列车滚子轴承表面缺陷机器视觉检测方法研究

针对列车滚子轴承内圈外表面缺陷人工检测方法的不足,提出了一种基于机器视觉的表面缺陷检测方法,通过对缺陷图像的处理和分析,快速、准确地实现了轴承表面缺陷的分类识别。这里使用工业内窥镜进行轴承图像的获取,通过对图像的灰度直方图分析,判断其是否为缺陷轴承;对缺陷图像分别进行二值化处理、形态学滤波和图像标记,以准确获得图像的缺陷区域;对缺陷区域进行特征提取后,利用缺陷分类决策树完成缺陷类型的识别。实验表明,该方法实时性好、运算速度快,可有效检测出列车滚子轴承表面缺陷。     

轴承圆锥滚子外观缺陷检测研究

针对目前基于目视法的轴承滚子表面缺陷检测效率低且容易受人为因素影响的问题,基于光学单缝衍射原理搭建圆锥滚子外观缺陷检测系统。利用CMOS摄像头采集轴承滚子表面的衍射条纹图像,与无缺陷衍射条纹图像进行了差分运算,实现了对由于圆锥滚子表面存在缺陷引起衍射条纹局部弯曲导致图像变化的检测。采用形态学运算有效去除噪点并增强衍射条纹,达到了改善图像质量的目的,便于实现对轴承滚子表面缺陷有效检测和识别。利用了旋转圆柱体的摩擦力带动圆锥滚子的转动,实现了圆锥滚子锥面所有区域的缺陷。研究结果表明,基于单缝衍射原理的检测系统为轴承外观缺陷检测提供了一种高效、可靠、实时性好的工具,可推荐应用于轴承工业中圆锥滚子外观缺陷的在线检测。     

机器视觉在圆锥滚子轴承内圈外表面缺陷检测中的应用

针对圆锥滚子轴承内圈外表面位置的特殊性,提出了一种新的缺陷检测方法,并设计了一套完整的缺陷自动检测系统。利用机器代替人眼完成轴承内圈外表面缺陷的检测,该系统光源恒定,可获取高精度的图像,处理速度快,可以长时间不间断的工作。首先对获取的图像进行图像预处理,去除图像噪声。利用MATLAB图像处理工具箱中的函数对预处理后的图像进行图像分析,统计图像中灰度值的分布情况,即计算出灰度图像的均值,标准差,利用图像灰度值的标准差判别出图像的表面质量是否合格。经过实验测试取得了96%的检测成功率,证明了其可行性。     

基于机器视觉的轮毂轴承缺陷检测方法研究

本文针对人工检测轮毂轴承缺陷效率低、人为因素影响大的问题,提出了一种基于机器视觉的轮毂轴承缺陷检测的方法。首先,对采集到的轮毂轴承的图片进行预处理,对预处理后的图像进行匹配,实现对目标与缺陷区域的快速粗定位;然后采用基于区域灰度值的图像分割和基于区域形态学的最小二乘法进行缺陷提取。实验表明,采用本方法提取的轮毂轴承缺陷与实际的缺陷图像相似度高,验证了该方法的有效性。     

基于滚道表面粗糙的高速圆柱滚子轴承弹流的理论分析

建立了基于表面粗糙的高速圆柱滚子轴承非稳态时变热弹流分析模型,分析了轴承滚道与滚动体接触表面粗糙度幅值大小及其方向对轴承弹流性能的影响。理论分析表明：轴承接触表面粗糙纹理方向、粗糙度幅值及其粗糙度波长对高速圆柱滚子轴承的弹流特性具有显著的影响;合理选择轴承接触表面粗糙度幅值、波长及纹理方向,可以有效改善高速圆柱滚子轴承的弹流特性。     

滚道表面粗糙度对高速圆柱滚子轴承弹流的影响

建立了基于表面粗糙度的高速圆柱滚子轴承热弹流分析模型，分析了轴承滚道表面粗糙度幅值大小及其方向对轴承弹流的影响，结果表明：轴承滚道表面粗糙度、表面粗糙纹理方向、粗糙度幅值及其粗糙度波长对高速圆柱滚子轴承的弹流特性具有显著的影响；选择合理的轴承滚道表面粗糙度幅值、波长及纹理方向，可以有效改善高速圆柱滚子轴承的弹流特性。     

