37山东工业技术2023年第2期(总第310期）钢球表面缺陷检测用双光路光源稳定控制技术研究（济南大学机械工程学院，山东济南250024）高东东，李国平，陈浩，李猛[摘要]半导体激光器作为光源产生器件进行钢球表面缺陷检测时，由于其自身的材质和结构，输出光功率受注入电流和温度变化的影响很大，光源很容易产生波动，这对检测结果产生了较大的干扰，影响钢球表面缺陷检测的准确率。本文设计了一种用于钢球表面质量检测的小功率半导体激光器功率稳定系统。通过上位机对单片机烧录程序实现对半导体激光器发光功率的自动控制，系统设计有光功率反馈模块、温度控制模块和光隔离模块，可以有效的消除电流浪涌现象、温度变化和反射光干扰等因素对激光器输出功率的影响，保证激光器发出恒定功率的稳定光。最后对1310nm的激光器进行了测试，该系统将光功率的不稳定度从9.37%降低到1.42%，为后续的钢球表面缺陷检测奠定了良好的基础。[关键词]钢球表面缺陷检测；半导体激光器；反馈控制；温度控制[中图分类号]TN249[文献标识码]A[文章编号]1006-7523（2023）02-0037-06DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2023.02.006[收稿日期]2022-09-13[作者简介]高东东（1998—），男，济南大学机械工程学院，硕士研究生；李国平（1971—），男，博士，济南大学机械工程学院，教授，硕士生导师；陈浩（1998—），男，济南大学机械工程学院，硕士研究生；李猛（1998—），男，济南大学机械工程学院，硕士研究生。引言缺陷钢球在受力情况恶劣的情况下，极易产生疲劳破坏，使得轴承的实际工作时间低于其基本额定寿命，造成轴承失效，严重情况下甚至会引起安全事故。在轴承失效的众多因素当中，钢球表面的缺陷是最重要的因素[1]。钢球表面缺陷分为斑点、麻点、擦痕、划条、凹坑五类缺陷，另外，在对成品滚动轴承关键零件钢球的检查中，工作表面粗糙度、显微组织、碳化物网状这三类缺陷也被作为检查项目。为减少缺陷钢球的产生，不仅要改进钢球制造工艺，引进先进的生产设备，而且必须要对钢球进行表面质量检测[2]。而在众多钢球缺陷检测方法中[3]，光电检测法结构简单、检测速度快、可检测多种缺陷，具有其他方法无可比拟的优势，其中，高质量的光源是保证检测准确的必要条件[4]。反射强度法[5]检测钢球表面缺陷时，通常选用半导体激光器作为光源产生器件，为保证检测的准确性，需对光源的功率和波长进行稳定控制。赵斌等[6]等结合PID控制电路和单臂电桥设计出了一种激光器温度控制...
