《全国轴承行业“十三五”发展规划》指出,轴承是当代机械设备中的一种核心基础零部件,轴承工业作为国家基础性以及战略性的产业,对国民经济发展与国防建设起着重要的支撑作用。在国民经济中,滚动轴承素有“工业关节”之美称,广泛应用于汽车工业,军事装备,航空航天,仪器仪表等众多领域。如今,伴随着市场对高品质产品的需求日趋严格,而滚子作为轴承的重要部件,其质量对轴承的性能起着至关重要的影响,因此对轴承滚子表面缺陷的检测尤为必要。本课题采用机器视觉的方法对轴承滚子表面缺陷进行检测,使用线阵相机对滚子柱面扫描成像,使用面阵相机对滚子端面拍照采图,并通过计算机对采集的图像进行滤波去噪,图像分割,边缘检测,特征提取,目标识别等图像处理操作,判别滚子表面是否存有外观缺陷,以及对表面缺陷进行分类。相比磁粉检测,声震检测,光电检测等主流传统的无损方法有着检测速度快,精度高,缺陷定位,缺陷类型识别等优势。主要研究工作如下:1、分析了轴承工业国内发展及需求现状,介绍了轴承滚子表面缺陷产生的常见原因,论述并对比了当前国内外主流轴承滚子表面缺陷检测方案及其相关技术的研究现状并总结其优劣性,提出了基于机器视觉的轴承滚子表面缺陷检测的方案,确定了主要的技术参数与指标。2、提出了采用双螺杆、同步传送带作为轴承滚子柱(锥)面、端面检测传动机构的方案,设计了整个系统的机械结构完成了实验平台的构建。对传动系统与视觉系统中的关键部件进行选型以及可行性分析,确保滚子传动的连续性及平稳性,增加结构的自由度,可根据需求灵活调节以适应不同规格(形状,尺寸)的检测对象。3、设计了视觉检测系统与运动控制系统方案。根据电机的控制流程、传感器的检测方式与滚子的运动情况,在轴承滚子柱(锥)面检测系统中采用线阵相机对其表面进行展开扫描并拼接成一张完整图像,在端面检测系统中则采用面阵相机对滚子端面拍照采图,并将采集的图像传回上位机系统,为后续的图像处理提供数据基础。4、设计了机器视觉条形光源与电磁推杆电机。区别于市场主流机器视觉条形光源,该光源采用两个双凸柱面将点光源转变成线光源,用于滚子柱面检测,降低项目成本,提高最终成像的信噪比高,保证图像处理的稳定性。电磁推杆电机基于音圈电机原理,实现高频往返运动,以保证检测系统的实时性。5、分析轴承滚子表面主要的缺陷(刻蚀、锈斑,欠磨,过磨、麻点等)特征,通过实验比较多种处理方案,并根据系统实时效率要求,确立了图像处理优化方案。并设计了上位机软件,集成了相机控制,与下位机通讯,图像采集与传输、数据库管理以及图像处理等功能。