本书从轴承钢球表面缺陷检测技术的角度出发，分别对钢球全表面的展开原理及方法，钢球展开机构驱动面接触分析及摩擦特性，钢球检测系统中的光源设计，以及钢球表面缺陷图像采集、处理与识别等进行了系统的探讨，较为全面地反映了钢球检测技术领域的相关进展以及作者的研究思路和方法。全书共8章：第1章介绍了钢球表面缺陷检测意义及现状，阐述了钢球表面展开技术及钢球表面缺陷自动检测控制技术；第2、3章阐述了钢球全表面展开原理、钢球展开机构及其运动分析；第4、5章阐述了钢球与展开轮的接触分析以及展开机构驱动面微结构摩擦磨损性能；第6～8章依次对基于图像的盘式钢球缺陷检测机构、钢球表面反射特性分析与光源优选、图像处理方法及缺陷分类识别进行了阐述。
样章试读
目录
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前言
第1章 绪论 1
1.1 钢球表面缺陷检测意义及现状 1
1.2 钢球全表面展开技术 3
1.2.1 钢球全表面展开原理 3
1.2.2 钢球全表面展开机构 4
1.2.3 展开机构驱动面摩擦特性 5
1.3 钢球表面缺陷自动检测控制技术 6
1.3.1 基于机器视觉技术的钢球缺陷检测 6
1.3.2 钢球运动轨迹控制 7
1.4 本书的内容编排 9
参考文献 10
第2章 钢球全表面展开原理 12
2.1 钢球球面运动展开原理 12
2.1.1 球面的展开 12
2.1.2 螺旋线与子午线展开原理 13
2.2 钢球展开运动轨迹分析 16
2.2.1 等螺距螺旋线运动轨迹 17
2.2.2 等弧长螺旋线运动轨迹 18
2.2.3 检测探头在钢球表面扫描轨迹 18
参考文献 20
第3章 钢球展开机构及其运动分析 22
3.1 展开轮结构方案 22
3.2 钢球与展开轮接触轨迹 25
3.2.1 展开轮表面接触轨迹分析 25
3.2.2 钢球与展开轮接触轨迹计算 28
3.3 展开机构几何模型建立 32
3.3.1 展开轮几何模型建立 32
3.3.2 钢球与展开轮接触模型建立 34
3.4 展开过程钢球的运动分析 35
3.4.1 球心稳定条件分析 35
3.4.2 钢球转动特性分析 38
3.5 基于MATLAB的球面点运动分析 41
3.5.1 球面点轨迹数值仿真 41
3.5.2 球面点轨迹运动规律分析 43
参考文献 46
第4章 钢球与展开轮接触分析 49
4.1 钢球与展开轮接触模型 49
4.1.1 钢球与展开轮接触模型分类 49
4.1.2 钢球与展开轮材料特性分析 50
4.1.3 钢球与展开轮接触类型分析 51
4.2 钢球与展开轮接触模型理论分析 51
4.2.1 Hertz理论限制条件分析 51
4.2.2 Hertz理论工程实际应用 52
4.2.3 Hertz理论在非经典接触模型中的应用 53
4.3 钢球与展开轮接触变形计算 56
4.3.1 球面与锥面在初始接触点处的主曲率半径 56
4.3.2 光滑的非协调表面几何学 58
4.3.3 应用Hertz公式求解接触变形范围 59
4.4 三维滚动接触应力模型建立及数值模拟 63
4.4.1 圆柱体的二维接触 63
4.4.2 接触区域作用分布力 64
4.4.3 三维滚动接触应力模型建立 66
4.4.4 数值模拟及结果分析 69
4.5 展开机构动力学分析 74
4.5.1 钢球与展开轮接触分析 74
4.5.2 球面展开机构动力学模型 84
4.5.3 展开机构运动微分方程 86
4.6 展开机构模型求解 87
4.6.1 展开机构动力学方程分析 87
4.6.2 钢球展开过程动力学特性 88
参考文献 93
第5章 展开机构驱动面微结构摩擦磨损性能 96
5.1 检测机构摩擦动力学特性 96
5.1.1 展开机构运动特性 96
5.1.2 展开机构摩擦力学特性 97
5.1.3 驱动面摩擦形式 100
5.2 检测机构摩擦传动特性分析 100
5.2.1 驱动面磨损形式及机理 100
5.2.2 驱动面磨损原因及解决方案 102
5.3 45钢基体驱动面条纹微结构优选 103
5.3.1 45钢微结构几何形态及参数选择 103
5.3.2 45钢驱动面磨损试验 104
5.3.3 45钢试验设备及装置 106
5.3.4 45钢试验结果及分析 108
5.4 T 10A基体驱动面微结构优选 113
5.4.1 T10A微结构几何参数设计及性能表征 113
5.4.2 T10A驱动面磨损试验 122
5.4.3 凹坑微结构试验结果及分析 125
5.4.4 条纹及网纹微结构试验结果及分析 130
5.4.5 表面微结构形状优选 137
5.4.6 表面微结构磨损模型建立及数值模拟 138
5.5 检测机构驱动面磨损理论分析及寿命预测 148
5.5.1 Archard模型介绍 148
5.5.2 检测机构驱动面磨损寿命预测 152
参考文献 155
第6章 基于图像的盘式钢球缺陷检测机构 158
6.1 盘式展开机构设计 158
6.2 钢球运动状态分析 159
6.2.1 球冠中心点的运动轨迹分析 159
6.2.2 钢球最佳覆盖及观察点位置 162
6.3 钢球展开仿真分析 165
6.3.1 观察点轨迹仿真 165
6.3.2 钢球全表面覆盖仿真 167
6.4 盘式钢球缺陷检测系统设计 168
6.4.1 盘式检测机构组成及工作原理 168
6.4.2 钢球表面缺陷检测系统设计的基本要求 169
6.4.3 控制系统总体程序设计 171
6.4.4 检测系统的整体结构 171
参考文献 173
第7章 钢球表面反射特性分析与光源优选 175
7.1 钢球图像采集 175
7.1.1 钢球表面镜面反射现象 175
7.1.2 常规光源存在的问题 176
7.1.3 钢球图像影响因素 176
7.2 钢球表面光学反射特性及表面检测有效范围 177
7.2.1 钢球表面光学反射特性 177
7.2.2 钢球表面全照射有效范围 179
7.3 光源的分析与选择 182
7.3.1 钢球表面拍摄的光学影响因素 182
7.3.2 工业领域常用光源的特性 184
7.4 光源系统的优化 185
7.4.1 光源的评价指标 185
7.4.2 光源优化设计试验 186
7.5 光照系统选择及设计 194
参考文献 196
第8章 钢球图像处理方法及缺陷分类识别 199
8.1 钢球图像平滑滤波方法 199
8.1.1 图像的频域滤波及分析 199
8.1.2 图像的空域滤波及分析 200
8.2 钢球图像的局部增强方法 203
8.2.1 图像的灰度修正 203
8.2.2 图像灰度变换算法研究 204
8.3 基于遗传转基因OTSU钢球图像分割算法 204
8.3.1 传统OTSU计算阈值 204
8.3.2 基于转基因算子的双阈值选取方法 205
8.4 运动钢球图像模糊分析与复原 208
8.4.1 运动钢球图像的模糊分析 209
8.4.2 钢球图像退化模型 210
8.4.3 基于参数估计的维纳滤波方法 211
8.5 钢球表面缺陷特征提取及分类 213
8.5.1 基于小波变换钢球图像边缘检测算法 213
8.5.2 钢球表面缺陷特征参数及计算 216
8.5.3 钢球表面缺陷分类识别 221
参考文献 226
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