機(jī)械加工零件表面紋理缺陷檢測

李銀濤

（山東技師學(xué)院，山東濟(jì)南 250200）

0 引言

在零件的各種問題中當(dāng)屬有關(guān)零件表面紋理缺陷的檢測工作難度大。一般情況下，如果有一個零件出現(xiàn)紋理缺陷問題，除一些比較特殊的情況，零件本身的背景紋理容易對最終的實(shí)際性檢測結(jié)果造成影響。所以，在對零件表面紋理缺陷采用正確的方法進(jìn)行檢測之前，一定要對其零件的背景紋理或缺陷紋理進(jìn)行區(qū)分。

1 表面紋理檢測的系統(tǒng)分析

1.1 完善紋理缺陷

一個企業(yè)想要發(fā)展要首先把質(zhì)量問題擺在首位。在機(jī)械加工行業(yè)，零件表面的紋理缺陷檢測技術(shù)屬于一項(xiàng)重要技術(shù)，任何一個工作環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題，都會影響到最終的零件質(zhì)量。在機(jī)械加工零件表面紋理圖像試驗(yàn)當(dāng)中，技術(shù)人員在其操作技術(shù)方面表現(xiàn)出來的變化，往往會使得機(jī)械加工零件的表面紋理出現(xiàn)各種各樣的缺陷問題。不僅如此，在出現(xiàn)大量紋理缺陷問題的產(chǎn)品上，它被廣泛地應(yīng)用到了各種產(chǎn)品的檢測工作中，同時與之并肩涌現(xiàn)出了很多差異性的檢測方法，比如，分析紋理圖案特征就是其中一個特別重要的部分內(nèi)容，且該環(huán)節(jié)需要結(jié)合紋理特征予以識別分隔圖像等特殊處理，是技術(shù)學(xué)習(xí)當(dāng)中的一個重要內(nèi)容，它綜合了一系列差異明顯的紋理元素并要求對其進(jìn)行合理分析，以進(jìn)一步對機(jī)械加工零件表面的紋理缺陷進(jìn)行優(yōu)化[1]。

1.2 缺陷紋理的提取方法

機(jī)械加工中零件紋理很多，不同的紋理，其缺陷往往也是不同的，若要將這些問題一一檢測出來，還需要尋找到正確的檢測方法，同時需要采用一些比較先進(jìn)的設(shè)備對有關(guān)紋理缺陷進(jìn)行整理收集，然后再利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)進(jìn)行科學(xué)處理，便于對紋理缺陷發(fā)生的程度進(jìn)行有效區(qū)分。通常情況下，紋理缺陷的發(fā)生是隨機(jī)性的，因此要對這些紋理缺陷采取合理的處理方式使其得到完善，這樣對應(yīng)的紋理信息才可以有所保障，后續(xù)想要再度進(jìn)行研究也就比較方便。對紋理缺陷的差異性，一般都要通過諸如加強(qiáng)機(jī)械加工零件表面紋理缺陷的檢測技術(shù)來提升其檢測位置的高度[2]。

2 分析零件表面紋理現(xiàn)象

由于機(jī)械加工工序較多，在部分工序中往往存在很多加工問題，導(dǎo)致機(jī)械零件表面出現(xiàn)大量的紋理缺陷。此外，又因?yàn)椴煌ば蛩褂玫墓ぞ呒凹庸し椒ú煌?，其體現(xiàn)出來的紋理往往也各種各樣，其中有很多紋理都以條紋狀呈現(xiàn)出來。實(shí)踐表明，頻譜中能量集中的區(qū)域在使用頻域?yàn)V波器實(shí)施抑制濾波操作的過程中，相較于別的方向，這個方向的紋理就顯得更弱小一些。對此可借助濾波操作方法來弱化這個方向的紋理特征，并以此來減弱其紋理缺陷強(qiáng)度，最后有效辨別背景紋理與缺陷紋理[3]。

3 對紋理缺陷特征進(jìn)行提煉

辨別缺陷紋理圖像時怎樣抑制背景紋理圖像始終都是其工作中的重要內(nèi)容，有效的一種方法就是對圖像進(jìn)行濾波處理。同時，濾波完背景圖像，就可以起到加強(qiáng)紋理缺陷圖像的效果，這樣想要區(qū)分缺陷紋理和背景紋理也就非常簡單了。此外區(qū)分時一般都采用分割閾值的方法來展開。然而需要特別注意的是，使用此方法進(jìn)行區(qū)分時常常會出現(xiàn)一些不清楚的狀況，其中有兩種狀況最為顯著，一是存在缺陷目標(biāo)，二是存在噪聲點(diǎn)。由于其會產(chǎn)生一定的負(fù)面影響，因此要在使用時做必要的噪聲消除影響處理工作。處理時需要首先區(qū)分清楚噪聲點(diǎn)及紋理缺陷的差別：一般在二值圖像中噪聲點(diǎn)僅僅只是隨機(jī)性的單獨(dú)的點(diǎn)，但其紋理缺陷卻表現(xiàn)出許多形狀特征。實(shí)踐研究證明：監(jiān)測紋理缺陷時，開運(yùn)算可以同時進(jìn)行微小的噪聲點(diǎn)的消除處理，同時又可以進(jìn)行一些較大的物體邊界特征的平滑性處理；此外，行之有效的運(yùn)算能夠減少甚至消除一些根本不需要的孤立的點(diǎn)；同時還可以降低紋理缺陷監(jiān)測誤差性。

