轴承球表面缺陷的多光纤检测技术

成果简介： 轴承是机械工业中重要的基础零件。钢球作为球轴承的滚动体，其质量优劣对轴承的运动精度、寿命、性能等起到决定性作用。其中，钢球表面缺陷对钢球质量的影响尤为明显。加工后的部分钢球表面会存在麻点、斑点、烧伤、擦痕、凹坑等缺陷。这些表面缺陷使球轴承在旋转运动时产生大的噪声和振动，是制约球轴承质量提高的关键因素。本成果以反射式强度型光纤传感器工作特性为基础，开发了钢球表面缺陷的自动检测技术，并开发出具有自主知识产权的钢球外观检测仪。

技术特点： 1. 运用光纤检测不仅可以检测不同直径的球，而且还能检验不同材料的球（包括非金属和金属球），使用范围广； 2. 从横向表面和纵向切面多角度、多参数评价缺陷，最小能检验出25μm的微小缺陷，比以前的缺陷检测精度提高了一个数量级，并可以确定缺陷的空间大小对缺陷进行初步分类； 3. 激光的检测速度、PIN二极管响应速度，以及DSP的处理速度都是目前同类产品或同类技术中速度最高的，可以实现每一粒球的处理时间低至0.3-0.4秒，即每小时可以检测16000-20000粒φ4-φ8的轴承球，达到轴承球表面缺陷检测速度的最高水平； 4. 由于引进光纤传感技术，简化了散射技术光学仪器复杂的结构，对比当前研究的涡电流检测的复杂设备和机器视觉采用的高速相机，光纤传感技术成本可以做到最低； 5. 通过轴承球表面缺陷多因素补偿机理的研究，利用比值法以及比值曲线拟合可以有效消除对光源波动、曲率半径及表面与传感器间夹角等因素的影响；同时光纤不受电磁场的干涉、电动机转动以及电源故障等因素的影响。

生产条件及市场预测： 本成果研究基于光纤传感器对轴承球表面质量进行测量，充分发挥光纤传感器高精度、非接触测量的优势，对测量表面没有作用力，对于纤细的探针不会造成弯曲变形，解决了我国在钢球表面质量检测方面自动化程度低、效率低的瓶颈。

成果简介

轴承是机械工业中重要的基础零件，钢球作为球轴承的滚动体，它的质量优劣最轴承的运动精度、寿命、性能等起到决定性作用，其中钢球表面缺陷对钢球质量的影响尤为明显，加工后的部分钢球表面会存在麻点、斑点、烧伤、擦痕、凹坑等缺陷，这些表面缺陷使球轴承在旋转运动时产生大的噪声和振动，是制约球轴承质量提高的关键因素。本成果以反射式强度型光纤传感器工作特性为基础，开发了钢球表面缺陷的自动检测技术，并开发出具有自主知识产权的钢球外观检测仪。

技术特点

（1）运用光纤检测不仅可以检测不同直径的球，而且还能检验不同材料的球（包括非金属和金属球），使用范围广；

（2）从横向表面和纵向切面多角度、多参数评价缺陷，最小能检验出25μm的微小缺陷，比以前的缺陷检测精度提高了一个数量级，并可以确定缺陷的空间大小对缺陷进行初步分类；

（3）激光的检测速度，PIN二极管响应速度，以及DSP的处理速度都是目前同类产品或同类技术中速度最高的，可以实现每一粒球的处理时间低至0.3-0.4s，即每小时可以检测16000-20000粒φ4-φ8的轴承球，达到轴承球表面缺陷检测速度的最高水平；

（4）由于引进光纤传感技术，简化了散射技术光学仪器复杂的结构，对比当前研究的涡电流检测的复杂设备和机器视觉采用的高速相机，光纤传感技术成本可以做到最低；

（5）通过轴承球表面缺陷多因素补偿机理的研究，利用比值法以及比值曲线拟合可以有效消除对光源波动、曲率半径及表面与传感器间夹角等因素的影响；同时光纤不受电磁场的干涉、电动机转动以及电源故障等因素的影响。

生产条件及市场预测

本成果研究基于光纤传感器对轴承球表面质量进行测量，充分发挥光纤传感器高精度、非接触测量的优势，对测量表面没有作用力，对于纤细的探针不会造成弯曲变形，解决了我国在钢球表面质量检测方面自动化程度低，效率低的瓶颈。