論機械加工零件表面紋理缺陷的檢測

任志新

（齊齊哈爾工程學院，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

論機械加工零件表面紋理缺陷的檢測

任志新

（齊齊哈爾工程學院，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

機械加工零件的質量成為衡量企業發展水平的重要指標。但是在實際的機械加工零件表面紋理缺陷檢測中仍然存在很多的問題，因此本文先詳細分析了機械加工零件表面產生紋理缺陷的原因，然后從4個方面提出了如何進行機械加工零件的檢測，以提高企業的核心競爭力。

機械加工；零件表面；紋理缺陷；檢測

機械加工零件表面的紋理缺陷檢測技術是保證工業產品質量的重要手段。由于機械加工零件在實際的加工中經常會產生一些無法用肉眼觀察到的缺陷。因此，為了保證機械加工零件的優良性能，企業應該采取科學、合理的措施，加強機械加工零件表面的缺陷檢測。這樣才能提高企業的生產效率，提高企業的經濟效益，從而促進企業的長久發展。

一、機械加工零件表面出現紋理缺陷的原因

1.加工程序煩瑣

機械零件需要經過多道程序的加工才能流入市場。在這些復雜的加工過程中，難免會有一些加工難點，給零件的表面造成紋理缺陷。并且，機械零件在每道程序中都會運用不同操作手法以及不同操作工具，從而會使機械零件產生不同樣式的表面缺陷。

2.外在因素

機械零件的質量不僅會受到刀具的影響，還會受到零件材料的影響，產生刀具和零件的雙重損傷，甚至是拋光等問題。除此之外，造成機械加工零件表面紋理缺陷的原因還包括人為操作因素、技術因素等其他外在因素。因此，企業應該采取科學、合理的措施來避免或者檢測這些紋理缺陷，以提高機械加工零件的質量。

3.加工技術落后

由于資金的限制，很多企業在進行機械零件加工時，并沒有采用最新的設備和最先進的技術，以至于產生紋理缺陷現象。另外，由于企業缺乏專業的加工人才，使得加工操作不規范。這也是造成機械加工零件表面紋理缺陷的一個原因。

二、機械加工零件的檢測方法

1.圖像識別

機械加工零件表面的紋理缺陷會影響到機械加工零件的使用，因此，企業應該對機械加工零件進行檢測、分析，然后再提出具體的整改措施，這樣才能降低企業的投資成本，保證機械加工零件的質量。一般企業在進行機械加工零件表現紋理缺陷檢測時，需要利用計算機技術進行檢測、分析。而圖像識別是機械加工零件檢測的第一步驟。只有經過詳細的圖像分析，才能得知機械加工零件表面的紋理缺陷是否存在。而且圖像檢測也是當前應用比較廣泛的檢測方法之一。

圖像檢測的具體過程是檢驗者先對機械加工零件進行濾波處理，然后再進行機械加工零件表面背景圖像的分析和識別。這種方法的優點在于能夠提高機械加工零件缺陷紋理的辨識度，降低背景圖像對缺陷紋理圖像檢測的影響，從而提高機械加工零件表面紋理缺陷檢測工作的效率。如有的紋理缺陷檢測系統在檢測過程中主要就是采用熒光光源系統、顯微鏡、CDD攝像機將機械加工零件表面的紋理圖像采集到計算機上，之后就通過FFT方法來計算頻譜圖像。然后，就是利用濾波器增強背景圖像和紋理表面缺陷圖像的紋理，再然后利用IFFT將背景圖像和機械加工零件表面紋理圖像還原成可觀察的計算機圖形。最后利用計算方法和圖像分割技術實現背景圖像和機械加工零件表面紋理圖像的分離。在檢測過程中之所以會用到濾波器是為了減少噪音對紋理檢測的影響，提高背景圖像和紋理圖像的清晰度，以方便工作人員進行分析。而之所以用到傅里葉轉換方法是因為傅里葉變換能夠實現信號的分析，從而得知信號的成分，信號成分則可以用正弦波、方波等方式來表示，這樣利于分析和計算。

2.機械加工零件表面紋理特征分析

機械零件在加工的過程中，難免會因為磨削、咆哮等工藝產生各種紋理缺陷，在圖像檢測的過程中，就可以利用傅里葉變換進行圖像分析。一般機械加工零件表面的紋理缺陷都是屬于垂直方向上的，同時這個地方的像素頻譜幅值就會很大。并且傅里葉變化是一種線性轉換，會將所有的圖像信息反映到背景領域中。當機械加工零件表面的方向屬性被集中反映在頻譜圖像上后，如果采用頻域濾波器進行頻譜能量的抑波，就會降低方向屬性上的紋理特征，而使機械加工零件表面的紋理缺陷圖像的識別系數增大，便于工作人員進行分析和分類。

為了方便后續的提取工作，在機械零件加工表面紋理缺陷的分析中，工作人員如果從機械加工零件表面的紋理方面來考慮，一般會出現兩種情況：一是機械加工零件的紋理缺陷方向與實際在加工中產生的原有紋理圖案是不相同的；二是缺陷紋理圖像在頻域范圍內的分布比較均勻，但其方向性比較弱。而如果工作從缺陷紋理角度來觀察，就需要工作人員通過濾波器過濾掉主紋理方向的頻譜，之所以這樣做是因為缺陷紋理的頻譜能力并沒有主紋理方向的頻譜能量強。

