關(guān)于機(jī)械加工零件表面紋理缺陷檢測(cè)分析

朱棒 何嘉民

摘 要：現(xiàn)在社會(huì)工業(yè)生產(chǎn)競(jìng)爭(zhēng)是非常比較的激烈的，對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量控制非常關(guān)鍵的是機(jī)械加工零件表面紋理缺陷檢測(cè)技術(shù)，這是生產(chǎn)過(guò)程中控制相關(guān)質(zhì)量的關(guān)鍵手段。但在機(jī)械化自動(dòng)化中，因?yàn)榧庸げ牧袭a(chǎn)生了一定的變化，對(duì)機(jī)械零件表面缺陷存在著一定程度的影響。但由于一些缺陷無(wú)法更好的用肉眼觀察，因此要借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行相關(guān)的自動(dòng)化視覺(jué)檢測(cè)。由于機(jī)械加工存在的紋理缺陷直接影響到零件性能，因此，進(jìn)行機(jī)械加工零件表面紋理缺陷檢測(cè)分析十分重要，下面將針對(duì)機(jī)械加工零件表面紋理缺陷檢測(cè)進(jìn)行研究和分析，并提出自己的觀點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工;紋理缺陷;圖像分割;缺陷檢測(cè)

本文對(duì)機(jī)械加工零件表面紋理方向性明確，對(duì)機(jī)械加工表面的紋理特點(diǎn)進(jìn)行了具體的研究和詳細(xì)的分析，并且實(shí)驗(yàn)中取得的結(jié)果也非常不錯(cuò)，也表明該實(shí)驗(yàn)適合機(jī)械加工表面紋路缺陷的具體性檢測(cè)研究。檢測(cè)中提出一種新的計(jì)算方法機(jī)械零件表面的紋理相關(guān)缺陷檢測(cè)。該實(shí)驗(yàn)是對(duì)機(jī)械加工表面零件的圖像進(jìn)行相關(guān)變換，通過(guò)設(shè)計(jì)濾波器去處紋理的方法，進(jìn)行新圖閥的數(shù)值分割，既可以得到缺陷目標(biāo)的二值圖像，又可以經(jīng)過(guò)圖像的形式學(xué)運(yùn)算方法除去紋理分割噪聲和干擾因素，為了將缺陷目標(biāo)與背景紋理的分離實(shí)現(xiàn)。

一、機(jī)械加工零件表面紋理缺陷產(chǎn)生的原因

1.1客觀原因

生產(chǎn)零件的過(guò)程中，機(jī)械加工出現(xiàn)錯(cuò)誤是必然的。由于加工過(guò)程中的刀具行程的變化、材料的本身相關(guān)屬性、震動(dòng)、刀具的損傷以及拋光處理沒(méi)有精確具體等，都會(huì)在機(jī)械加工零件的表面形成凹痕、擦傷、外觀變形、方向改變、不理想的光反射特性等等缺陷。這些紋理缺陷用數(shù)學(xué)方式表達(dá)比較復(fù)雜，所以用計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)視圖檢測(cè)比較困難。

1.2主觀原因

機(jī)械的操作是人為性，工作質(zhì)量與人的個(gè)人情況相關(guān)，工作時(shí)不認(rèn)真，不自信，都很可能會(huì)零件表面紋理產(chǎn)生不利的影響。

二、機(jī)械加工零件紋理缺陷檢測(cè)的步驟

總共包含五個(gè)相互關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)。圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、紋理缺陷檢測(cè)系統(tǒng)、特征提取分支系統(tǒng)、特征分析子系統(tǒng)、分類(lèi)子系統(tǒng)。這是一種使用皮制品表面紋理缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，本系統(tǒng)工作過(guò)程實(shí)際上就是在一個(gè)紋理畫(huà)上實(shí)現(xiàn)缺陷目標(biāo)搜索尋找的過(guò)程，搜索需要花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間。一種以統(tǒng)計(jì)學(xué)分析的機(jī)械零件加工零件表面紋理檢測(cè)缺陷檢測(cè)為方法的技術(shù)，由空間點(diǎn)對(duì)應(yīng)模板匹配紋理缺陷的檢測(cè)方法，采用相關(guān)函數(shù)計(jì)算和譜分析相結(jié)合的方法對(duì)三位紋理缺陷檢測(cè)方法進(jìn)行識(shí)別和嘗試。新的計(jì)算方法較為簡(jiǎn)單的紋理缺陷檢測(cè)的方法，首先需要對(duì)傅里葉進(jìn)行相關(guān)的變換，用設(shè)計(jì)好的濾波器計(jì)算紋理產(chǎn)生的方向性，再通過(guò)傅里葉正反變換的到一副成像，對(duì)圖像進(jìn)行閥值進(jìn)行分割，可以得到缺陷目標(biāo)所對(duì)應(yīng)的二值圖像，最后通過(guò)圖像形態(tài)學(xué)運(yùn)算方法去處紋理分割，除去紋理分割噪聲和某些干擾因素。

三、了解機(jī)械加工表面紋理缺陷檢測(cè)系統(tǒng)

采用熒光光源系統(tǒng)、顯微鏡和CCD攝像機(jī)將對(duì)應(yīng)的機(jī)械加工零件表面紋理圖像采集，分析處理后傳輸?shù)挠?jì)算機(jī)，然后經(jīng)過(guò)運(yùn)算后快速進(jìn)行傅里葉變換FFT計(jì)算頻譜對(duì)應(yīng)圖像，同時(shí)采用頻域?yàn)V波器增強(qiáng)缺陷紋理圖像抑制損壞的背景紋理，在將傅里葉快速變換IFFT將其變換成初始的空間區(qū)域圖像，最后使用圖像分割的方法和圖像形態(tài)學(xué)科分析運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)缺陷紋理和相關(guān)的背景紋理分離。

