获得圆柱滚子轴承滚子柱面最佳成像参数的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及获得圆柱滚子轴承滚子柱面最佳成像参数的装置及方法，属于轴承圆柱滚子表面缺陷检测领域。其目的是为了解决现有技术存在的对于如何选择轴承圆柱滚子表面高质量成像的影响参数没有明确方法的问题。包括视觉实验支撑架、线阵相机、线阵光源、展开轮、从动齿轮、主动齿轮和驱动电机，所述视觉实验支撑架上部安装有线阵相机，线阵光源安装在支撑架上，位于线阵相机的下侧，视觉实验支撑架的底座上安装有驱动电机，驱动电机的输出端安装有主动齿轮，视觉实验支撑架的底座上通过轴承座安装有展开轮，展开轮的一端安装有从动齿轮，从动齿轮与主动齿轮啮合。

【技术实现步骤摘要】
获得圆柱滚子轴承滚子柱面最佳成像参数的装置及方法
本专利技术涉及获得圆柱滚子轴承滚子柱面最佳成像参数的装置及方法，属于轴承圆柱滚子柱面缺陷检测领域。
技术介绍
随着工业自动化领域技术的发展，工业产品的生产自动化程度、生产效率都在随之不断提升，对于产品的品质把控也不断提高，同时，经过一段时间使用后的产品会发生多少损伤，还能不能满足工作要求，都是人们关心的问题，因此，行业内对自动化检测技术的要求日益提高，特别是检测的高精度、高效率成为了人们的追求，在自动化检测行业中，机器视觉检测是十分常用的。机器视觉检测的特点是提高生产的柔性和自动化程度，在大批量工业生产过程中，用人工视觉检查产品质量效率低且精度不高，用机器视觉检测方法可以大大提高生产效率和生产的自动化程度，而且机器视觉易于实现信息集成，是实现计算机集成制造的基础技术。在机器视觉系统中，获得一张高质量的可处理的图像是至关重要，首先要保证图像质量好、特征明显，一个机器视觉项目失败的原因大部分情况是由于图像质量不好，特征不明显引起的。在使用机器视觉对轴承圆柱滚子柱面进行缺陷检测时，高质量的圆柱滚子柱面图像更加有利于检测缺陷，以往的研究对圆柱滚子柱面成像质量及其影响因素的探讨不够充分，没有建立确切的数学模型，无法客观的判断图像的质量，也不能给出最佳的成像条件。基于上述问题，亟需提出一种获得圆柱滚子轴承滚子柱面最佳成像参数的装置及方法，以解决上述技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种获得圆柱滚子轴承滚子柱面最佳成像参数的装置及方法，其目的是为了解决现有技术圆柱滚子柱面成像质量及其影响因素的探讨不够充分，没有建立确切的数学模型，无法客观的判断图像的质量，也不能给出最佳的成像条件的问题。在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。本专利技术的技术方案：一种获得圆柱滚子轴承滚子柱面最佳成像参数的装置及方法，包括视觉实验支撑架、线阵相机、线阵光源、展开轮、从动轮、主动轮和驱动电机，所述视觉实验支撑架上部安装有线阵相机，线阵光源安装在支撑架上，线阵光源位于线阵相机的下侧，视觉实验支撑架具有底座，视觉实验支撑架的底座上安装有驱动电机，驱动电机的输出端安装有主动齿轮，视觉实验支撑架的底座上通过轴承座安装有展开轮，展开轮的一端安装有从动齿轮，从动轮与主动轮啮合。优选的：所述从动轮和展开轮的数量各为两个，从动轮对称安装在主动轮的两侧。优选的：还包括圆柱滚子，所述圆柱滚子放置在两个展开轮上，圆柱滚子材料为GCr15。优选的：所述还包括副线阵单元，线阵相机和圆柱滚子垂直布置，副线阵单元和线阵光源对称布置在线阵相机和圆柱滚子的两侧。一种获得圆柱滚子轴承滚子柱面最佳成像参数的采集方法，包括以下步骤：步骤一：将圆柱滚子放置在两个展开轮上，调整线阵光源分别对称位于圆柱滚子的两侧，调整线阵相机位于圆柱滚子的正上方；步骤二：驱动电机启动，驱动电机通过主动齿轮带动从动齿轮匀速旋转，直至圆柱滚子匀速绕自身轴线转动；步骤三：线阵光源发射的光源沿着入射角照射到圆柱滚子母线上，并在这条母线位置发生反射光源，一部分反射光源沿着线阵相机扫描面通过镜头照射到线阵相机靶面上，完成圆柱滚子一条母线的图像采集；步骤四：圆柱滚子匀速绕自身轴线转动一周后，线阵相机对圆柱滚子的柱面进行图像采集，图像采集完成。