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基于改进Canny算子的齿轮缺陷检测边缘检测算法

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组合机床与自动化加工技术 2023年第1期 83-86,91页

作者：包从望胡才梦张彩红林良六盘水师范学院矿业与机械工程学院六盘水553000

针对齿轮缺陷检测过程中因光照及噪声影响导致微弱边缘难以提取的问题,提出了一种改进的Canny齿轮边缘检测方法。首先,将双边滤波算法引入到多尺度Retinex(multi-scale retinex,MSR),在改善原图像降噪效果的同时保证边缘不被虚化,且从... 详细信息

针对齿轮缺陷检测过程中因光照及噪声影响导致微弱边缘难以提取的问题,提出了一种改进的Canny齿轮边缘检测方法。首先,将双边滤波算法引入到多尺度Retinex(multi-scale retinex,MSR),在改善原图像降噪效果的同时保证边缘不被虚化,且从原理上降低环境光照对图像的影响;其次,引入拉氏锐化增强算法实现降噪后的图像轮廓增强;最后,以灰度统计方差大小作为Canny算子自适应高低阈值的确定依据,以3×3领域下的6个方向作为梯度计算区域,在自适应阈值下获取齿轮缺陷检测的边缘信息。实验结果显示,所提方法相比与传统Canny、Otsu-Canny算法,所提方法有较好的降噪效果和保边特性,能较好提取齿轮缺陷中的微弱边缘信息,且重叠系数达93.8%,远高于其余方法获取的边缘信息,为后续齿轮缺陷检测提供数据支撑。

关键词：齿轮缺陷边缘检测改进MSR 改进Canny 拉氏锐化增强

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基于遗传—爬山算法的齿轮缺陷识别研究

基于遗传—爬山算法的齿轮缺陷识别研究

作者：李杰燕山大学

学位级别：硕士

本文从理论以及实验两个层次对遗传以及爬山算法进行了深入的研究,同时将改进的算法运用在提高齿轮缺陷识别率上。本课题提出的利用PCA统计历代个体分布规律并重新构造侵入个体以及自适应调节步长提高爬山算法的收敛速度,对于推进遗传... 详细信息

本文从理论以及实验两个层次对遗传以及爬山算法进行了深入的研究,同时将改进的算法运用在提高齿轮缺陷识别率上。本课题提出的利用PCA统计历代个体分布规律并重新构造侵入个体以及自适应调节步长提高爬山算法的收敛速度,对于推进遗传算法的研究具有良好的理论意义和实际应用价值。首先,本文详细的介绍了齿轮分类系统的总体模型,包括图像预处理、特征选择方法、特征降维方法、优劣齿轮的分类方法。认真研究了支持向量机算法的基本原理,并且对支持向量机训练算法中参数的选取加以讨论。其次,针对传统的遗传算法过早收敛的缺点,利用主成分分析统计历代个体分布规律,并在投影空间重新构造若干侵入个体,之后利用投影矩阵将这些侵入个体再次投射到原始空间,有效增加了个体分布范围,减小了局部收敛的可能性。然后,针对传统的爬山算法寻优多元函数时收敛速度慢的问题,本文提出了自适应调节步长的爬山算法。首先,在随机解生成阶段,约束步长采用先缩小后增大的方法,保证收敛到当前波峰,并采用解的差值作为步长生成下一个解,直到当前解优于新解;其次,在新解生成过程中检测相隔固定序号的解的差值的范数,根据范数是否满足一定精度自适应调整步长的约束范围,同时生成新的约束精度;最后,直到新的解满足最终的约束精度时算法结束。最后,用改进的爬山算法对遗传算法的寻优结果进一步进行优化,通过实验对改进的遗传、爬山算法的测试数据进行分析和整理,给出了详细的研究结论。

关键词：齿轮缺陷模式识别遗传算法主成分分析侵入个体爬山算法

基于机器视觉的粉末冶金齿轮缺陷的二维检测方法研究

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基于机器视觉的粉末冶金齿轮缺陷的二维检测方法研究

作者：沈小杰南京农业大学

学位级别：硕士

齿轮是机械类产品中广泛采用的零部件,其加工精度是决定了设备工作精度的关键因素之一。目前齿轮的加工制造工艺有:铣齿、磨齿、滚齿、剃齿、粉末冶金等工艺。前四种加工制造工艺所生产的齿轮一般多应用于精度较高的高端设备,且所需的... 详细信息