四、機(jī)械加工零件表面紋理特點(diǎn)的研究分析

加工的過(guò)程中，比如磨削、刨削等相關(guān)加工工藝出的零件表面，因?yàn)榈毒咝谐痰挠绊?，在加工零件表面形成的紋理是各種各樣的，一些是比較常見(jiàn)的紋理，紋理都有較強(qiáng)的方向性，條狀形狀分布較多。對(duì)于這種類(lèi)型的機(jī)械零件加工表面圖像做傅里葉變換頻譜分析，得到的是相對(duì)應(yīng)的頻譜圖是相反的紋理。這種紋理能夠了解到，因?yàn)榭梢灾缊D像的能量主要分布在紋理方向的垂直線上，所以這些頻譜的譜值產(chǎn)生的幅度較大。傅里葉是線性關(guān)系變換的，因此該空間的信息可以完完整整的保持在對(duì)應(yīng)頻率，其方向紋理的紋理特性，主要集中在頻譜中中一些紋理方向垂直的具體方位上。如果通過(guò)頻域?yàn)V波器對(duì)頻譜主要能量聚集地方進(jìn)行一定頻率濾波的抑制作用，將這種方向的濾波進(jìn)行紋理特征的削弱，將紋理性的相關(guān)缺陷增強(qiáng)，使紋理缺陷特征更容易識(shí)別和分類(lèi)。

五、缺陷紋理的提取方法

對(duì)于濾波后形成的圖像，背景紋理圖像被抑制，所以缺陷紋理圖像在一定程度上有效增強(qiáng)。然后可以采用簡(jiǎn)單的閥值分割的方法來(lái)區(qū)別分類(lèi)缺陷紋理和背景紋理。由于閥值被處理分割后，不僅有缺陷的目標(biāo)，還包括噪聲點(diǎn)位，因此，需要對(duì)其進(jìn)行更深入的相關(guān)處理，為了消除噪聲造成的影響。并且噪聲具有隨機(jī)性，在圖像中都是獨(dú)立的點(diǎn)位，而缺陷都有各自的形狀特征。通過(guò)這方面的實(shí)踐可以知道，對(duì)圖像進(jìn)行開(kāi)運(yùn)算，不但能將這些孤立的點(diǎn)位消除，而且還能還能把圖像分割產(chǎn)生的誤差消除。因?yàn)殚_(kāi)運(yùn)算是一個(gè)先腐蝕收縮后膨脹的過(guò)程，它能將細(xì)小噪聲消除和光滑平穩(wěn)的邊界物體作用。

六、對(duì)分析結(jié)果的討論

為了能夠?qū)⒈疚奶岢龅募y理缺陷檢測(cè)方法結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，本文采用兩類(lèi)樣本圖像進(jìn)行了測(cè)試，其中一類(lèi)是機(jī)械加工過(guò)程的一系列處理過(guò)程而自然形成的紋理缺陷的的相關(guān)圖像。紋理缺陷包括不同大小的劃痕、瑕疵點(diǎn)與傅里葉的頻譜分割不均和沾點(diǎn)等。數(shù)據(jù)本文提出方法效果作用非常明顯。以下是原因：第一，因?yàn)殍Υ谩⒄袋c(diǎn)的傅里葉頻譜中，紋理的表現(xiàn)為隨機(jī)產(chǎn)生缺陷，通過(guò)精準(zhǔn)計(jì)算的濾波處理后，不僅僅紋理丟失的信息能夠減少，并且濾波后圖像缺陷和背景顏色產(chǎn)生灰度差別更加大，更容易區(qū)別分類(lèi)，因此，瑕疵點(diǎn)檢查出來(lái)的概率更高。

七、對(duì)零件表面紋理缺陷修理的意義

能夠大大減少在工作生產(chǎn)中的有關(guān)錯(cuò)誤，將機(jī)械化的水平很大程度上提高，從而提高勞動(dòng)的生產(chǎn)效率，優(yōu)化國(guó)家資源，提高資源的利用率，增加工廠的相關(guān)理論，提高相關(guān)生產(chǎn)的競(jìng)爭(zhēng)力，在行業(yè)里更好的立足。

八、結(jié)束語(yǔ)

本文建立一種機(jī)械加工零件紋理圖像檢測(cè)的視覺(jué)檢測(cè)的系統(tǒng)，并且機(jī)械加工零件表面紋理的處理特點(diǎn)，提出一種適合機(jī)械加工零件表面探測(cè)計(jì)算的方法。機(jī)械加工零件的表面存在對(duì)應(yīng)的紋理缺陷，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量影響非常比較大。采用的檢測(cè)手段，將這些缺陷檢測(cè)出來(lái)是必須的。通過(guò)本文所提出的檢測(cè)手段和檢測(cè)方法，利用機(jī)械加工表面紋理圖像檢測(cè)的視覺(jué)檢測(cè)方法，研究可以知道，這種紋理缺陷檢測(cè)模式不僅所需要的數(shù)據(jù)計(jì)算量較少，而且基本上處理時(shí)間非常準(zhǔn)時(shí)，同時(shí)，檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性也很高，實(shí)用性也非常強(qiáng)。

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