一种获得圆柱滚子轴承滚子柱面最佳成像参数的分析方法，包括以下步骤：步骤①：经过Gauss滤波器滤波后的图像使用Brenner梯度函数进行计算，构建了列车轴承圆柱滚子柱面成像质量评价方法；步骤②：分析圆柱滚子柱面成像原理，找到影响列车轴承圆柱滚子柱面成像质量的三个影响因素，对这三个影响因素基于Box-BehnkenDesign设计了一个三因素三水平的实验方案，根据试验结果通过响应面分析法构建了列车轴承圆柱滚子柱面成像质量及其影响因素之间的数学关系模型；步骤③：通过分析列车轴承圆柱滚子柱面成像质量及其影响因素之间的数学模型，找到列车轴承圆柱滚子柱面成像的最佳成像条件。优选的：步骤②包括以下步骤：步骤ⅰ：建立圆柱滚子柱面图像采集系统，固定除光源强度、光源入射角度和圆柱滚子展开速度外的其他因素，对光源强度、光源入射角度和圆柱滚子展开速度分别进行单因素实验，对实验得到的图像按步骤①中的评价函数进行计算并比较，得到图像质量评价。准确确定单因素对圆柱滚子柱面成像质量的影响；步骤ⅱ：利用Box-BehnkenDesign设计了光源强度、光源入射角度和圆柱滚子展开速度对圆柱滚子柱面成像质量影响的三因素三水平试验方案；分别选取光源强度、光源入射角度和圆柱滚子展开速度为三个因素自变量，选取圆柱滚子柱面成像质量为因变量，结合单因素实验结果对每个因素取三个水平，进行响应面分析实验；步骤ⅲ：将三因素三水平试验的实验结果数据进行二次回归响应分析，得到了圆柱滚子柱面成像质量与光源强度、光源入射角度和圆柱滚子展开速度之间的数学关系模型。优选的：在步骤①中，所述列车轴承圆柱滚子柱面成像质量评价方法为：在相同条件下获取五张圆柱滚子柱面展开图像，并对这些图像进行滤波，再将这五张滤波图像的Brenner梯度函数计算值的平均值作为最终圆柱滚子柱面成像质量计算值，该值越大表示图像质量越好，选取的滤波器为11×11的方形Gauss滤波器。G[I(x,y)]＝IG(x,y)；其中，I(x,y)表示图像I对应像素点(x,y)的灰度值；IG(x,y)是图像I(x,y)经过Gauss滤波后的图像；Di(I)为第i张Gauss滤波图像的Brenner梯度函数计算值，D为最终图像质量值计算结果，D值越大表示图像质量越好。优选的：在步骤②中，圆柱滚子柱面成像质量与光源强度、光源入射角度和圆柱滚子展开速度之间的数学关系模型形式如下：Y＝β0+β1A+β2B+β3C+β12AB+β13AC+β23BC+β11A2+β22B2+β33C2其中Y为圆柱滚子柱成像质量，A为光源强度，B为光源入射角度，C为圆柱滚子展开速度，β为Design-Expert10.0软件对试验数据进行拟合后的系数。优选的：在步骤②中，所述三个影响因素为光源强度、光源入射角度和圆柱滚子展开速度。本专利技术具有以下有益效果：1.两个展开轮对圆柱滚子的支撑力大小相同，圆柱滚子受力平衡，振动小，使图像采集的质量高；2.线阵光源发出的光源照在圆柱滚子柱面反射光，圆柱滚子柱面反射光进入相机，使得获取的图像，智能化程度高，解决了人工视觉检查产品质量效率低且精度不高的问题；3.建立了圆柱滚子柱面成像质量及其影响因素之间数学模型，进而得到最佳的圆柱滚子柱面成像条件。附图说明图1是一种获得圆柱滚子轴承滚子柱面最佳成像参本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种获得圆柱滚子轴承滚子柱面最佳成像参数的装置，包括视觉实验支撑架(1)、线阵相机(2)、线阵光源(4)、展开轮(6)、从动齿轮(7)、主动齿轮(8)和驱动电机(9)，所述视觉实验支撑架(1)上部安装有线阵相机(2)，线阵光源(4)安装在支撑架(1)上，线阵光源(4)位于线阵相机(2)的下侧，视觉实验支撑架(1)具有底座，视觉实验支撑架(1)的底座上安装有驱动电机(9)，驱动电机(9)的输出端安装有主动齿轮(8)，视觉实验支撑架(1)的底座上通过轴承座安装有展开轮(6)，展开轮(6)的一端安装有从动齿轮(7)，从动齿轮(7)与主动齿轮(8)啮合。/n

