双图像传感器的球表面展开方法

钢球作为广泛应用的轴承组件,其表面质量直接影响轴承性能.在钢球表面缺陷自动检测中,钢球表面展开技术是核心,球表面能否充分展开直接决定了表面质量检测的准确性.目前发展的钢球表面展开技术仍存在机械结构复杂、展开不充分及随机性强的问题.基于计算机视觉技术研究了基于双图像传感器的球表面展开方法.首先,介绍基于双图像传感器的展开原理及装置.其次,建立数学分析模型,解算出完全展开整个球面所需要满足的参数条件;最后,设计实验完成全覆盖球表面的图像采集,验证理论模型结果.实验结果表明,在比例系数k为0.97,2个相机45.倾斜拍摄图像时至少需要拍摄4幅图像实现全覆盖展开,与理论模型分析结果一致.此方法在精确有效展开的同时,机械结构从复杂的二维运动简化为一维运动,提高了球表面展开的可靠性,具有广泛的应用前景.     

一种新型钢球表面检测方法的分析与系统实现

钢球作为常用的球轴承滚动体,其表面质量直接影响轴承的性能及寿命。目前已研制出的钢球表面缺陷检测装置展开机构结构复杂,不适用于大批量检测。基于一种双图像传感器的球面全展开方法,分析了在球列状态下球面完全展开所需要满足的参数条件。搭建系统进行实验,实验结果表明,该系统利用双传感器同时分别对每粒钢球进行5次采像就能够对钢球表面进行精确有效的高速检测与分选,漏检率低,检测速度可达到14 400粒/h,具有广泛的应用前景。     

钢球缺陷检测系统的研究

介绍了钢球缺陷的常见类型,分析了钢球在子午线展开机构作用下表面的展开方式,并应用Matlab仿真了钢球在展开时球面上任意一点的运动轨迹,设计了钢球缺陷检测系统,分析了钢球缺陷无损检测的工作原理.     

一种正交夹持的钢球螺旋全展开方法与机构

分析了实现钢球表面全部展开的运动条件，根据运动学关系建立了钢球表面螺旋全展开的数学模型，通过坐标变换求解出展开轨迹线的方程；利用MATLAB分析了钢球表面螺旋全展开的过程，探讨了展开运动轨迹线密度的影响因素；最后设计了一种正交夹持的钢球表面螺旋全展开机构，并成功应用于钢球自动化超声探伤设备中。     

钢球展开过程运动学及动力学分析

钢球表面质量检测常用的办法是依靠展开机构中的摩擦力将钢球表面完全展开,摩擦力对钢球表面检测效率和精度有着重要影响。为分析摩擦对钢球展开的影响,根据展开轮与钢球接触的几何约束关系,对钢球与展开轮接触模型进行运动学分析,得到钢球与展开轮接触点位置的变化规律;由于展开装置构件之间全部依靠干摩擦接触约束,在古典Coulomb摩擦模型基础上,结合展开装置特性,建立修正的Coulomb摩擦模型,建立钢球和展开轮的运动微分方程,得到钢球与展开轮接触点处摩擦力的变化规律,并分析接触点处接触力的影响因素;同时根据展开原理构建实体模型进行虚拟仿真并搭建物理样机进行试验,结果表明驱动轮转速直接影响钢球与展开轮接触点法向接触力变化,从而影响接触点处摩擦力变化特性,通过摩擦力变化特性,解释了展开轮能实现钢球表面展开的工作原理。     

小球表面缺陷自动检测中的表面滚翻方法

介绍一款基于机器视觉自动成批检测小直径钢球表面缺陷设备的基本构成,尤其是其中检测工位的钢球阵列在固定的相机镜头视场中不断自动翻滚球面的方法,分析了钢球的受力和运动情况,给出了钢球翻滚机构设计方案。     

一种考虑轴承缺陷影响的机构动力学分析方法

为有效地揭示轴承滚道缺陷特征对高速机构动态响应特性的影响规律,在多体动力学理论框架下提出一种考虑轴承缺陷影响的机构动力学分析方法。该理论采用力约束方法构建机构中滚动轴承转动副模型,通过分析轴承中各滚动体与滚道缺陷几何特征之间的接触关系,计算滚动体接触载荷并获取轴承转动副等效约束反力,探讨轴承缺陷激励对高速机构动态性能的影响规律。在此基础上,以含深沟球轴承的曲柄滑块机构为例,分析轴承滚道表面局部式缺陷和分布式波纹度缺陷对机构动力学特性的影响。研究表明,轴承滚道缺陷将引发轴承各滚动体接触动载荷突变。这种突变载荷经传播后,直接影响着机构中各构件的运动状态,对高速机构运动平稳性将产生严重影响。此外,该理论方法具有一般性,具有不同滚道几何缺陷特征的滚动轴承均可嵌入到本方法中,分析轴承转动副缺陷对各类机构动力学特性的影响。     

基于机器视觉的钢球表面缺陷检测和分类

在分析钢球表面光学反射特性的基础上,构建了采用球积分光源与0.5×远心镜头组成的钢球表面缺陷图像检测平台,解决了钢球表面成像难度较高的问题.根据钢球表面图像的特征,利用分段线性灰度增强算法和边界跟踪实现了对钢球表面微小缺陷的分割和区域分类,并结合基于灰度共生矩阵的综合熵作为判定钢球表面是否存在缺陷的依据.最后利用矩形相似度与圆形相似度之比、角度等特征实现了缺陷分类器模型的建立,很好地解决了钢球表面缺陷的分类与识别.试验结果表明,该模型对钢球表面5类缺陷的识别率均可达到90％以上,并能很好进行分类,模型在1 600×1 200图像分辨率下,算法耗时小于80 ms,可以满足工业检测对算法实时性的要求.     

