بخشی از مقاله
چکیده
پردازشتصویر نقش اساسی در پیشرفت فناوری دارد و به کارگیری آن در حوزه صنعت گرهگشای مشکلات زیادی بوده است.چرخدندهها نیز از مهمترین وسایل انتقال قدرت و حرکت هستند که نقشی کلیدی را ایفا میکنند. دقت کار در ساخت، تشخیص عیوب در ساخت و پس از به کارگیری آنها و تشخیص درگیری صحیحشان که منتج به بهره گیری بهینه از آنها خواهد شد، از جمله مواردی است که می توان به کمک پردازشتصویر به مطالعه آنها پرداخت. در این مقاله با بهرهگیری از نرمافزار متلب به بررسی و تشخیص آسیب دیدگی چرخدندهها پرداخته شد و نتایج حاصل از مراحل مختلف پردازش تصاویر نشان دادند، این روش در مقایسه با روشهای قبلی برای تشخیص خرابی ها در چرخ دنده، غیرمخرب و با دقت بالا است و می تواند جایگاه ویژه ای در اتوماسیون شدن استاندارد و بازرسی صنعتی ایفا نماید.
مقدمه
کنترل کیفیت یک محصول در مراحل تولید و کاربرد آن از اهمیت خاصی برخوردار است.بروز هرگونه عیب در سیستمهای مکانیکی در صورت عدم شناسایی و رفع آن، باعث ایجاد سروصدا و ارتعاشات ناخواسته می شود و گسترش این عیوب ممکن است منجر به از کار افتادن سیستم و به بارآمدن زیانهای متعدد گردد.بنابراین به کارگیری تکنیکهای قابلاعتماد و کارآمدی چون پردازشتصویر در توصیف وضعیت سیستم و تشخیص زودهنگام نشانه های خرابی از اهمیت زیادی برخوردار است.
تعداد زیادی از تکنیک ها وجود دارند که برای مانیتورکردن وضعیت ماشین ها در صنعت کنونی دنیا مورد استفاده قرار میگیرند روشهایی که خطای انسانی را تا میزان زیادی کاهش می دهد. نظر به اهمیتهای متعددی که چرخدندهها در حوزه صنعتدارند، لازم است تا دقت و کیفیت لازم در ساخت آنها لحاظ گردد به گونه ای که خطاهای دستگاههای تولید به حداقل میزان ممکن برسد. به عنوان نمونه می توان گفت: با توجه به اینکه اصل اولیه کار چرخدندهها موضوع درگیری و اتصال از طریق دندانهها می باشد.
لذا وجود هر نوع از خطای جزئی در طراحی و ساخت دندانهها موجب می شود تاروند کار سیستم های مجهز به چرخدندهها مختل گردد. پردازشتصویر از از علوم جدیدی است که در دهههای اخیر با پیشرفت قابلتوجه به کمک صنعت نیز شتافته تا جهش بزرگی را در صنعت ایجاد کند.شاید از مهمترین دلایل ورود این علم به صنعت و پررنگ تر شدن آن قابلیت دیدن و اندازهگیری عیوب و آسیبهایی است که شناسایی یا اندازهگیری آنها با چشم غیرمسلح غیرممکن است - لویس، - . - 1380رابینسون و همکاران، - 1995 به بررسی و اندازهگیریدقت قابل دسترسی برای کنترل اینولوت با استفاده از دوربینهای ویدیویی ارزانقیمت و به کمک یک نرم افزار پردازش تصویر پرداختند. - برادران توتونچی، - 1390 با بکارگیری نرم افزار لب ویو در پردازشتصویر چرخدندهها گزارش دادند؛ مقایسه نتایج خروجی از اندازه گیری با روش پیشنهادی با مقادیر بدست آمده از اندازه گیری با CGMMنشان داد که تکنیک پردازشتصویر می تواند دقت قابل قبولی را در این بخش ارائه نماید.
مبانی تئوریک
شکست دندانه چرخ دنده، شکستی است که در آن تمام یا قسمت قابل توجهی از یک دندانه بر اثر بارگذاری بیش از حد، ضربه یا اغلب بر اثر تنش های خمشی مکرری که بیش از مقدار حد دوام ماده چرخ دنده است، از چرخ دنده جدا می شود. این نوع از شکست حاصل خستگی خمشی دندانه تحت بار خمشی وارد بر آن می باشد.
سایش و شکست چرخدندهها
انجمن چرخ دنده سازان آمریکا - AGMA - خستگیهای چرخ دنده را به پنج دسته کلی تقسیم می نماید: سایش - - wear، خستگی سطحی، تغییر شکل پلاستیک - - plastic flow، شکست دندانه، شکستهای خستگی که دو یا چند عامل فوق را با هم دارند.یک چرخدنده که در سرعت بالا کار می کند ممکن است برای ماهها دارای ارتعاش قابل قبولی باشد اما ناگهان علائم ارتعاش با دامنه بالا پدیدار می شود - Darle،. - 1993 تحقیقات دقیق روشن می کند در مدتی که چرخ دنده کار می کرده دندانهها دچار سایش شدهاند .