基于LabVIEW的圆锥滚子内组件倒装、漏装视觉检测研究

介绍了一种基于LabVIEW的圆锥滚子轴承内组件滚子倒装和漏装视觉检测系统。首先,采用CCD相机获取待检测内组件的图像信息并传输给计算机;其次,借助视觉处理软件NI-IMAQ对获取的原始图像进行区域分割,灰度直方图修正,中值滤波等预处理操作,得到目标区域与背景区域对比度明显的清晰图像;然后,提取滚子分布位置所在环带的中线,通过坐标变换将环带中线上的像素坐标值转换成极坐标值并在直角坐标系中表示;最后,根据环带中线的灰度值绘制波形图,通过波形图中波峰的宽度和个数判断该内组件是否存在滚子倒装、漏装缺陷。     

交变磁场下焊接缺陷磁光成像特征分析

研究焊接缺陷磁光成像检测方法,基于法拉第旋转效应,分析交变磁场下焊接缺陷磁光成像特征与漏磁场之间的关系。建立焊接缺陷的三维有限元模型,对不同类型和宽度的焊接缺陷漏磁场分布进行模拟,并在交变磁场激励下对不同焊接缺陷进行磁光成像无损检测试验,通过试验验证了焊接缺陷检测模型的有效性。研究结果表明,漏磁场分布与缺陷的类型和宽度密切相关,随着宽度增大,缺陷漏磁场的磁感应强度垂直分量亦增大;在相同宽度下,未熔合、表面裂纹、亚表面裂纹和无缺陷磁光图像灰度峰谷差值呈递减趋势,磁光图像灰度值可与漏磁场强度相匹配;所建焊接缺陷模型和磁光成像试验能有效地描述不同焊接缺陷对漏磁信号和图像灰度值分布的影响,有助于提高焊接缺陷检测和质量评估。     

表面粗糙度对圆柱滚子轴承弹流润滑性能的影响

为了揭示表面粗糙度对圆柱滚子轴承线接触稳态弹流润滑性能的影响,本文建立了具有表面粗糙度的圆柱滚子轴承弹流润滑模型,并推导出了摩擦系数方程;采用有限差分法求解了圆柱滚子轴承的弹流润滑性能,并分析了余弦粗糙度幅值、波长和纹理角度对圆柱滚子轴承弹流润滑性能的影响.数值结果表明:随着粗糙度幅值的增大,油膜厚度和油膜压力在粗糙度波峰波谷处的波动增大;随着粗糙度波长的增大,油膜厚度逐渐减小,油膜压力的波动逐渐减小;横向粗糙度更有利于提高承载能力,降低摩擦系数.因此,在合理的范围内增加粗糙度的幅度和波长,采用交叉纹理,有利于提高圆柱滚子轴承的弹流润滑性能.     

轴向游隙对圆锥滚子轴承应力分布的影响

针对轴向游隙对圆锥滚子轴承接触应力及其应力区域的变化情况的影响,基于ABAQUS建立了圆锥滚子轴承的有限元模型,计算了圆锥滚子轴承在径向载荷作用下最大受力滚子滚道母线上的应力分布值,并与基于Hertz理论的切片法做出对比,两者的计算结果具有较好的一致性.在整体分析的基础之上,调整圆锥滚子轴承的正负轴向游隙,分析了在轴向游隙变化的情况下圆锥滚子轴承最大应力和接触区域的变化,结果显示圆锥滚子轴承的最大接触应力会在较小的负游隙的情况下出现最小值,从而为下一步研究圆锥滚子轴承的疲劳寿命和结构优化提供依据.     

