 丁建军;基于VI的钢球表面裂纹电涡流检测方法研究[D];武汉理工大学;2007年
7 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
8 王东风;多变量智能控制在电厂制粉系统中的应用研究[D];华北电力大学;2001年
9 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
10 罗春梅;球磨机节能降耗新途径机理及应用研究[D];昆明理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘军;钢球表面缺陷检测仪的嵌入式控制系统[D];哈尔滨理工大学;2007年
2 郝焕瑞;钢球表面缺陷检测仪中的视觉系统研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
3 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
4 杨阳;钢球表面缺陷视觉检测技术的研究[D];华东交通大学;2009年
5 马春生;球轴承滚动体表面处理技术的研究[D];大连海事大学;2011年
6 马娟娟;木质板材表面缺陷检测技术研究[D];中北大学;2011年
7 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
8 刘立明;钢球表面缺陷检测仪控制系统的研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
9 蔡巍巍;轴承外观表面缺陷检测技术研究[D];河南科技大学;2011年
10 臧祖望;工业产品表面缺陷检测研究与开发[D];北京交通大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026