柯茹

（惠州市技師學(xué)院，廣東惠州516003）

機(jī)械加工零件表面紋理缺陷的檢測(cè)

柯茹

（惠州市技師學(xué)院，廣東惠州516003）

機(jī)械設(shè)備的零件存在質(zhì)量問(wèn)題，就必然會(huì)影響機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量。機(jī)械加工企業(yè)要提高零件的質(zhì)量，需要重點(diǎn)關(guān)注機(jī)械加工零件表面紋理缺陷的問(wèn)題。對(duì)機(jī)械加工零件表面所存在的紋理缺陷進(jìn)行檢測(cè)，并有針對(duì)性地提出技術(shù)解決措施，以解決零件不合格的問(wèn)題。

機(jī)械零件；加工；表面紋理缺陷；檢測(cè)技術(shù)

隨著機(jī)械加工要求的不斷提高，機(jī)械加工零件表面紋理缺陷檢測(cè)也得到了廣泛的應(yīng)用，并且還存在著多種不同的檢測(cè)方法，包括結(jié)構(gòu)分析的方法、濾波器檢測(cè)法等等。大多數(shù)的檢測(cè)方法主要是檢測(cè)尺寸較大的缺陷，對(duì)于檢測(cè)小尺寸缺陷效果并不能發(fā)揮出應(yīng)有的效果。對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行檢測(cè)的主要目的是查看表面是否存在缺陷。在檢測(cè)的過(guò)程中，需要對(duì)檢測(cè)出來(lái)的表面缺陷進(jìn)行分析，并具有針對(duì)性對(duì)提出技術(shù)解決措施，由此可以提高機(jī)械加工零件的效率，降低企業(yè)的投資成本。

1 采用圖像識(shí)別檢測(cè)技術(shù)對(duì)機(jī)械加工零件的表面紋理進(jìn)行檢測(cè)

在對(duì)機(jī)械加工零件的表面紋理進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中，主要采用的設(shè)備包括顯微鏡、熒光光源系統(tǒng)、裝有感光電子元器件的CDD攝像機(jī)。使用計(jì)算機(jī)軟件采集紋理圖像，需要對(duì)頻譜圖像進(jìn)行計(jì)算，所采用的方法是FFT（按頻率抽取）算法，用濾波器對(duì)所采集到的背景圖像進(jìn)行強(qiáng)化處理，對(duì)零件表面缺陷圖像進(jìn)行分析，判斷紋理缺陷。之后使用傅里葉反變換方法對(duì)被背景圖像進(jìn)行還原處理，使零件表面紋理圖像成為可以觀察的圖形[1]。在對(duì)紋理圖像進(jìn)行分析的時(shí)候，需要使用圖像分割技術(shù)對(duì)背景圖像進(jìn)行分離，并使用計(jì)算方法對(duì)紋理圖像進(jìn)行處理，可以使零件表面紋理檢測(cè)中避免噪音的負(fù)面影響。隨著紋理圖像和背景圖像更為清晰，就可以提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確率。在對(duì)紋理圖像采用傅里葉轉(zhuǎn)換方法進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，可以對(duì)信號(hào)的成分進(jìn)行轉(zhuǎn)變。傅里葉變換的優(yōu)勢(shì)在于，能夠?qū)λ@得的信號(hào)進(jìn)行分析，明確信號(hào)中的成分，并對(duì)信號(hào)使用正弦波的方式或者方波的方式進(jìn)行檢測(cè)，不僅分析方便，而且可以獲得準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果。

2 分析機(jī)械加工零件表面的紋理特征

在加工機(jī)械零件的時(shí)候，由于操作技術(shù)問(wèn)題而導(dǎo)致各種紋理缺陷是在所難免的，比如在對(duì)零件進(jìn)行加工的時(shí)候，對(duì)零件采用磨削工藝技術(shù)，就難免會(huì)對(duì)零件的表面造成損傷，而且很多的損傷是難以發(fā)現(xiàn)的。采用圖像檢測(cè)工藝，對(duì)于所采集到的圖形進(jìn)行分析，對(duì)傅里葉變換合理利用，就可以獲得相對(duì)準(zhǔn)確的分析結(jié)果。通常在進(jìn)行機(jī)械加工零件的時(shí)候，對(duì)零件的表面繼續(xù)加工中，所形成的很多紋理缺陷都是垂直方向的，使用圖像識(shí)別檢測(cè)，圖像像素頻譜幅值就會(huì)變得很大。傅里葉變換屬于是一種線性的轉(zhuǎn)換方式，在背景中可以反映出各種圖片信息[2]。在頻譜圖像上就可以直觀地觀察到機(jī)械加工零件表面的紋理數(shù)形，對(duì)其作出分析。對(duì)于紋理特征的判斷，在對(duì)頻譜能量進(jìn)行抑波處理的時(shí)候，如果使用頻域?yàn)V波器，就可以增大對(duì)識(shí)別圖像的系數(shù)，為識(shí)別檢測(cè)人員提供工作質(zhì)量提供了便利。具體的機(jī)械加工零件表面紋理的檢測(cè)流程見(jiàn)圖1.

