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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