3.紋理提取

經過濾波器的過濾之后，主紋理方向上的缺陷就會被掩蓋，使得缺陷紋理的圖像更加清晰。在這之后，需要工作人員利用閾值分割法將主紋理和缺陷紋理分離開來。所謂閾值分割法是指把圖像的像素點分為不同的種類。假設原始圖像是f（x，y）的函數圖像，然后按照某種原則在函數中找到特征值，并以此為分界線，將圖像分割成很多個小部分。閾值分割法的優點在于簡單、穩定，且適用于目標和背景的灰度級差別比較大的圖像。因此，閾值分割法被廣泛應用在圖像分割中。雖然利用閾值分割法會實現主紋理圖像和缺陷圖像的分離，但是因噪聲產生的噪波點也留在圖像中，影響缺陷紋理圖像的分析。因此，在利用閾值分割法進行圖像的分割之后，還需要利用開運算以消除噪波點，從而減少缺陷紋理圖像的分析障礙。所謂開運算是指利用形態學進行圖像處理，先腐蝕、后膨脹，其主要作用是能夠使圖像的邊界更加平滑，消除一些突刺，保持圖像面積大小不變。其中腐蝕是指消除邊界點，使邊界向中心方向收縮，這樣能消除一些小型的圖像。膨脹是指通過合并物體與物體能夠接觸到的所有背景點，實現圖像邊界向外擴張，其主要作用是能夠填充一些圖像中的空格。這樣經過開運算之后就會消除噪聲點，更重要的是通過開運算還能夠提供圖像分割的精確度，從而提高紋理缺陷檢測的工作質量。

當然，通過分析不難發現，其實整個提取過程最主要的是區分噪聲點和紋理缺陷點。在實際的加工過程中，因為噪聲點的分布與缺陷紋理的分布特征十分相似，所以經常會出現噪聲點和紋理缺陷點的互相干擾。這也就是工作人員在實際的檢測過程中，利用開運算的原因。在整個圖像提取的過程中，除了使用先進的圖形分割和圖像計算方法外，還需要利用二階統計法進行度量。這樣在完成這個機械加工零件缺陷紋理圖像的提取之后，工作人員就可以仔細整理數據，并進行分析來確定圖像的性質，并提出一些可行性的改善措施，從而提高機械加工零件的質量，提高企業的經濟效益。

4.結果分析

很多檢測人員為了驗證紋理缺陷檢測方的效果，經常會采用對比法對主紋理圖像和紋理缺陷圖像進行測試分析。一般機械零件在經過加工之后會產生兩種紋理缺陷：一是因為機械零件經過磨削等工藝而產生的一種主紋理自然變形的紋理缺陷；二是不同類型紋理重復的紋理缺陷。總之，機械加工零件的紋理缺陷圖像是無法確定，其圖像大小、分布規則等都是隨機可變的。

在完成圖像的提取和檢測之后，還需要對最后的數據進行分析。首先是要根據機械加工零件表面的紋理缺陷特點，并利用共生矩陣，計算出紋理特征向量。所謂共生矩陣是指通過統計圖像上每個像素的灰度值，形成每個像素之間都處在同等距離值的統計表，這個統計表被稱為共生矩陣。然后在保持圖像數據信息穩定的基礎上進行數據的統計和處理，從而分析出缺陷紋理產生的原因。最后，就是需要工作人員根據產生的原因提出具體的處理措施，以減少機械加工零件紋理缺陷現象的產生，提高機械加工零件的生產效率。在整個檢測過程中，最主要的是計算。因此，檢測人員在檢測過程中應該保持數據的正確性，這樣才會不影響最終的檢測結果。總之，隨著現代化工業生產的日益變革，機械零件的質量逐漸成為企業生產的重點內容。所以企業應該重視機械零件的加工質量，以提高企業的競爭力。眾所周知，在現代化社會中，機械被應用在各個行業之中，如果機械零件質量不合格，不僅會影響機器的使用質量，還會影響企業的穩定發展。但是機械零件在加工過程中，又不可避免地會產生紋理缺陷的現象。所以企業更應重視紋理缺陷的檢測，以提高機械加工零件的質量。這不僅是我國工業生產發展的必然結果，也是我國市場經濟不斷變革的客觀需求。

結語

綜上所述，機械加工零件表面的紋理缺陷檢測是提高機械零件加工質量的重要手段，是機械零件加工的重要環節。因此，企業應該采用先進的、科學的檢測方法進行機械加工零件表面紋理缺陷的檢測，以降低企業的投資成本，提高企業的生產效率，從而提高企業的經濟效益。尤其是在市場經濟體制下，加強機械加工零件表現紋理缺陷的檢測還能提高企業的核心競爭力，促進企業的長久發展，從而促進我國工業行業的發展。

［1］黎明，馬聰，楊小芹.機械加工零件表面紋理缺陷檢測［J］.中國圖象圖形學報，2004（3）：64-68.

［2］韓嘯.機械加工零件表面紋理缺陷檢測［J］.科技創新與應用，2014（32）：131.

［3］張明華.機械加工零件表面紋理缺陷檢測分析［J］.科技傳播，2014（21）：105+114.

TG806

A