圖1 機(jī)械加工零件表面紋理的檢測(cè)流程

在對(duì)零件表面紋理缺陷進(jìn)行提取的過(guò)程中，需要重點(diǎn)關(guān)注兩種問(wèn)題：

其一，機(jī)械加工零件的過(guò)程中，紋理缺陷的方向不同于零件在實(shí)際加工中的紋理圖案；

其二，頻域范圍內(nèi)缺陷紋理的圖像是均勻分布的，但是缺乏方向性。如果觀察缺陷紋理，可以使用濾波器將零件表面的紋理進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)程中就可以對(duì)頻譜能力進(jìn)行判別。

3 機(jī)械加工零件表面紋理的提取

主紋理方向上所存在的缺陷使用濾波器進(jìn)行過(guò)濾后，缺陷紋理部分的圖像由模糊變得清晰，為紋理缺陷的識(shí)別和檢測(cè)提供了良好的條件。將缺陷紋理從主紋理中分離開(kāi)來(lái)，所采用的方法是閾值分割法，就是對(duì)圖像的像素點(diǎn)進(jìn)行劃分。

比如，原始圖像的函數(shù)表示為f（x，y），在函數(shù)中將特征值找出來(lái)之后，以特征值為分界線，就可以分割圖像，使完整的圖像被分解。采用這種閾值分割法可以對(duì)規(guī)格比較大的目標(biāo)圖像進(jìn)行劃分。這種方法操作簡(jiǎn)單，而且具有較高的穩(wěn)定性。

在機(jī)械加工零件表面紋理進(jìn)行提取的過(guò)程中，進(jìn)行圖像分割的時(shí)候就可以采用閾值分割法，將缺陷紋理圖像從主紋理圖像中分離出來(lái)。但是，圖像中的噪聲會(huì)產(chǎn)生噪波點(diǎn)，就必然會(huì)在分析缺陷紋理圖像的時(shí)候產(chǎn)生負(fù)面影響，所以，在分割圖像之后還要采用閾值分割法，通過(guò)開(kāi)運(yùn)算所獲得的結(jié)果將不具有分析加之的紋理元素刪除，如此就可以將噪波點(diǎn)消除，提供缺陷紋理圖像的質(zhì)量[3]。

在圖像濾波中，采用開(kāi)運(yùn)算的方法，就是將形態(tài)學(xué)充分利用起來(lái)處理圖像，先對(duì)圖像進(jìn)行腐蝕處理，就是將圖像的邊界點(diǎn)消除，邊界逐漸收縮，對(duì)于圖像中的沒(méi)有價(jià)值的物體消除，之后對(duì)圖像進(jìn)行膨脹處理，即對(duì)于與分析內(nèi)容相關(guān)的各種背景點(diǎn)進(jìn)行合并，使收縮的邊界產(chǎn)生擴(kuò)張，使物體中空洞的部分被充實(shí)起來(lái)。在圖像濾波中運(yùn)用開(kāi)運(yùn)算，先對(duì)圖像進(jìn)行腐蝕處理，之后進(jìn)行膨脹處理，就可以使圖像邊界的一些突刺得以消除，變得平滑，圖像的面積就可以保持不變。

當(dāng)圖像中的噪聲點(diǎn)被消除干凈之后，所分割的圖像就更為精確，缺陷紋理的檢測(cè)質(zhì)量得以提高。事實(shí)上，整個(gè)機(jī)械加工零件表面紋理的提取過(guò)程中，紋理的缺陷點(diǎn)和噪聲點(diǎn)被成功區(qū)分。由于紋理缺陷點(diǎn)和噪聲點(diǎn)之間存在著很高的相似度，相互之間存在著干擾性，使用開(kāi)運(yùn)算就可以進(jìn)行圖像提取。分割圖形和進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程中，還要結(jié)合使用二階統(tǒng)計(jì)法，提取零件缺陷紋理圖像之后，就要對(duì)所獲得的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整理，明確圖像的性質(zhì)，制定出科學(xué)合理，且操作性強(qiáng)的技術(shù)改進(jìn)措施，從而保證機(jī)械加工零件的質(zhì)量。

4 機(jī)械加工零件表面紋理的檢測(cè)結(jié)果分析

當(dāng)圖像檢測(cè)完成之后，就可以對(duì)紋理缺陷的特點(diǎn)進(jìn)行分析，采用共生矩陣的方法將缺陷紋理的特征向量計(jì)算出來(lái)。之后，對(duì)所獲得的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并做好技術(shù)處理工作，過(guò)程中就可以查找到產(chǎn)生缺陷紋理的基本原因?；诖藢⒓夹g(shù)處理措施提出來(lái)，以有效地避免零件紋理缺陷的產(chǎn)生。機(jī)械加工零件的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率也會(huì)有所提高。在對(duì)機(jī)械加工零件表面紋理缺陷進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，計(jì)算是重要的環(huán)節(jié)，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，以避免對(duì)檢測(cè)質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，零件加工企業(yè)要對(duì)零件加工中零件表面所存在的紋理缺陷予以高度重視，采用檢測(cè)的方法對(duì)零件表面紋理存在的缺陷進(jìn)行查找、確定及分析，并提出處理方案，對(duì)保證零件質(zhì)量至關(guān)重要。

[1]張明華.機(jī)械加工零件表面紋理缺陷檢測(cè)分析[J].科技傳播，2014（21）：105.

[2]田浩．機(jī)械加工零件表面紋理缺陷檢測(cè)方法研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016，07（11）：11-13．

[3]韓嘯.機(jī)械加工零件表面紋理缺陷檢測(cè)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（32）：131-131.

Machining Parts Surface Texture Defect Detection

KE Ru
（Huizhou Technician Institute，Huizhou Guangdong 516003，China）

The quality of parts of mechanical equipment will inevitably affect the quality of the operation of machinery and equipment.In order to improve the quality of parts，machining enterprises need to pay attention to the problem of the surface texture defects of machined parts.The defects in the surface of machined parts are detected and some technical solutions are put forward to solve the problem of unqualified parts.

mechanical parts；processing；surface texture defect；detection technology

TG806

A

1672-545X（2017）06-0243-02

2017-03-11

柯茹（1980-），女，河南潢川人，講師，學(xué)士，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化方向。