轴承滚珠表面缺陷视觉检测系统技术方案

本发明专利技术公开了轴承滚珠表面缺陷视觉检测系统，包括用于对轴承滚珠拍摄的CCD摄像机，对拍摄图像灰度处理的图像预先处理单元，利用计算机图像处理和模型识别对缺陷特征提取的图像特征提取单元和图像缺陷识别单元，通过对轴承滚珠表面拍摄图像后，先要进行灰度图像的图像预先处理，其包括噪声去除、图像二值化、再由边界跟踪抽取边界的轮廓线，使用缺陷区域子图像复原法，求出缺陷区域纹理特征，进行缺陷特征提取，再应用缺陷识别算法，将各缺陷一一检测出，最后分选；本发明专利技术能够全面获取整个轴承滚珠表面图像，可以清晰获取轴承滚珠表面图像，可行性强，能对轴承滚珠表面缺陷有效检测，操作结果满意。

Visual inspection system of bearing ball surface defects

The invention discloses a bearing ball surface defect visual detection system, which comprises a CCD camera for taking pictures of the bearing ball, an image pre-processing unit for gray-scale processing of the captured images, an image feature extraction unit and an image defect recognition unit for extracting the defect features by using computer image processing and model recognition. After taking pictures of the bearing ball surface, the first step is to Image pre-processing of gray image includes noise removal, image binarization, boundary tracking and boundary contour extraction, defect area sub image restoration method is used to obtain texture features of defect area, defect feature extraction, defect recognition algorithm is applied to detect each defect one by one, and finally sorting; the invention can comprehensively obtain the whole bearing ball surface Image, can get the surface image of bearing ball clearly, has strong feasibility, can detect the surface defect of bearing ball effectively, the operation result is satisfied.

