CN118209560A - 一种高端轴承滚子复杂凸度工作曲面的表面缺陷检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及轴承滚子技术领域，具体地说是一种高端轴承滚子复杂凸度工作曲面的表面缺陷检测系统及方法，包括明场、暗场和同轴场，检测系统中包括传送机构，传送机构上放置有待测轴承滚子，传送机构设置在线扫相机二的正下方，本发明解决了成像视场与检测分辨率无法同时兼顾的矛盾，百毫米端面直径尺寸的轴承滚子缺陷检测横向分辨率可达亚微米量级。同时基于分时频闪检测原理，仅通过单一线扫相机，实现多个暗场、同轴场等光场的表面缺陷成像，能够在降低研发成本的同时提升表面缺陷检测的效率和精度。
Description
技术领域
本发明涉及轴承滚子技术领域，具体地说是一种高端轴承滚子复杂凸度工作曲面的表面缺陷检测系统及方法。
背景技术
高端轴承滚子作为轴承的核心零部件，其表面质量更是决定了轴承安全可靠运行的前提条件，因此对其表面进行质量检测至关重要。特别是在大尺寸高端轴承滚子表面缺陷检测领域，由于表面划痕、麻点、磕碰伤、油渍点等缺陷污渍在宏观滚子曲面上分布的随机性，需要对微米甚至亚微米量级的缺陷进行全表面扫描，在检测上面临检测范围与检测分辨率无法兼顾的矛盾。
其中轴承滚子表面缺陷的存在，会导致轴承内部出现应力集中，从而缩短轴承使用寿命，特别是对工作在高温、高载荷、高转速等极端工况条件下的高端轴承，严重时将直接引发整体装备灾难性损伤，因此开展针对高端轴承滚子表面缺陷的高精度、定量化检测研究，是确保高端装备安全可靠运行的先决条件。
因此，需要设计一种高端轴承滚子复杂凸度工作曲面的表面缺陷检测系统及方法，通过“低倍定位-高倍定标”的双倍率扫描方式结合分时频闪检测原理，在降低研发成本的同时提升表面缺陷检测的效率和精度。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种高端轴承滚子复杂凸度工作曲面的表面缺陷检测系统及方法，通过“低倍定位-高倍定标”的双倍率扫描方式结合分时频闪检测原理，在降低研发成本的同时提升表面缺陷检测的效率和精度。
为了达到上述目的，本发明提供一种高端轴承滚子复杂凸度工作曲面的表面缺陷检测系统，检测系统包括明场、暗场和同轴场，明场包括线扫相机一、频闪光源一和光源控制器一，暗场包括频闪光源一、光源控制器一、频闪光源二、光源控制器二、面阵相机和线扫相机二，同轴场包括频闪同轴光源、光源控制器三、分光镜、面阵相机和线扫相机二，频闪光源一既是明场光源，又是暗场光源；检测系统中包括传送机构，传送机构上放置有待测轴承滚子，传送机构设置在线扫相机二的正下方。
待测轴承滚子的工作曲面母线类型包括直线、圆弧、椭圆弧、对数曲线、组合曲线、高次曲线这些复杂凸度形式。
同轴场中的频闪同轴光源、光源控制器三、分光镜和面阵相机构成了平移模块，平移模块的一侧连接有扫描控制器。
扫描控制器控制平移模块沿y方向运动。
线扫相机一工作在低倍下与频闪光源一、光源控制器一构成明场。
线扫相机二工作在低倍下且面阵相机工作在高倍下，与频闪光源一、频闪光源二、光源控制器一、光源控制器二构成暗场。
线扫相机二工作在低倍下且面阵相机工作在高倍下，与频闪同轴光源、光源控制器三、构成同轴场。
一种高端轴承滚子复杂凸度工作曲面的表面缺陷检测系统的检测方法，包括以下步骤：
S1，检测时将待测轴承滚子放置于传送机构上；
S2，传送机构控制待测轴承滚子沿x方向运动至线扫相机二正下方后，控制其绕自身旋转轴旋转一周；
S3，在旋转过程中，光源控制器一、光源控制器二、光源控制器三分别控制明场、暗场、同轴场中的频闪光源按照一定频率工作；