基于机器视觉的轴承套圈检测系统

设计了一套轴承套圈缺陷检测系统,以替代效率低、成本高的人工检测。首先,由线阵相机采集轴承套圈内外表面图像,经过图像扭曲矫正后进行分段处理,结合区域提取方法检测套圈的边缘缺陷;其次,通过对比原图与均值图的差异,快速凸显出表面是否存在缺陷;然后,采用面阵相机采集轴承套圈上下端面图像。通过对图像进行滤波及二值化、相机和镜头的标定、形态学去除内壁和大小径边缘提取等步骤,达到尺寸检测、分类的目的。     

圆柱滚子轴承次表面裂纹区域应力分布规律研究

圆柱滚子轴承套圈滚道次表面裂纹将改变滚子表面与滚道之间的接触特性，从而影响轴承的工作特性。针对这一问题，研究了次表面裂纹的长度、宽度和倾斜度对裂纹区域应力分布的影响规律。首先，采用有限元方法，建立了轴承滚子与滚道等效接触的计算模型，并将有限元模型与赫兹接触理论的算例计算结果进行了对比，对有限元模型的正确性进行了验证；然后，基于圆柱滚子轴承次表面裂纹的形态特征，提出了含次表面裂纹的滚子与滚道接触有限元计算模型；最后，基于有限元模型，分析讨论了次表面裂纹的深度、宽度和倾斜角度对滚道次表面应力区分布范围的影响规律。研究结果表明：当次表面裂纹的宽度增大时，应力区的深度和宽度都迅速增大；当次表面裂纹的深度增大时，应力区的深度和宽度都迅速降低；当次表面裂纹的高度与宽度一定时，次表面裂纹的倾斜角越大，次表面应力区越小，次表面裂纹对轴承接触特性的影响也越小。     

基于数字滤波的圆锥滚子倒装识别算法北大核心

为避免圆锥滚子倒装缺陷,提出了一种基于数字滤波的圆锥滚子倒装识别算法。首先,通过图像预处理提取圆锥滚子所在环带区域的信息,并根据轴承本身的固有特性及所采集环带区域中滚子的像素统计信号,对圆锥滚子自身结构、倒装缺陷及其他干扰在像素统计信号中的频响特性进行分析;然后,采用FIR数字低通滤波滤除像素统计信号中滚子自身结构所对应的高频信号,对像素统计信号进行FFT,滤除信号中的低频干扰信息;最后,由IFFT得到仅包含倒装缺陷的信号,基于此信号数据实现缺陷位置的准确识别定位。试验表明:该算法能够消除检测因素的干扰,实现滚子倒装缺陷的准确定位。     

基于数字滤波的圆锥滚子倒装识别算法

为避免圆锥滚子倒装缺陷,提出了一种基于数字滤波的圆锥滚子倒装识别算法。首先,通过图像预处理提取圆锥滚子所在环带区域的信息,并根据轴承本身的固有特性及所采集环带区域中滚子的像素统计信号,对圆锥滚子自身结构、倒装缺陷及其他干扰在像素统计信号中的频响特性进行分析;然后,采用FIR数字低通滤波滤除像素统计信号中滚子自身结构所对应的高频信号,对像素统计信号进行FFT,滤除信号中的低频干扰信息;最后,由IFFT得到仅包含倒装缺陷的信号,基于此信号数据实现缺陷位置的准确识别定位。试验表明:该算法能够消除检测因素的干扰,实现滚子倒装缺陷的准确定位。     

滚子圆环接触式光弹流试验装置的设计及初步实验研究

为了真实地模拟圆柱滚子轴承高速运转时滚子接触副间的油膜分布,基于光干涉原理构建滚子-圆环接触式光弹流试验机,该试验机克服了常规的球-盘试验机高速运转时,润滑油由于离心力的作用向外迁移的缺陷。利用新开发的光弹流试验机进行初步的试验研究,实验结果表明:该试验装置重载工况下工作平稳,图像清晰,对于未修形的滚子可以明显地观测到滚子端部的"边缘效应",能够为润滑条件下滚子接触副的轮廓优化设计提供可靠的试验数据。     