【技术实现步骤摘要】
轴承滚珠表面缺陷视觉检测系统
本专利技术公开了轴承滚珠表面缺陷视觉检测系统。
技术介绍
轴承滚珠将球形合金钢珠安装在内钢圈和外钢圈的中间，以滚动方式来降低动力传递过程中的摩擦力和提高机械动力的传递效率。轴承滚珠不能承受较大的重载荷，在轻工业机械中较常见。在机械产品中，轴承滚珠属于高精度产品，不仅需要数学、物理等诸多学科理论的支持，而且需要材料科学、热处理技术、精密加工和检测技术、数控技术和有效的数值方法以及功能强大的计算机技术等诸多学科为之服务。其中检测技术是滚珠轴承加工中的最后一道防线，将直接关乎机械传动中的性能和安全。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供轴承滚珠表面缺陷视觉检测系统，能够全面获取整个轴承滚珠表面图像，可以清晰获取轴承滚珠表面图像，可行性强，能对轴承滚珠表面缺陷进行有效检测，操作结果满意，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。本专利技术提供如下技术方案：轴承滚珠表面缺陷视觉检测系统，包括用于对轴承滚珠拍摄的CCD摄像机，对拍摄图像灰度处理的图像预先处理单元，利用计算机图像处理和模型识别对缺陷特征提取的图像特征提取单元和图像缺陷识别单元，通过对轴承滚珠表面拍摄图像后，先要进行灰度图像的图像预先处理，其包括噪声去除、图像二值化、再由边界跟踪抽取边界的轮廓线，使用缺陷区域子图像复原法，求出缺陷区域纹理特征，进行缺陷特征提取，再应用缺陷识别算法，将各缺陷一一检测出，最后分选。作为本专利技术进一步限制的，所述图像预先处理单元通过摄像机获取的图像，由于受到外界环境的影响会产生畸变，需要对图像进行预先处理来恢复原先的图像，该操作能有效去除各种电和非电的干扰，减少轴承滚珠表面出现的噪声，突出图像中的目标对象。作为本专利技术进一步限制的，轴承滚珠表面出现的噪声分为三种，其分别为离散点噪声、噪声斑、片状噪声。作为本专利技术进一步限制的，轴承滚珠表面出现的三种噪声可采用的去噪方法，其所采用的是滤波器及滤波方式去噪，其包括中值滤波器，开操作和图像剪裁。作为本专利技术进一步限制的，所述缺陷特征提取单元是找出分开各区域的特征，该特征为灰度，图像中缺陷部分的灰度与背景灰度有明显的差别，其形状、位置、大小不固定，边界光滑，可分为凹面和凸面，由于对光的漫反射不同，其灰度不同。作为本专利技术进一步限制的，所述图像缺陷识别单元是在对轴承滚珠表面缺陷检测过程中，要确定的两个数值，轴承滚珠表面的像素点数量和缺陷像素点数量，需要采用二次分离方法，其采用的二次分离方法包括过门限滤波法和二值化。作为本专利技术进一步限制的，所述过门限滤波法使其介于背景与轴承滚珠表面灰度值之间，高于门限部分为背景，低于门限部分为轴承滚珠表面。作为本专利技术进一步限制的，所述二值化法对门限两侧的灰度值均做处理，使整个图像仅存两个灰度值的像素点。本专利技术有益效果是：本专利技术能够全面获取整个轴承滚珠表面图像，可以清晰获取轴承滚珠表面图像，改进了光源消除了图像采集过程中钢球表面镜面的干扰，利用计算机图像处理和模型识别实现了对轴承滚珠表面缺陷特征的识别和提取，整个系统可行性强，能对轴承滚珠表面缺陷进行有效检测，操作结果满意。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。图1是本专利技术结构示意图。图2是本专利技术操作流程图。图中：轴承滚珠1，CCD摄像机2、图像预先处理单元3，图像特征提取单元4，图像缺陷识别单元5。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1至2，本专利技术提供技术方案：本专利技术提供的轴承滚珠表面缺陷视觉检测系统，包括分别为用于对轴承滚珠拍摄的CCD摄像机2，对拍摄灰度图像处理的图像预先处理单元3，利用计算机图像处理和模型识别对缺陷特征提取的图像特征提取单元4和图像缺陷识别单元5，首先对轴承滚珠表面拍摄图像后，通过对轴承滚珠灰度图像的预先处理，其包括噪声去除、图像二值化、再由边界跟踪抽取边界的轮廓线，使用缺陷区域子图像复原法，求出缺陷区域纹理特征，进行缺陷特征提取，再应用缺陷识别算法，将各缺陷一一检测出，最后分选。其操作流程为通过送料机构将轴承滚珠分组且提供给进给圆盘，通过进给圆盘将轴承滚珠不断向检测机构进行检测，轴承滚珠检测是在检测槽内完成的，检测槽有效减少轴承滚珠表面反光，消除图像采集中的光线干扰，其采用的照明光源由LED阵列组成的照明光源，照明均匀度好，光谱单色性好，发光量与电流成线性关系，照明可调节。通过物镜和CCD摄像机将采集的图像送给计算机进行图像处理，对图像进行缺陷识别，识别完成后将识别结果分选，分选按轴承滚珠好坏进行分类，从而完成一组轴承滚珠的检测，在其中使用了CCD摄像机对轴承滚珠表面完全展开，使摄像检测到轴承滚珠全表面，使用的全表面的方式是在三个连续工位用摄像机采集图像的方式，轴承滚珠表面图像由连续在摄像头取出，通过图像采集采集到计算机图像缓存器中，并使用BMP格式保存为灰度图像，以便于进行下一步图像处理，图像处理过程包括图像预处理，其中包括阀值确定，燥声去除，缺陷边界跟踪，缺陷图像还原，各种缺陷特征数据库确立，图像缺陷特征提取建立缺陷识别数学模型，图像缺陷识别。所述图像预先处理单元3通过摄像机获取的图像，由于受到外界环境的影响，会产生畸变，需要对图像进行预先处理来恢复原先的图像，该操作能有效去除各种电和非电的干扰，减少轴承滚珠表面出现的噪声，突出图像中的目标对象。对轴承滚珠表面出现的噪声分为三种，其分别为离散点噪声，噪声斑，片状噪声。针对轴承滚珠表面出现的三种噪声，其所采用滤波器及滤波方式包括中值滤波器，开操作和图像剪裁。中值滤波器是一种非线性平滑技术，其将像素点灰度点设置为该点某领域窗口内所有像素点灰度值的中值，选用这种滤波器主要是针对图像中大量出现的离噪声点。开操作由膨胀和腐蚀两个动作组合而成，先膨胀腐蚀称为开操作，先腐蚀膨胀为闭操作，腐蚀作用是消除物体边界点，使目标缩小，可以消除小于结构元素的噪声点，膨胀是将图像中与目标物体接触所有背景点结合合并在物体中的过程，结果使目标增大孔洞变小，可添补目标中的孔洞，使两个距离较近的目标连通在一起，开运算能够消除图像上的细小物体，毛刺和散点，平滑较大的物体边界，同时不明显改变其面积，可以使用在操作斑的处理中，对于不能击穿部分的开操作为无损操作，对于能击穿部分的开操作为有损操作，因此可以有效滤杂。图像剪裁根据片状噪声的特点，其面积大，出现在图片边缘，采用图像剪裁方式将这部分区域剪掉，以达到消除噪声干扰的目的，使用图像剪裁的前提条件是采集的图像具有相似性，剪裁掉的图像足够大，当片状噪声产生位置和大小轻微变化时，不会剪裁后仍有噪声的残留。所述图像缺陷特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.轴承滚珠表面缺陷视觉检测系统，其特征在于：包括用于对轴承滚珠拍摄的CCD摄像机，对拍摄图像灰度处理的图像预先处理单元，利用计算机图像处理和模型识别对缺陷特征提取的图像特征提取单元和图像缺陷识别单元，通过对轴承滚珠表面拍摄图像后，先要进行灰度图像的图像预先处理，其包括噪声去除、图像二值化、再由边界跟踪抽取边界的轮廓线，使用缺陷区域子图像复原法，求出缺陷区域纹理特征，进行缺陷特征提取，再应用缺陷识别算法，将各缺陷一一检测出，最后分选。/n