一般情況下，存在缺陷的紋理信息在不斷變換的過程中基本上是孤立存在的，且也會在濾波處理工作中將紋理信號保存下來。與此同時，在借助圖像濾波處理之后，從它的背景和紋理缺陷特征方面均會表現(xiàn)出很明顯的差異性。因此，采用這種方法，無法保證檢測結(jié)果精確性很高[4]。

4 機(jī)械加工零件表面紋理缺陷的檢測

結(jié)合一些工作實(shí)踐對加工零件表面紋理缺陷檢測問題做簡要分析。

4.1 紋理缺陷檢測系統(tǒng)的檢測流程

（1）紋理缺陷檢測系統(tǒng)原理：零件表面紋理具備極其明顯的方向性特點(diǎn)，這種特征一旦被破壞，就會使被檢測零件紋理缺陷出現(xiàn)的概率進(jìn)一步提高。

（2）零件表面紋理缺陷檢測系統(tǒng)的檢測流程：①對機(jī)械加工零件運(yùn)用傅里葉加工技術(shù)進(jìn)行第一回合的處理，處理之后獲取到零件表面紋理圖片；②使用頻域?yàn)V波器將圖片中紋理方向性進(jìn)行清理；③運(yùn)用傅里葉反變換技術(shù)對前面獲取到的圖片進(jìn)行更進(jìn)一步的處理，最終得到處理結(jié)果（此時已經(jīng)基本使零件的背景紋理與缺陷紋理完全處于分離狀態(tài)）。

4.2 紋理缺陷檢測系統(tǒng)檢測方法的有效性分析

為了與機(jī)械加工零件表面紋理缺陷檢測系統(tǒng)形成對比，本文選用KHong 檢測法與之行成對照，分析如下。

4.2.1 檢測對象

為使兩種檢測方法的檢測效率有所保證，本文檢測對象為兩組具備不同紋理缺陷的零件。檢測方法：①運(yùn)用人工合成的方法合成紋理缺陷零件，具體指本身零件沒有任何質(zhì)量問題，但在后期處理工作中采用人工合成的方法“制造出”缺陷紋理，即由最開始的合格零件最終逐步轉(zhuǎn)化成了具備一定紋理缺陷的零件；②紋理缺陷零件，形成這種零件的原因在于機(jī)械加工生產(chǎn)過程中拋光削磨所致。另外，為了保證兩種檢測方法檢測所得結(jié)果數(shù)據(jù)直觀地呈現(xiàn)出來，對對應(yīng)的零件表面缺陷紋理進(jìn)行歸類：Q 代表零件劃痕缺陷，W 代表零件瑕疵缺陷（缺陷紋理占比面積比較?。?，E代表零件玷點(diǎn)缺陷（缺陷紋理占比零件面積比較大）[5]。

4.2.2 兩種不同檢測方法的檢測結(jié)果

比較兩種檢測方法的檢測結(jié)果得知，零件表面紋理缺陷檢測得到的結(jié)果可靠性更高一些。因此，一般零件在生產(chǎn)廠家結(jié)束生產(chǎn)以后就可采取零件表面紋理檢測的方法來檢測零件的合格率，找出其中有紋理缺陷的零件，這樣可以比較全面地提高整體性零件質(zhì)量。

4.2.3 機(jī)械加工零件表面紋理缺陷系統(tǒng)檢測法存在的弊端

在對機(jī)械加工零件質(zhì)量合格性進(jìn)行檢測時往往會存在各種問題：①劃痕檢測問題。假如零件表面劃痕和其本身處在同一個紋理方向上，想要處理這種問題現(xiàn)象一般都比較困難；②IFFT 和FFT 方面。與其他零件表面紋理檢測方法比較，零件表面紋理缺陷檢測法速率更高（已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了零件表面紋理缺陷的實(shí)時檢測）。在分析系統(tǒng)運(yùn)行過程中能發(fā)現(xiàn)，此兩種方法耗費(fèi)時間都不多，但I(xiàn)FFT 和FFT 這兩個方面就占了超出90%的時間，雖然這種檢測系統(tǒng)方法時間分配得并不合理，但也同時說明一個問題，這種方法在耗時空間的提升上卻可以發(fā)揮很大的作用[6]。

5 結(jié)束語

基于機(jī)械加工零件表面紋理缺陷檢測工作的角度，實(shí)際檢測工作的難度比較大。為使實(shí)際檢測結(jié)果更加可靠真實(shí)，在本文的研究過程中，仔細(xì)對比分析了機(jī)械加工零件表面紋理缺陷檢測系統(tǒng)檢測方法的實(shí)時檢測流程，對比最終的檢測結(jié)果進(jìn)行分析，最終確定，如采用不同檢測方法所檢測的對象相同，運(yùn)用該系統(tǒng)進(jìn)行檢測得到的結(jié)果一般要比KHong 檢測法得到的結(jié)果精確度更高。