S4，通过线扫相机二在低倍下对待测轴承滚子的工作曲面进行图像采集；
S5，通过图像处理算法获得缺陷在待测轴承滚子工作曲面表面的分布位置及尺寸大小；
S6，对于尺寸小于阈值的缺陷，使用暗场、同轴场检测系统的面阵相机在高倍下对其进行采集并通过图像处理算法对其进行定量化评价。
本发明同现有技术相比，具备以下有益效果：
本发明提出了高端轴承滚子表面缺陷检测的“低倍定位-高倍定标”的双倍率扫描方式，解决了成像视场与检测分辨率无法同时兼顾的矛盾，百毫米端面直径尺寸的轴承滚子缺陷检测横向分辨率可达亚微米量级。同时基于分时频闪检测原理，仅通过单一线扫相机，实现多个暗场、同轴场等光场的表面缺陷成像，能够在降低研发成本的同时提升表面缺陷检测的效率和精度。
附图说明
图1为本发明检测系统的示意图。
附图标记说明：
1为传送机构，2为待测轴承滚子，3为线扫相机一，4为频闪光源一，5为光源控制器一，6为频闪光源二，7为光源控制器二，8为频闪同轴光源，9为光源控制器三，10为分光镜，11为面阵相机，12为平移模块，13为扫描控制器，14为线扫相机二。
具体实施方式
参见图1，现结合附图对本发明做进一步描述：
一种高端轴承滚子复杂凸度工作曲面的表面缺陷检测系统，检测系统包括明场、暗场和同轴场，明场包括线扫相机一3、频闪光源一4和光源控制器一5，暗场包括频闪光源一4、光源控制器一5、频闪光源二6、光源控制器二7、面阵相机11和线扫相机二14，同轴场包括频闪同轴光源8、光源控制器三9、分光镜10、面阵相机11和线扫相机二14，频闪光源一4既是明场光源，又是暗场光源；检测系统中包括传送机构1，传送机构1上放置有待测轴承滚子2，传送机构1设置在线扫相机二14的正下方。
待测轴承滚子2的工作曲面母线类型包括直线、圆弧、椭圆弧、对数曲线、组合曲线、高次曲线这些复杂凸度形式。
同轴场中的频闪同轴光源8、光源控制器三9、分光镜10和面阵相机11构成了平移模块12，平移模块12的一侧连接有扫描控制器13。
扫描控制器13控制平移模块12沿y方向运动。
线扫相机一3工作在低倍下与频闪光源一4、光源控制器一5构成明场。
线扫相机二14工作在低倍下且面阵相机11工作在高倍下，与频闪光源一4、频闪光源二6、光源控制器一5、光源控制器二7构成暗场。
线扫相机二14工作在低倍下且面阵相机11工作在高倍下，与频闪同轴光源8、光源控制器三9构成同轴场。
从而实现了一种“低倍定位-高倍定标”的双倍率多光场检测方法。
本发明通过1个线扫相机二14，搭配暗场、同轴场中的多个光源，同过光源控制器一5、光源控制器二7、光源控制器三9分别控制频闪光源一4、频闪光源二6、频闪同轴光源8在一定频率下工作，实现多光场图像的单相机获取新方法，形成了一种分时频闪成像检测方法。
一种高端轴承滚子复杂凸度工作曲面的表面缺陷检测系统的检测方法，包括以下步骤：
S1，检测时将待测轴承滚子2放置于传送机构1上；
S2，传送机构1控制待测轴承滚子2沿x方向运动至线扫相机二14正下方后，控制其绕自身旋转轴旋转一周；
S3，在旋转过程中，光源控制器一5、光源控制器二7、光源控制器三9分别控制明场、暗场、同轴场中的频闪光源按照一定频率工作；
S4，通过线扫相机二14在低倍下对待测轴承滚子2的工作曲面进行图像采集；
S5，通过图像处理算法获得缺陷在待测轴承滚子2工作曲面表面的分布位置及尺寸大小；
S6，对于尺寸小于阈值的缺陷，使用暗场、同轴场检测系统的面阵相机11在高倍下对其进行采集并通过图像处理算法对其进行定量化评价。