考虑滚子表面缺陷的滚动轴承动态微观润滑研究

滚动轴承中,滚子表面材料的剥落或是黏附会引起失效。为研究轴承滚子-套圈间的表面缺陷效应,基于缺陷滚子的有限长线接触问题,建立了动态微观弹流润滑模型,给出了表面凸起和凹坑两种点缺陷,分析了滚子表面缺陷对轴承润滑性能的影响,比较了缺陷滚子与内外圈接触时的润滑特性、时变解与准稳态解的差别,并讨论了缺陷尺寸和形状。结果显示,滚子的表面缺陷进入Hertz接触区,将显著影响润滑特性:凸起缺陷处油膜压力升高、油膜减薄,而凹坑缺陷处油膜压力和厚度均增大;当凸起缺陷位于出油口颈缩位置时,产生最大的油膜压力和最小的油膜厚度,润滑特性较差。与外圈的润滑特性不同,缺陷滚子与与内圈接触时油膜更薄,压力更高。与时变解相比,准稳态数值解油膜压力更低,而油膜更厚,在表面凸起位置尤甚,因此,不能用准稳态数值解代替时变解。研究同时表明:缺陷尺寸和形态对润滑性能影响显著。     

基于变分光流的三维运动检测与稠密结构重建

提出了一种基于变分理论的由稠密光流检测图像中目标物体三维运动与结构的直接方法。首先在透视投影模型下将目标物体的三维运动参数与图像光流联系起来,构建了一个未知量是三维运动参数的能量函数,然后使用变分方法直接求出图像中目标运动物体的三维运动参数,最后由求出的三维运动参数恢复物体表面的三维稠密结构及图像光流。该方法在对目标物体进行三维运动检测时省略了"光流计算"这一中间过程,避免了图像光流计算给三维运动检测结果带来的误差影响和时间消耗。多组实验证明该算法具有较高的计算精度、较好的鲁棒性和较快的计算效率。     

圆锥滚子轴承挡边倾角的优化研究

针对圆锥滚子轴承普遍存在的挡边摩擦发热问题,对圆锥滚子球基面和锥挡边的接触形式、受力和接触椭圆进行了研究。对圆锥滚子轴承现行设计方法中,挡边倾角值的计算方法及其不足进行了总结;基于赫兹点接触理论,提出了圆锥滚子球基面与锥挡边的接触计算模型;以某汽车用单列圆锥滚子轴承为实例,给定了轴承参数和使用工况,根据轴承受力平衡,求解了滚子表面受力;对受力最大的滚子,设置了接触椭圆边缘恰好在油沟边缘的极限位置为条件,运用迭代法讨论了挡边倾角值变化对挡边受力和接触椭圆各参数的影响。研究结果表明:随着挡边倾角增大,接触椭圆的各参数均呈减小趋势,摩擦将越小;综合考虑滚子歪斜和不对中因素后,挡边倾角值得到了优化,挡边的摩擦问题得到了改善。     

基于机器视觉的圆柱滚子尺寸检测方法

以轴承圆柱滚子为研究对象,提出一种基于机器视觉的圆柱滚子尺寸检测方法,利用圆柱滚子的图像实现圆柱滚子直径与长度的同步检测。首先,对相机拍摄的圆柱滚子照片做预处理:使用灰度线性变换提高圆柱滚子与背景的对比度,再使用二值化阈值分割方法实现圆柱滚子图像的获取;然后采用Canny算子检测圆柱滚子边缘,为了获得圆柱滚子的直径与长度值,最后运用最小外接矩形拟合边缘。经过与人工检测结果对比,证明该检测方法检测结果准确。     

改进高通滤波的圆柱滚子缺陷图像非线性反锐化掩模

针对现有反锐化掩模方法在滚子缺陷区域增强中存在的问题,通过在非线性反锐化掩模方法中引入改进的高通滤波模板,构建了一种新的反锐化掩模方法。以滚子周面缺陷图像为例,对线性、非线性反锐化掩模以及本文方法进行了图像增强及缺陷区域提取效果对比试验,并以分布分离指标DSM对图像增强效果进行量化评价。试验结果表明:使用基于改进高通滤波模板的非线性反锐化掩模方法可以有效改善缺陷区域的增强效果,与线性及非线性反锐化掩模方法相比,该方法增强后缺陷图像的DSM值最高,缺陷提取区域大小最接近真实缺陷。