目前,我国动车组的维修体制还是以计划预防修为主,需要对动车上装配的零部件进行定期检修。动车组列车齿轮箱内的单唇密封圈是保持列车牵引系统正常运行不可或缺的非金属配件。动车检修时,要对齿轮箱内的单唇密封圈进行内径尺寸检测,判断是否需要更换。传统的接触式测量方法会使单唇密封圈的内径产生变形,造成较大的测量误差。因此,针对单唇密封圈内径尺寸检测的主要研究内容和创新点有如下几个方面:(1)研究了两种传统的无损检测方法:大型工具显微镜检测法和光学影像测量仪检测法,并利用两种无损检测方法测试单唇密封圈样品内径尺寸,进行综合比较,结果表明大型工具显微镜检测法的检测精度为10μm,平均检测一个工件耗时2min;光学影像测量仪检测法的检测精度为3μm,平均检测一个工件耗时1.5min。(2)基于视觉图像技术设计了一套自动对焦视觉无损检测装置。该检测装置主要由图像采集、机械与电气控制、自动对焦及图像处理与输出四个部分组成。(3)为了实现图像采集过程中镜头的快速、精确对焦,将“四邻域”能量梯度阈值函数作为自动对焦评价算法,设计了自动对焦控制系统。该系统主要由图像采集模块、电机驱动模块和图像处理模块三个模块构成。(4)针对单唇密封圈内径尺寸分析了多种图像处理算法,最后通过对比选用多角度直径测量法表征所采集的内径尺寸。集成检测装置的算法程序设计了一款人机界面,使用该界面检测不同规格单唇密封圈时,完成自动对焦、图像处理等过程后,平均检测一个工件用时约45s。(5)本文比较三种无损检测方法的精度、效率,对比结果表明:大型工具显微镜检测法依靠人工检测,检测效率低,单件检测用时约2min,检测精度为10μm,可以应用于单件、小批量工件的检测;光学影像测量仪检测法的检测精度最高,可以达到3μm,且自动化水平高于大型工具显微镜检测法,但在检测过程中输出的是拟合圆的尺寸,人工选取检测位置不同,产生的误差较大;本文设计的自动对焦视觉无损检测装置相对于其他两种无损检测方法检测速度快,效率高,单件检测用时约45s,且数据可追溯性强,更适合单唇密封圈内径尺寸批量无损检测和批量检修检测。