第1章 绪论 1
1.1钢球表面缺陷检测意义及现状 1
1.2钢球全表面展开技术 3
1.2.1钢球全表面展开原理 3
1.2.2钢球全表面展开机构 4
1.2.3展开机构驱动面摩擦特性 5
1.3钢球表面缺陷自动检测控制技术 6
1.3.1基于机器视觉技术的钢球缺陷检测 6
1.3.2钢球运动轨迹控制 7
1.4本书的内容编排 9
参考文献 10
第2章 钢球全表面展开原理 12
2.1钢球球面运动展开原理 12
2.1.1球面的展开 12
2.1.2螺旋线与子午线展开原理 13
2.2钢球展开运动轨迹分析 16
2.2.1等螺距螺旋线运动轨迹 17
2.2.2等弧长螺旋线运动轨迹 18
2.2.3检测探头在钢球表面扫描轨迹 18
参考文献 20
第3章 钢球展开机构及其运动分析 22
3.1展开轮结构方案 22
3.2钢球与展开轮接触轨迹 25
3.2.1展开轮表面接触轨迹分析 25
3.2.2钢球与展开轮接触轨迹计算 28
3.3展开机构几何模型建立 32
3.3.1展开轮几何模型建立 32
3.3.2钢球与展开轮接触模型建立 34
3.4展开过程钢球的运动分析 35
3.4.1球心稳定条件分析 35
3.4.2钢球转动特性分析 38
3.5基于MATLAB的球面点运动分析 41
3.5.1球面点轨迹数值仿真 41
3.5.2球面点轨迹运动规律分析 43
参考文献 46
第4章 钢球与展开轮接触分析 49
4.1钢球与展开轮接触模型 49
4.1.1钢球与展开轮接触模型分类 49
4.1.2钢球与展开轮材料特性分析 50
4.1.3钢球与展开轮接触类型分析 51
4.2钢球与展开轮接触模型理论分析 51
4.2.1Hertz理论限制条件分析 51
4.2.2Hertz理论工程实际应用 52
4.2.3Hertz理论在非经典接触模型中的应用 53
4.3钢球与展开轮接触变形计算 56
4.3.1球面与锥面在初始接触点处的主曲率半径 56
4.3.2光滑的非协调表面几何学 58
4.3.3应用Hertz公式求解接触变形范围 59
4.4三维滚动接触应力模型建立及数值模拟 63
4.4.1圆柱体的二维接触 63
4.4.2接触区域作用分布力 64
4.4.3三维滚动接触应力模型建立 66
4.4.4数值模拟及结果分析 69
4.5展开机构动力学分析 74
4.5.1钢球与展开轮接触分析 74
4.5.2球面展开机构动力学模型 84
4.5.3展开机构运动微分方程 86
4.6展开机构模型求解 87
4.6.1展开机构动力学方程分析 87
4.6.2钢球展开过程动力学特性 88
参考文献 93
第5章 展开机构驱动面微结构摩擦磨损性能 96
5.1检测机构摩擦动力学特性 96
5.1.1展开机构运动特性 96
5.1.2展开机构摩擦力学特性 97
5.1.3驱动面摩擦形式 100
5.2检测机构摩擦传动特性分析 100
5.2.1驱动面磨损形式及机理 100
5.2.2驱动面磨损原因及解决方案 102
5.3 45钢基体驱动面条纹微结构优选 103
5.3.1 45钢微结构几何形态及参数选择 103
5.3.2 45钢驱动面磨损试验 104
5.3.3 45钢试验设备及装置 106
5.3.4 45钢试验结果及分析 108
5.4T10A基体驱动面微结构优选 113
5.4.1T10A微结构几何参数设计及性能表征 113
5.4.2T10A驱动面磨损试验 122
5.4.3凹坑微结构试验结果及分析 125
5.4.4条纹及网纹微结构试验结果及分析 130
5.4.5表面微结构形状优选 137
5.4.6表面微结构磨损模型建立及数值模拟 138
5.5检测机构驱动面磨损理论分析及寿命预测 148
5.5.1Archard模型介绍 148
5.5.2检测机构驱动面磨损寿命预测 152
参考文献 155
第6章 基于图像的盘式钢球缺陷检测机构 158
6.1盘式展开机构设计 158
6.2钢球运动状态分析 159
6.2.1球冠中心点的运动轨迹分析 159
6.2.2钢球最佳覆盖及观察点位置 162
6.3钢球展开仿真分析 165
6.3.1观察点轨迹仿真 165
6.3.2钢球全表面覆盖仿真 167
6.4盘式钢球缺陷检测系统设计 168
6.4.1盘式检测机构组成及工作原理 168
6.4.2钢球表面缺陷检测系统设计的基本要求 169
6.4.3控制系统总体程序设计 171
6.4.4检测系统的整体结构 171
参考文献 173
第7章 钢球表面反射特性分析与光源优选 175
7.1钢球图像采集 175
7.1.1钢球表面镜面反射现象 175
7.1.2常规光源存在的问题 176
7.1.3钢球图像影响因素 176
7.2钢球表面光学反射特性及表面检测有效范围 177
7.2.1钢球表面光学反射特性 177
7.2.2钢球表面全照射有效范围 179
7.3光源的分析与选择 182
7.3.1钢球表面拍摄的光学影响因素 182
7.3.2工业领域常用光源的特性 184
7.4光源系统的优化 185
7.4.1光源的评价指标 185
7.4.2光源优化设计试验 186
7.5光照系统选择及设计 194
参考文献 196
第8章 钢球图像处理方法及缺陷分类识别 199
8.1钢球图像平滑滤波方法 199
8.1.1图像的频域滤波及分析 199
8.1.2图像的空域滤波及分析 200
8.2钢球图像的局部增强方法 203
8.2.1图像的灰度修正 203
8.2.2图像灰度变换算法研究 204
8.3基于遗传转基因OTSU钢球图像分割算法 204
8.3.1传统OTSU计算阈值 204
8.3.2基于转基因算子的双阈值选取方法 205
8.4运动钢球图像模糊分析与复原 208
8.4.1运动钢球图像的模糊分析 209
8.4.2钢球图像退化模型 210
8.4.3基于参数估计的维纳滤波方法 211
8.5钢球表面缺陷特征提取及分类 213
8.5.1基于小波变换钢球图像边缘检测算法 213
8.5.2钢球表面缺陷特征参数及计算 216
8.5.3钢球表面缺陷分类识别 221
参考文献 226