[发明专利]一种基于穹顶光源及其暗场的钢球表面缺陷检测方法

说明书

本发明涉及一种基于穹顶光源及其暗场的钢球表面缺陷检测方法，属于视觉测试技术，机电一体化领域。本发明引入穹顶光源及其暗场获取钢球深度缺陷，引入精密运动平台完成钢球的表面展开以实现全球面成像，利用工业相机及采集卡获取图像，借助计算机图像处理实现钢球表面成像的全球面拼接及缺陷自动检测。本发明步骤包括：所述精密运动平台及标定工具完成所述相机标定；通过一定高度的工装固定钢球以抬升钢球在穹顶光源内的高度，从而获得钢球表面大比例的暗视场；人工调整镜头工作距离直至相机采集到钢球表面暗场内的清晰图像；所述精密运动平台的平移和旋转运动实现钢球表面的全球面成像；所述计算机接收，处理，拼接图像并进行特征识别以检测表面缺陷。本发明实现钢球表面缺陷自动机检，有益效果包括结构简单，非接触测量，成像对比度高，暗视场相对面积大，成本可控，自动化程度高，提升检测效率和精度等。

技术领域

本发明涉及一种基于穹顶光源及其暗场的钢球表面缺陷检测方法，其特征为利用穹顶光源及其暗场获取钢球深度缺陷，通过精密运动平台的平移和旋转完成钢球的表面展开以实现全球面暗视场成像，利用工业相机及采集卡获取图像并借助计算机图像处理实现钢球表面成像的全球面拼接及缺陷检测。本发明属于视觉测试技术、机电一体化技术领域。

背景技术

钢球作为滚珠轴承中的主要部件，其表面质量对轴承的精度、使用性能以及使用寿命都有着重要的影响。而钢球引起的失效，在轴承失效中占据了约达80％的比例。钢球在制造的过程中，无法完全保证钢球的高精度，需要对生产的钢球进行表面缺陷检测，从而提高轴承的使用性能。因此，如何高精度高效率地检测钢球表面缺陷是现如今工业领域不可避免的重要难点问题之一。目前钢球的表面缺陷检测方法主要包括人工检测，涡流电磁感应检测，声学传感检测，表面渗透方法等。

其中人工检测需要借助显微镜等测量工具，存在接触测量、准确性差、大量重复工作时检测人员易疲劳、效率低下、人工成本高、经济性差等问题；涡流电磁感应方法主要检测钢球表面损伤，并且其检测原理要求待测钢球能产生电磁感应现象。钢球材料属性不均匀分布对该技术存在局限性，且经济性高；声学传感方法利用声波在空气中传播，碰到钢球表面时进行回弹的原理。该方法虽然对钢球表面损伤低，但不能检测摩擦损伤、长条形损伤以及圆形损伤；表面渗透方法只能检测非金属材料钢球，且检测过程中需要对钢球表面填充物质，降低了检测效率。该方法检测钢球时，钢球表面由于填充物质会使其表面受到二次污染，并不能进行高效检测。

发明内容

本发明旨在一定程度上解决相关技术中检测效率低、准确性差、检测结果不稳定、人工成本高等问题。

针对上述现有技术的不足，本发明包括：一种基于穹顶光源及其暗场的钢球表面缺陷检测方法，引入穹顶光源及其暗场获取钢球深度缺陷，引入精密运动平台的平移和旋转完成钢球的表面展开以实现全球面暗视场成像，利用工业相机及采集卡获取图像，最终借助计算机图像处理实现钢球表面成像的全球面拼接及缺陷检测。

基于穹顶光源及其暗场的钢球表面缺陷检测方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)控制所述精密运动平台至工业相机焦距范围内，借助标定工具完成所述工业相机标定；(b)通过一定高度的工装固定钢球以抬升钢球在穹顶光源内的高度，从而获得钢球表面大比例的暗视场；(c)人工调整镜头工作距离直至工业相机采集到钢球表面暗场内的清晰图像；(d)所述计算机根据操作流程控制精密运动平台的平移和旋转运动，并对所述待测钢球实现表面的全球面暗视场成像；(e)所述计算机接收，处理图像，通过图像拼接实现全球面暗视场成像复原，通过特征识别以检测表面缺陷。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1.本发明所依赖的钢球表面缺陷测量系统结构简单、成本可控，检测效率较高，能够实现非接触检测；

2.利用一定高度的工装固定钢球，从而抬升钢球在穹顶光源内的高度，可获得相对于钢球上表面大比例的暗视场，且深度类缺陷如划痕，凹坑以及擦伤等在暗视场内呈与背景对比度明显的亮色特征，利于人工辨别以及后期图像处理识别；