【技术特征摘要】
1.轴承滚珠表面缺陷视觉检测系统，其特征在于：包括用于对轴承滚珠拍摄的CCD摄像机，对拍摄图像灰度处理的图像预先处理单元，利用计算机图像处理和模型识别对缺陷特征提取的图像特征提取单元和图像缺陷识别单元，通过对轴承滚珠表面拍摄图像后，先要进行灰度图像的图像预先处理，其包括噪声去除、图像二值化、再由边界跟踪抽取边界的轮廓线，使用缺陷区域子图像复原法，求出缺陷区域纹理特征，进行缺陷特征提取，再应用缺陷识别算法，将各缺陷一一检测出，最后分选。


2.根据权利要求1所述的轴承滚珠表面缺陷视觉检测系统，其特征在于：所述图像预先处理单元通过摄像机获取的图像，由于受到外界环境的影响会产生畸变，需要对图像进行预先处理来恢复原先的图像，该操作能有效去除各种电和非电的干扰，减少轴承滚珠表面出现的噪声，突出图像中的目标对象。


3.根据权利要求2所述的轴承滚珠表面缺陷视觉检测系统，其特征在于：轴承滚珠表面出现的噪声分为三种，其分别为离散点噪声、噪声斑、片状噪声。


4.根据权利要求3所述的轴承滚珠表面缺陷视觉检测系统，其特征在于：轴承滚珠表面出现的三...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐建亮，陈蓓，徐庆华，毛建辉，
申请(专利权)人：衢州飞瑞特种陶瓷有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33