齿轮是机械类产品中广泛采用的零部件,其加工精度是决定了设备工作精度的关键因素之一。目前齿轮的加工制造工艺有:铣齿、磨齿、滚齿、剃齿、粉末冶金等工艺。前四种加工制造工艺所生产的齿轮一般多应用于精度较高的高端设备,且所需的制造设备较为昂贵,一般为中小批量生产。然而后一种粉末冶金工艺齿轮,因其生产成本低廉,并且生产规模大多为大批量生产,在汽车,摩托等等领域的产品大量采用,且数量远远超过其他工艺生产的齿轮的应用数量。但粉末冶金工艺齿轮因其成本低,加工工艺简单出厂时相比于其他高端齿轮存在精度较低,缺少高效率的检测手段等问题。这对许多应用粉末冶金工艺齿轮的作业设备来说无疑于会降低使用寿命,同时增加使用风险。故本文以粉末冶金齿轮的三种缺陷为研究对象,进行了基于机器视觉的粉末冶金齿轮二维检测方法研究。本文主要完成的内容如下:1.分析并搭建了相应的机器视觉软硬件平台,针对齿轮本身生产环境或者拍摄环境原因带来的采样噪声与其他干扰问题,主要从光源的选用,打光的角度,相机镜头的选型等多个方面进行了分析。研究了相应的滤波方法,主要从中值滤波、高斯滤波、均值滤波、双边滤波的处理方法进行了分析,得出了双边滤波处理效果较为显著的结论。2.利用了直方图均衡化对样本进行了增强,分析了全局均衡化与局部均衡化的处理效果。研究了基于阈值与梯度边缘两大类分割算法。探究了 8种常见的分割方法,综合时间效率与效果得出了 Sobel算子具有较好的分割效果。最后对分割后的齿轮图像进行了形态学腐蚀操作,最终得到了较为理想的分割效果。3.对分割后的图像进行了特征提取。本文提取了几何形态特征(周长,面积,内孔面积,外接矩宽、高),提取了颜色特征(H、I、S、Y、Cr、Cb),纹理特征(熵(ENT)、能量(ASM)、惯性矩(CON)和相关性(COR)),并得到了部分样本提取的数据;对颜色纹理特征提出了一种PCA-BP主成分分析方法,并由原来15个特征变为了 5个主要特征。4.通过随机森林、BP神经网络、支持向量机三种分类器对齿轮图像的几何、颜色、纹理特征进行了识别,对于几何特征而言,随机森林识别准确率达到了 0.76,BP神经网络识别准确率只达到了 0.5,支持向量机达到了 0.92,对颜色纹理特征识别的划痕、裂纹特征而言,随机森林平均识别率达到了 0.91,改进型PCA-BP达到了 0.95,多分类的支持向量机达到了 0.88,因影响齿轮是否成品首要因素是其几何尺寸特征,本文选用了支持向量机作为几何特征的分类器模型,同时对于识别其他表面缺陷的特征本文选用了 PCA-BP作为分类器模型。

关键词：机器视觉齿轮缺陷图像分割特征提取检测识别

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齿轮缺陷检测及定位系统研制

广西轻工业 2008年第10期24卷 54-55页

作者：童慧芬中北大学机械工程与自动化学院山西太原030051

针对当前齿轮箱故障检测设备原理,提出了新的思路:将电学理论与信号处理技术有效结合,以电子元件为主体,为及时对齿轮箱故障进行检测,对齿轮缺陷进行准确定位,及时有效地解决设备故障提供了便利。

关键词：齿轮缺陷噪声检测频谱分析信号处理

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基于图像处理的齿轮缺陷检测

黑龙江科技信息 2017年第8期 45-45页

作者：李盼禹翼湖南人文科技学院湖南娄底417000

数字图像处理技术的运用能够保证齿轮在线测量的快速性和准确性,运用了一些图像处理技术比如进行图像的预处理、提取其几何特征等方式,保证齿轮图像采集系统中齿轮表面缺陷着具有几何特征的参数可以进行准确的测量。与此同时,对于齿轮... 详细信息

数字图像处理技术的运用能够保证齿轮在线测量的快速性和准确性,运用了一些图像处理技术比如进行图像的预处理、提取其几何特征等方式,保证齿轮图像采集系统中齿轮表面缺陷着具有几何特征的参数可以进行准确的测量。与此同时,对于齿轮表面缺陷中的几何参数进行检测软件的开发,在图像处理技术的基础上进行快速的齿轮在线检测,并为其提供技术运用的新的基础。

关键词：图像处理齿轮缺陷检测

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塑料传动齿轮的成型缺陷分析与对策

机械设计与制造 2007年第12期 190-191页

作者：胡德锋南昌航空工业学院材料学院南昌330034

简述了塑料传动齿轮的常用材料、模具结构及成型工艺,重点分析塑料传动齿轮的成型缺陷及对策。

关键词：塑料传动齿轮三板模结构齿轮缺陷

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基于机器视觉齿轮微观缺陷检测技术研究

基于机器视觉齿轮微观缺陷检测技术研究

作者：蔺志敏昆明理工大学

学位级别：硕士

齿轮作为一种常用且十分重要的传动零件在各类机械设备中都得到广泛的使用,齿轮的质量对于整个设备来说至关重要,一旦机械设备采用了齿轮是残次品,在重载和应力过大的情况下极有可能导致齿轮的破坏,甚至引发整个机械设备的故障和报废,... 详细信息