در نتیجه فاصله بین دندانهها افزایش یافته که همین عامل باعث افزایش دامنه ارتعاش چرخ دنده شده است. پس مشکل اصلی سایش دندانهها است نه ارتعاش و ارتعاش باید به عنوان یک عامل ثانویه در نظر گرفته شود. نکته مهم دیگری که باید در نظر گرفته شود این است که گاهی طراحی چرخدنده صحیح است ولی چرخ دنده بر اثر رفتار سایر قطعاتی که در مجموعه چرخدندهای شرکت دارند یا سایر عوامل - محیط، خطای نصب و استقرار و - … دچار خستگی ناخواسته می شود.
روش تحقیق
برای دستیابی به هدف، محیط لازم برای تصویربرداری درآزمایشگاه ابزار و اندازه گیری به کمک یک دوربین SONY DSC مدل - - DSLR-200با پایه ثابت به عنوان حس گر بینایی وچهارعدد لامپ هالوژن - برای ایجاد نور مناسب وحذف نورهایی که ممکن بود باعث ایجاد سایه در تصاویر گردد - و دو محفظه آلومینیومی به عنوان محیط داخلی تصویربرداری برای جلوگیری از عدم تاثیر نور محیط در تصاویر فراهم شد..دوربین در بالای محفظه، وسط لامپ ها تعبیه و از چرخدندههای انتخاب شده تصاویری در راستای طولی بصورت رنگی RGB گرفته شد.تصاویر رنگی که بصورت دیجیتالی هستند پس از گرفته شدن توسط دوربین، از طریق کابلUSB به لپتاپ انتقال می یابند.
برای ایجاد تصویر با کنتراست بالا و همچنین ایجاد تفکیک-پذیری بالایی بین مرز جسم و محیط اطراف، مناسبترین روش نورپردازی از نوع نورپردازی از همه جوانب قطعه انتخاب گردید. قبل از انجام کار تصویربرداری سطح چرخدندهها از وجود هر گونه آلودگی کارگاهی تمیز گردید تا تاثیر مخربی در تصاویر خروجی دوربین نداشته باشد.تنظیمات دوربین از حالت اتوماتیک خارج و بر روی تنظیمات دستی قراردادهشد. همچنین از تنظیمات یکسانی در استحصال تمامی تصاویر استفاده شد. - ماتریس تصویردرابعاد - - 3872×2176pixضمن اینکه مقدار عددی برای هر پیکسل در تصاویر رنگی که از سه لایه برای رنگ قرمز - - R،سبز - - G،آبی - - Bتشکیل یافته اند از میزان صفر - سیاه - تا - 255سفید - می باشد.
از مجموعه همه تصاویر گرفته شده، تصاویرمناسب در نرمافزارمتلب فراخوانی شدند.هر تصویر شامل شی به عنوان چرخدنده و زمینه آن است که لازم است برای کار بر روی تصاویر شی از تصویر زمینه خود جدا گردد. در نرمافزار-متلب این کار بصورت قطعهبندی و با روش آستانهگیری صورت می پذیرد. در انتخاب تصاویر وضوح مناسب آنها مدنظر بوده است.در مرحله پیشپردازش، به منظور کاهش حجم کار بر روی تصاویر و کم کردن میزان خطای ممکن در پردازشتصاویر، تصاویر در ابعاد مشخص برش زده شدند و حواشی آنها حذف گردید، در ادامه تصاویر در محیط نرم افزار متلب پردازش شدند.
یافته ها
با توجه به تصویر نگاتیو می توان نقاطی آسیب دیده را که بر سطح نرمال چرخدنده قرار گرفته اند راتشخیص داد، نقاط شامل برجستگی سطح آن در شکل نمایان شده است - -1الف - با توجه به تصویر آنچه که به صورت مشخص استنباط می شود این است که در مرحله اول با نگاتیوکردن تصویر برجستگیهای سطحی چرخدنده و سطح دندهها مشخص میشود.کندگی سطح که در اثر کار زیاد و وارد شدن نیروی بیشینه ایجاد شده قابل شناسایی است.به کمک تابع خطی آسیب های سطح چرخدنده در تصویر - -1ب - به صورت نمونه مشخص است.این تابع به صورت محاوره ای یک ماسک دودویی برای ناحیه انتخاب شده فراهم می آورد و منجر به شناسایی سطحهای آسیب دیده می شود.به گونهای که در تصاویر بارز است، نقاط کندهشده املاًک واضح هستند. شکل -1 الف-ب-ج - از راست به چپ - خروجی پردازش و تصویر اولیه