【技术特征摘要】
1.一种获得圆柱滚子轴承滚子柱面最佳成像参数的装置，包括视觉实验支撑架(1)、线阵相机(2)、线阵光源(4)、展开轮(6)、从动齿轮(7)、主动齿轮(8)和驱动电机(9)，所述视觉实验支撑架(1)上部安装有线阵相机(2)，线阵光源(4)安装在支撑架(1)上，线阵光源(4)位于线阵相机(2)的下侧，视觉实验支撑架(1)具有底座，视觉实验支撑架(1)的底座上安装有驱动电机(9)，驱动电机(9)的输出端安装有主动齿轮(8)，视觉实验支撑架(1)的底座上通过轴承座安装有展开轮(6)，展开轮(6)的一端安装有从动齿轮(7)，从动齿轮(7)与主动齿轮(8)啮合。


2.根据权利要求1所述的一种获得圆柱滚子轴承滚子柱面最佳成像参数的装置，其特征在于：所述从动齿轮(7)和展开轮(6)的数量各为两个，从动齿轮(7)对称安装在主动齿轮(8)的两侧。


3.根据权利要求2所述的一种获得圆柱滚子轴承滚子柱面最佳成像参数的装置，其特征在于：还包括圆柱滚子(5)，所述圆柱滚子(5)放置在两个展开轮(6)上，圆柱滚子(5)材料为GCr15。


4.根据权利要求3所述的一种获得圆柱滚子轴承滚子柱面最佳成像参数的装置，其特征在于：还包括副线阵光源(3)，所述线阵相机(2)和圆柱滚子(5)垂直布置，副线阵光源(3)和线阵光源(4)对称布置在线阵相机(2)和圆柱滚子(5)的两侧。


5.一种获得圆柱滚子轴承滚子表面最佳成像参数的采集方法，包括以下步骤：
步骤一：将圆柱滚子(5)放置在两个展开轮(6)上，调整线阵光源(4)的位置，调整线阵相机(2)位于圆柱滚子(5)的正上方；
步骤二：驱动电机(9)启动，驱动电机(9)通过主动齿轮(8)带动从动齿轮(7)匀速旋转，直至圆柱滚子(5)匀速绕自身轴线转动；
步骤三：线阵光源(4)发射的光源(13)沿着入射角照射到圆柱滚子(5)母线上，并在这条母线位置发生反射光源，一部分反射光源沿着线阵相机(2)扫描面通过镜头照射到线阵相机(2)靶面上，完成圆柱滚子一条母线的图像采集；
步骤四：圆柱滚子(5)匀速绕自身轴线转动一周后，线阵相机(2)对圆柱滚子(5)的柱面进行图像采集，图像采集完成。


6.一种获得圆柱滚子轴承滚子柱面最佳成像参数的分析方法，包括以下步骤：
步骤①：经Gauss滤波器滤波后的图像使用Brenner梯度函数进行计算，构建了列车轴承圆柱滚子(5)柱面成像质量评价方法；
步骤②：分析圆柱滚子(5)柱面成像原理，找到影响列车轴承圆柱滚子(5)柱面面成像质量的三个影响因素，对这三个影响因素基于Box-BehnkenDesign设计了一个三因素三水平的实验方案，根据试验结果通过响应面分析法构建了列车轴承圆柱滚子(5)柱面成像质量及其影响因素之间的数学关系模型；
步骤③：通过分析列车轴承圆柱滚子(5)柱面成像质量及其影响因素之间的数学模型，找到列车轴承圆柱滚子(5)柱面成像的最佳成像条件。


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【专利技术属性】
技术研发人员：鲍玉冬，陈晓建，赵彦玲，吴林锴，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23