基于机器视觉的烧结型滚抛磨块缺陷检测方法研究

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滚磨光整加工是一种广泛应用的提高零件表面质量的机械加工技术,加工时将零件、滚抛磨块、水和磨液等放入滚筒中,通过滚筒转动使滚抛磨块和零件产生碰撞、摩擦和滚压等作用力,从而去除零件表面的毛刺、划痕,达到提高零件表面光亮度和表面质量的目的。滚抛磨块是滚磨光整加工中的研磨介质,对零件加工效果有重要影响。烧结型球状滚抛磨块是滚磨光整加工中应用最为广泛的一种磨块。但目前国内磨块生产厂家由于生产工艺、设备等因素,制备的烧结型球状滚抛磨块通常存在圆度异常、黑心等缺陷。这些磨块缺陷的存在会严重影响磨块的使用寿命,甚至影响零件的表面加工质量。然而,目前国内磨块的缺陷检测主要依靠人工判断,存在主观性强、检测效率低、检测标准不统一的问题。为了更加高效准确地检测烧结型球状滚抛磨块的圆度异常和黑心缺陷,本论文提出了基于机器视觉的滚抛磨块缺陷检测方法,主要包括以下研究内容:(1)自主设计研发了一套磨块图像自动采集系统,设备包括:采样圆盘、单片机、步进电机、数字显微镜和上位机。通过单片机控制步进电机转动,步进电机带动采样圆盘旋转,将磨块旋转至数字显微镜的镜头下方;通过单片机和上位机的信号传递,控制步进电机转动和数字显微镜的拍照时序,使系统可以协调完成磨块图像的自动采集。(2)为了提高磨块图像分割质量,研究、比较并改进磨块图像灰度化算法。首先通过最大值法、平均值法、加权平均值法对磨块图像进行灰度化,利用标准差、平均梯度、信息熵等图像评价指标对磨块灰度图像进行评价;然后对灰度化效果较差的磨块图像提出分量比值灰度化方法;最后利用OSTU阈值分割算法对磨块灰度图像进行有效的图像分割。(3)分析并去除磨块图像中的噪声点,提取并计算磨块缺陷尺寸。利用孔洞填充算法、图像开运算和中值滤波分别去除磨块图像中的细小孔洞、孤立噪声点和平滑磨块区域边缘;利用颜色填充提取磨块区域和黑心缺陷区域,计算磨块区域面积、磨块轮廓周长和磨块黑心缺陷面积;通过圆度计算公式计算磨块圆度,根据磨块黑心缺陷面积和磨块区域面积计算磨块黑心缺陷占比;最后通过磨块缺陷检测实验分析并确定了合格磨块和不合格磨块的缺陷尺寸分布范围;实验结果验证了基于机器视觉的磨块缺陷检测方法的有效性。(4)利用C#语言设计研发了磨块缺陷检测上位机界面,包括磨块图像采集界面、磨块图像处理界面和磨块图像管理界面,可以实时显示数字显微镜采集到的磨块图像、磨块图像处理过程和磨块缺陷检测结果,以及实现对磨块图像和磨块缺陷信息的管理。
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