轴承零件在制造过程中，要经过锻造、碾扩、冲孔、车削、磨削、热处理等多道工序，可能出现各种缺陷。当前，国内轴承套圈表面缺陷检测多用人工目检的方式，受主观因素影响大，质检不合格率、退货率比较高，但真正针对这一细微领域的研究少之又少。

  近日，江苏师范大学机电工程学院学生科创团队在专业教师何贞志副教授指导下推出了一款专门针对轴承套圈表面缺陷的机器视觉检测设备，有效解决了困扰行业界多年的技术难题，可实现轴承套圈的全表面（包括套圈端面、滚珠沟道曲面，360°周向曲面等复杂表面）的缺陷检测，缺陷检测算法准确率超过95%，有效降低了行业生产成本。

  行业“小问题”撑起研究“大课题”

  “没想到，这套设备太好用了！以往都是目检，我们投入了大量的人力成本，但还是有不少质量不合格的产品，现如今这台机器一开动，检测一个轴承只需1.5秒，我们厂一年就省下来50万元的人力成本！”不久前，在江苏省邳州市助力轴承厂车间，该厂技术部总监刘保中对学生团队的这一发明连连竖起大拇指。

  2020年7月，江苏师范大学机电工程学院学生科创团队赴邳州助力轴承有限公司生产车间学习交流，当地企业在轴承套圈表面缺陷检测技术方面遇到的难题激发了团队学生的研究兴趣。返校后，团队成员立即将研究轴承缺陷检测的想法告诉了何贞志。

  “现阶段轴承生产的自动化水平虽然有了大幅度提升，但是套圈表面缺陷检测的自动化水平仍然很低，这正是行业的痛点问题之一，若能把这一看似微不足道的小问题研究好，对于青年大学生而言同样大有作为。”听完学生们的想法，何贞志十分赞成。

  为了提升研究的科学性和实用性，团队进一步调研走访了省内多家轴承生产企业，均发现了轴承目检效率低下的问题。由于轴承套圈是个环形零件，圆弧沟道面光滑、易反光，成像困难，缺陷检测是机器视觉四大应用领域中难度最大的一个，目前很多机器视觉企业均未涉足。经过一番专业论证，团队决定采用基于机器视觉系统代替人眼做出测量和判断来研发一款自动化检测设备。

  “几乎所有企业都觉得我们这项研究很有应用价值，但都不看好，因为这是困扰行业二十多年的难题。”项目负责人、江苏师范大学机电工程学院本科生仝子悦说。

  “产学研用”深度融合激发青年使命担当

  经过大量的现场观摩和实地调研，大学生们详细梳理了目前轴承企业常用的人工目检法、漏磁检测法等存在的弊端，在专业老师的指导下提出了精密轴承高速、高精、非接触检测“全表面缺陷检测”的目标。

  然而，研发过程面临重重困难，想要研发这套检测设备，需要涉及到机械结构设计、自动运动控制、图像采集与分析处理算法、上位机软件开发等方面的专业知识。为此，团队成员以“啃骨头”精神破解难题，从研讨设计方案到系统模型开发，从第一代样机安装调试到2.0版升级产出，经过9个月的研究、10余次的优化，团队已基本实现轴承套圈在线、高速、非接触缺陷检测，开发了具有自主知识产权的“基于机器视觉的轴承套圈全表面缺陷检测设备”。目前，已提出发明专利申请1项，授权实用新型专利1项，软件著作权6项，其中4项已授权。

  “与人工目检方式相比，原来检测10000套轴承套圈需要4名熟练工人相互配合连续工作约4小时完成，存在漏检和误检，废品率约3％。，退货率约0.1％。。使用这台设备废品率降低至小于1％。，且可以做到零退货率。与其他检测方法相比，其检测效率和准确率更高，有效提高了企业的生产效率和自动化程度。”何贞志说。

  去年6月，团队研发的轴承套圈表面缺陷检测设备顺利通过徐州市质量技术监督综合检验检测中心的检测，表明该设备对复杂零件全表面质量检测具有重要意义，具有一定的应用价值和推广前景。目前，设备已在苏州、徐州地区轴承生产企业投入试用，收效明显。

  为了进一步实现“产学研用”深度融合，该学生科创团队已注册成立公司，后续研发计划将延伸至芯片引脚缺陷、字符缺陷、PCB板焊接质量、精密零件尺寸的参数测量等机器视觉检测领域。“面对中国制造2025这一国家行动纲领，我们的青年大学生主动服务产业需求，把企业生产的小事情当成大问题去研究，啃别人不想啃、不愿啃的‘硬骨头’，真正彰显了当代青年学子的使命担当。”对此，江苏师范大学机电工程学院党委书记何莉娜表示。吴向裕 文/图