齿轮作为一种常用且十分重要的传动零件在各类机械设备中都得到广泛的使用,齿轮的质量对于整个设备来说至关重要,一旦机械设备采用了齿轮是残次品,在重载和应力过大的情况下极有可能导致齿轮的破坏,甚至引发整个机械设备的故障和报废,严重时还会威胁操作人员的生命安全。因此检测齿轮的加工质量在整个齿轮制造过程中就显得尤其重要。传统的齿轮质检主要采用人工检测的方法,费时费力且检测水平难以保证。机器视觉检测是用机器来代替人眼做测量和判断,具有检测速度快,检测水平稳定等优点,因此机器视觉检测已经成为近年来一种较为热门的检测方法。本课题来源于基金项目：广东省科技厅工业高新技术攻关引导项目《模具零部件柔性制造技术研发及应用》2013B010102022。根据企业的实际要求,充分运用图像处理和机器视觉的理论知识对基于机器视觉齿轮表面缺陷检测技术的关键问题进行了研究,用OpenCV编写了齿轮缺陷的检测软件,用来取代传统的人工检测方式,促进机器视觉检测相关技术的进步。本文的研究内容主要有：论述了课题的研究意义,对比了当前缺陷检测手段。然后,简述了检测技术的研究现状,说明了课题的来源和研究目的,指出齿轮检测的关键技术。根据机器视觉检测技术与要求,介绍了检测系统的硬件选型和选择的软件开发环境,组建了缺陷检测系统平台。从齿轮缺陷检测类型出发,对需要检测缺陷的齿轮图像进行了图像预处理工作。用高斯滤波、中值滤波、Wiener滤波等滤波对齿轮图像进行了平滑和去噪声实验并分析结果,得出Wiener滤波对齿轮缺陷图像去噪效果最佳。在对齿轮图像进行边缘检测时,运用C anny边缘算子、Krisch边缘算子、LOG算子等不同算子进行了分割实验,对比不同算子的分割效果,决定选择LOG算子来对齿轮图像进行边缘的分割。最后,重点研究了缺陷的检测识别算法,对齿轮由于加工痕迹造成的干扰问题,使基于灰度的配准在齿轮缺陷的检测中的误判率居高不下的情况下,通过对齿轮缺陷进行LOG边缘检测发现有缺陷的齿轮图像的边缘与没有缺陷的齿轮图像的边缘是有很大差异的,因此,提出了利用齿轮边缘差异的对比,来实现齿轮缺陷的检测,选取了运用基于OpenCV中轮廓树匹配的概念来进行轮廓匹配的方法,使齿轮缺陷的检测问题得以解决,并用OpenCV进行编程予以实现。对齿轮中的,凹坑、崩角、缺齿、变形、粘粉缺陷进行了识别实验,验证了基于OpenCV中轮廓树匹配的方法能够对齿轮缺陷进行有效识别,对缺陷检测中遇到的实际问题的解决具有一定的指导性意义和启发,扩大了轮廓树匹配方法的适应范围。

关键词：机器视觉图像处理齿轮缺陷轮廓树匹配

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塑料齿轮的注塑成型工艺及主要缺陷

长沙航空职业技术学院学报 2010年第3期10卷 65-67页

作者：王静湖南兵器工业高级技工学校湖南益阳413000

本文阐述了小模数塑料齿轮的常用材料、注塑成型工艺及其模具结构,并分析了塑料齿轮在成型过程中容易产生的主要缺陷以及出现问题的原因,对从事塑料成型加工方面的技术人员或操作技工有一定的参考作用。

关键词：塑料齿轮成型工艺模具结构齿轮缺陷

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基于EMD解调方法的齿轮早期故障诊断

北京工业大学学报 2009年第7期35卷 876-881页

作者：高立新吴丽娟张建宇北京工业大学北京市先进制造技术重点实验室北京100124

为了提取早期数据的故障信息,对大型机电设备进行预知的故障诊断,针对某高线轧机近期发生的一次辊箱齿轮打齿故障,采用基于经验模式分解(empirical mode decomposition,简称EMD)技术和Hilbert包络解调分析相结合的方法,获得了早期裂纹... 详细信息

为了提取早期数据的故障信息,对大型机电设备进行预知的故障诊断,针对某高线轧机近期发生的一次辊箱齿轮打齿故障,采用基于经验模式分解(empirical mode decomposition,简称EMD)技术和Hilbert包络解调分析相结合的方法,获得了早期裂纹故障信息被清晰提取的结果.对机械早期故障振动信号的分析结果表明,基于EMD的分解技术加包络解调法能有效地提取机械故障振动信号的特征,利于提早发现故障隐患.

关键词：早期故障诊断齿轮缺陷 EMD方法 hilbert解调