以上仅是本发明的优选实施方式，只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
本发明解决了现有技术中对高端轴承滚子表面缺陷的高精度、定量化检测上的不足，通过“低倍定位-高倍定标”的双倍率扫描方式，解决了成像视场与检测分辨率无法同时兼顾的矛盾，百毫米端面直径尺寸的轴承滚子缺陷检测横向分辨率可达亚微米量级。同时基于分时频闪检测原理，仅通过单一线扫相机，实现多个暗场、同轴场等光场的表面缺陷成像，能够在降低研发成本的同时提升表面缺陷检测的效率和精度。
Claims (8)
1.一种高端轴承滚子复杂凸度工作曲面的表面缺陷检测系统，其特征在于，所述检测系统包括明场、暗场和同轴场，所述明场包括线扫相机一（3）、频闪光源一（4）和光源控制器一（5），所述暗场包括频闪光源一（4）、光源控制器一（5）、频闪光源二（6）、光源控制器二（7）、面阵相机（11）和线扫相机二（14），所述同轴场包括频闪同轴光源（8）、光源控制器三（9）、分光镜（10）、面阵相机（11）和线扫相机二（14），所述频闪光源一（4）既是明场光源，又是暗场光源；所述检测系统中包括传送机构（1），所述传送机构（1）上放置有待测轴承滚子（2），所述传送机构（1）设置在所述线扫相机二（14）的正下方。
2.根据权利要求1所述的高端轴承滚子复杂凸度工作曲面的表面缺陷检测系统，其特征在于，所述待测轴承滚子（2）的工作曲面母线类型包括直线、圆弧、椭圆弧、对数曲线、组合曲线、高次曲线这些复杂凸度形式。
3.根据权利要求1所述的高端轴承滚子复杂凸度工作曲面的表面缺陷检测系统，其特征在于，所述同轴场中的频闪同轴光源（8）、光源控制器三（9）、分光镜（10）和面阵相机（11）构成了平移模块（12），所述平移模块（12）的一侧连接有扫描控制器（13）。
4.根据权利要求3所述的高端轴承滚子复杂凸度工作曲面的表面缺陷检测系统，其特征在于，所述扫描控制器（13）控制所述平移模块（12）沿y方向运动。
5.根据权利要求1所述的高端轴承滚子复杂凸度工作曲面的表面缺陷检测系统，其特征在于，所述线扫相机一（3）工作在低倍下与所述频闪光源一（4）、光源控制器一（5）构成明场。
6.根据权利要求1所述的高端轴承滚子复杂凸度工作曲面的表面缺陷检测系统，其特征在于，所述线扫相机二（14）工作在低倍下且所述面阵相机（11）工作在高倍下时与所述频闪光源一（4）、所述频闪光源二（6）、所述光源控制器一（5）和所述光源控制器二（7）构成暗场。
7.根据权利要求1所述的高端轴承滚子复杂凸度工作曲面的表面缺陷检测系统，其特征在于，所述线扫相机二（14）工作在低倍下且所述面阵相机（11）工作在高倍下，与所述频闪同轴光源（8）、所述光源控制器三（9）构成同轴场。
8.一种如权利要求1所述的高端轴承滚子复杂凸度工作曲面的表面缺陷检测系统的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，检测时将待测轴承滚子（2）放置于传送机构（1）上；
S2，传送机构（1）控制待测轴承滚子（2）沿x方向运动至线扫相机二（14）正下方后，控制其绕自身旋转轴旋转一周；
S3，在旋转过程中，所述光源控制器一（5）、所述光源控制器二（7）、所述光源控制器三（9）分别控制所述明场、所述暗场、所述同轴场中的频闪光源按照一定频率工作；
S4，通过线扫相机二（14）在低倍下对待测轴承滚子（2）的工作曲面进行图像采集；
S5，通过图像处理算法获得缺陷在待测轴承滚子（2）工作曲面表面的分布位置及尺寸大小；
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