钢球表面缺陷分析

表面有缺陷的钢球在使用过程中往往容易产生剥落,造成轴承的早期失效。采用金相、扫描电镜和能谱分析等方法,对GCr15钢制钢球表面缺陷的形成原因进行了分析。结果表明,钢球缺陷为发纹,是由于夹杂物分布于钢球表面形成的,为冶金缺陷。     

钢球表面缺陷涡流探伤仪分析

为保证钢球表面缺陷检测的可靠性,研制出了钢球涡流探伤仪,实现了钢球表面缺陷检测的半自动化。     

考虑三维运动和相对滑动的滚动球轴承局部表面损伤动力学建模研究

滚动体通过局部表面损伤时轴承的运动参数及动力学响应是轴承疲劳损伤分析和故障诊断的有效输入和重要依据。基于GUPTA轴承模型构建具有局部表面损伤的滚动球轴承的完整动力学模型。该模型中每个轴承元件(滚球、内圈及外圈)具有6个自由度,并且考虑了元件之间的相对滑动和润滑牵引特性。在对局部表面损伤进行建模时,完整考虑了损伤出现后由于材料缺失而引入的额外间隙,以及损伤对赫兹接触刚度及接触载荷作用方向的影响。研究滚球在通过局部表面损伤时轴承的加速度与滚球/损伤之间冲击力的对应关系,以及轴承转速和损伤宽度对轴承振动响应的影响规律。仿真结果表明,由于考虑了相对滑动和滚球/损伤之间冲击力的影响,本模型能够对具有局部表面损伤的球轴承进行更为合理的动力学特性分析,可为滚动球轴承的疲劳损伤分析和故障定量诊断提供一定的理论依据。     

基于条纹反射的陶瓷球表面缺陷快速检测算法

陶瓷球是一种广泛应用于精密轴承的基础零件,目前尚无成熟的陶瓷球表面缺陷检测设备。为此设计了一种基于条纹反射的陶瓷球表面缺陷快速视觉检测算法。该算法借助图像预处理、灰度累积差分定位、边缘检测、行间差分及模板匹配等方法来定位特征点,然后根据其数量评判球面是否存在缺陷。对直径6.35 mm的黑色氮化硅陶瓷球进行了检测,单幅灰度图缺陷检测时间0.78秒,检测极限为16.5μm。     

角接触球轴承多体动力学分析

利用ADAMS软件建立了套圈、钢球和保持架的角接触球轴承多体接触动力学仿真模型,在不同转速、径向力和引导游隙下,运用ADAMS软件仿真分析了角接触球轴承的动力学性能、保持架的波动冲击和稳定性,讨论了角接触球轴承的接触力、保持架的角加速度及其质心运动轨迹等的仿真结果。研究结果表明,保持架的波动和稳定性与角接触球轴承的运动速度、引导间隙和载荷等因素相关。多体动力学模型和分析结果为不同工况下使用的角接触球轴承的动态设计和疲劳寿命提供了参考方法。     

点缺陷深沟球轴承动力学特性的有限元分析

点缺陷对轴承的载荷分布及运动学特性均有较大影响,在特定载荷和转速条件下,应用ANSYS/LS-DY-NA软件建立了外沟道不同直径点缺陷的深沟球轴承多体接触动力学有限元模型,通过仿真模拟,分析了深沟球轴承失效过程中应力与应变的变化情况及振动演变过程,为轴承故障分析和诊断提供理论基础。     

表面织构对角接触球轴承润滑性能的影响

为研究油气润滑状态下表面织构对角接触球轴承润滑性能的影响,在角接触球轴承的内圈滚道上设计表面织构,基于气液两相流理论,采用多重参考坐标系(MRF)模型和流体体积(VOF)法,对高速角接触球轴承腔内润滑油流动特性进行数值分析,对比分析长沟槽、短沟槽、矩形、圆柱形4种表面织构对角接触球轴承润滑性能的影响,发现长沟槽形的表面织构对改善角接触球轴承的润滑性能效果最为显著,并进一步分析长沟槽形表面织构结构参数对轴承润滑性能的影响。结果表明：轴承腔内油相体积分数随着沟槽深度和面积率的增大先增大后减小,随着沟槽宽度的增加逐渐增大,存在最佳织构参数使得轴承腔内油相体积分数最大。因此,合理地设计织构参数能有效提高角接触球轴承润滑性能,该研究结果对角接触球轴承表面织构设计具有一定的参考价值。     

陶瓷球轴承内部结构参数优化设计及其性能试验研究

氮化硅陶瓷是一种较好的滚动轴承材料,在此提出了陶瓷球轴承内部结构参数优化设计的基本原则,建立了其优化设计的数学模型,通过对钢球轴承和陶瓷球轴承的性能对比试验,证明了陶瓷球轴承的高速性能要优于钢球轴承,并验证了陶瓷球轴承优化设计原则。