基于工业内窥镜的深孔内表面缺陷与粗糙度识别技术研究

发布时间：2021-06-23 14:57

　　零件表面粗糙度对零件的耐磨性、耐腐蚀性、接触刚度、抗疲劳能力以及使用寿命、可靠性等具有重要影响。随着产品对制造精度要求的不断提高,深孔内表面缺陷及粗糙的检测精度和效率也提出了越来越高的要求。接触式测量方法由于会在待测表面留下划痕且效率低,基于声、光、磁的非接触式测量方法原理复杂,操作环境要求高,近年来基于机器视觉和图像处理技术的表面粗糙度测量方法得到广泛的应用。本文提出一种基于内窥图像与深度学习的深孔内表面质量检测方法,解决深孔内表面缺陷以及粗糙度的快速检测与识别。本文在德国卡尔史托斯SP100-SI工业内窥镜的基础上,采用自行设计的定心装置获取了大量管板零件深孔内窥图像,根据深孔表面图像特征将深孔划分为螺旋孔、颤振孔、环形孔三种典型类型。对环形孔进行线切割后,采用莱卡DCM-3D激光共聚焦显微镜获取了试件表面三维形貌,为环形孔粗糙度识别提供了样本数据。对图像预处理进行了研究,设计了模板匹配圆心检测算法,该算法使用已知圆心和半径的灰度渐变圆作为匹配模板,通过将其与待检测边缘图像进行匹配运算来确定图像圆环纹理的中心和半径,并使用遗传优化算法来提高匹配算法的搜索效率,实现了深孔内窥图像圆心... 

【文章来源】：西安理工大学陕西省

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

工业内窥镜的应用Fig.1-1Applicationofindustrialendoscope

触针式测量

４サ惴ㄓ捎诖嬖谝?定的系统误差，会在工件表面留下划痕，而且对环境要求高，不方便操作，效率低下；非触点法用于光学、超声波，因为隧道显微镜等仪器成本较高，环境要求较为严格，测量尺寸和粗糙度范围受到一定限制，所以其在工程领域范围并没有广泛使用。1929年，Schmalz首次提出了表面粗糙度的概念，并用Hmax参数和测量基线两个标定量对工件的表面粗糙度进行了初步的量化评价，1936年Abbott提出了用峰顶面积和探针支撑面积的比值来定义表面粗糙度。1940年，英国发明了触针式泰勒雪夫表面粗糙度测定仪[16]，它的工作原理如图1-3所示，从此以后，各国也都成功地研制了不同的轮廓仪，测量表面粗糙度。当接触面粗糙度轮廓仪的开发和应用日趋成熟时，各国专家和学者又把目光集中到非接触测量上。常见的非接触测量方式包含干预法、光切割法等(见图1-3)。联邦德国人澳普托公司（Oputon）在1951年制作了一台测量表面粗糙度的干涉显微镜。从那时起，基于光学原理的表面粗糙度测量仪越来越多，Jason等人[17]提出一种光学检测表面粗糙度的方法，即先扫描表面的散射图像，用模拟电子技术测量每一个检测器的入射光强度，然后计算反射光和总入射光强度，再通过反射光和总入射强度计算表面粗糙度；Bradley等人[18]提出用光电传感器精确测量粗糙度的方法；Sato等人[19]利用扫描电子显微镜对表面粗糙度进行估算，结果表明，利用电子束扫描倾斜面上的反散射信号，可以获得表面轮廓，然后将反散射电子信号的强度信号相结合，可以得到表面粗糙度的轮廓；但是它的工作原理复杂，对环境的要求高，成本高，因而，伴随着人工智能算法技术性的发展趋势，根据机器视觉技术的粗糙度测量法受到世界各国权威专家的重视。电感线圈支点触针杠杆铁心图1-2触针式测量图1-3光


本文编号：3245148