轴承作为机械设备常用的回转标准件,其零件加工精度、回转精度、承载能力和额定转速等方面的参数和性能,时刻影响着机械设备的运转效率和使用寿命。随着多种轴承表面缺陷检测方式的普及和发展,寻找一种非接触性、无损伤、高效率的轴承缺陷检测方式成为当务之急。本文对于此问题,以向心圆柱滚子轴承内圈外部曲面缺陷作为研究对象,运用偏振视觉检测技术与传统视觉技术相结合的方式,设计一套轴承内圈外曲面缺陷视觉检测系统。本文中,对金属轴承内圈的常见表面缺陷和光滑曲面成像特点进行分析研究,汇总光学成像理论研究和检测方式,对偏振视觉检测系统总体设计方案进行了完善并建立一套有效的轴承零件曲面缺陷检测光路。首先,主要运用正交偏振成像和散射退偏振的成像原理作为偏振成像的重要理论基础,设计了对金属轴承内圈曲面缺陷进行检测的光路系统。在分析了传统视觉成像方式的基础上,提出在暗场条件下,选用波长较短（450nm）的线偏振光以掠入射方式照射轴承内圈外部曲面且使检偏器与起偏器所对应光栅轴呈正交状态的正向图像采集方式。通过成像理论对偏振检测系统进行具体设计,保证了轴承曲面缺陷信息的准确提取。其次,对光路中的光学元件和成像设备进行合理选择,确定检测光路中各系统间的相对位置。根据偏振分量图像与光强图像的信息互补原理,使用偏振相机和线阵CCD相机对同一曲面缺陷位置进行图像采集,进而搭建光学检测平台。使用张正友标定法对两种工业相机进行标定,从而获得像素相对应的图像。最后,根据两种相机采集的轴承零件曲面缺陷图像的特点,设计了轴承零件曲面缺陷检测图像处理算法。结合形态学滤波和差分运算对偏振图像进行预处理,利用中值滤波处理线阵相机图像。并将预处理后的两种图像进行融合和同偏振图像的预处理。对其进行第二级平稳小波变换的分解,利用双边滤波对多形式小波系数进行处理,接着采用小波逆变换的方式对图像进行重构,再将重构图像进行Otsu图像分割处理,获得清晰完整的缺陷特征图像。运用此方式对向心圆柱滚子轴承曲面缺陷进行识别,其准确率超过95%。