【摘要】：隨著工業(yè)自動化的不斷推進,汽車、醫(yī)療、消費等行業(yè)對產(chǎn)品質量提出了新的要求。軸類工件作為各行業(yè)產(chǎn)品的核心部件,其加工精度直接影響自動化機械設備的運行狀態(tài)和使用壽命,特別是在精密儀器中,軸的尺寸精度要求往往達到微米級。由于我國在軸類工件精密測量方面仍然存在明顯不足,因此加劇了我國企業(yè)對國外技術的依賴,尤其在角點和R角定位方法方面與國外差距甚遠,因此,深入研究角點和R角定位方法具有重要意義。針對軸類工件表面毛刺、油污等附著物對視覺測量中角點檢測的干擾問題,提出一種基于曲率與灰度復合的角點亞像素定位方法。該方法對圖像感興趣區(qū)域(Region of Interest,ROI)進行形態(tài)學和雙邊濾波等預處理,消除毛刺和部分油污等附著物;根據(jù)曲率特性檢測候選角點,利用角點處曲率角的多尺度不變性進行偽角點的預篩選,利用以角點為圓心的圓形窗口內灰度信息進一步排除偽角點,實現(xiàn)角點粗定位;根據(jù)粗定位角點和區(qū)域端點的連線,對原始圖像的邊緣點進行篩選,并對篩選后的邊緣點進行最小二乘直線擬合,實現(xiàn)角點精準定位。實驗表明,該方法有效克服了軸類工件表面附著物對角點檢測的干擾問題,且角點定位算法的重復性達到0.005mm,準確度達到0.004mm。針對輪廓附著物對視覺測量中R角檢測的干擾以及短圓弧擬合不穩(wěn)定的問題,提出一種基于Snake模型和迭代極性轉換回歸(Polarity Transformation Regression,PTR)結合的圓弧擬合方法。首先對圖像感興趣區(qū)域進行預處理;利用Canny算子進行邊緣提取,實現(xiàn)邊緣的初定位;然后通過Snake模型對邊緣進行優(yōu)化;采用Zernike正交矩獲取亞像素級邊緣點;最后通過迭代PTR算法實現(xiàn)R角中心的精確定位。實驗表明,該方法有效克服了軸類工件表面附著物對R角檢測的干擾問題,提高了R角定位算法的重復性和準確度,其定位精確度達到0.005mm,準確度達到0.0034mm;半徑擬合精確度為0.002mm,準確度為0.006mm。為驗證測量系統(tǒng)的綜合性能,利用線陣相機、遠心鏡頭、和平行背光搭建軸類工件視覺檢測系統(tǒng),對多個電機軸的多個檢測項進行測試分析,從靜態(tài)和取放兩種條件下獲取待測件圖像,統(tǒng)計靜態(tài)圖像結果的極值計算出系統(tǒng)測量精確度,統(tǒng)計取放圖像結果與真實值的誤差最大值計算出系統(tǒng)測量準確度,最后對比實驗結果,分析其綜合測量精確度、準確度以及誤差因素。實驗表明,軸類測量系統(tǒng)的平面尺寸測量的精確度達到0.007mm,準確度達到0.05mm,滿足客戶的檢測要求。
【學位授予單位】：江南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP391.41;TH133.2
【圖文】：

江南大學碩士學位論文利 Vici Vision 公司、瑞士 Sylvac 公司、德國 Hommel 等公司提供[5]。這些老牌的自動測量系統(tǒng)商不斷革新自己的技術，不斷地推出各類先進的軸類光學自動測量系統(tǒng)。意大利 Vici Vision 公司有著 37 年的光學測量機的研發(fā)經(jīng)驗，其產(chǎn)品可直接用于生產(chǎn)車間，操作簡單。該公司生產(chǎn)的軸類測量儀的種類繁多，如 MTLX5，其外觀如圖 1所示，應用于測量牙科移植物部、生物醫(yī)學部件、手表部件、細小機械零部件的測量MTL300/500Evo、MTL850/1250Ergon、MTL500/850/1250X-Stream 等光學軸類測量儀應用于凸輪軸測量、曲軸測量、傳動軸測量、半軸測量、驅動軸測量、渦輪葉片測量、電機軸測量、液壓軸和活塞測量。該公司研發(fā)的測量系統(tǒng)根據(jù)輪廓投影原理進行檢測，其測量項目包括直徑、半徑、長度、角度、點到線或點到點距離、對稱度、平行度、垂直度、螺紋等尺寸測量；也包括旋轉直徑、圓角、同軸度、同心度、圓柱度[6]等形位公差測量。由于該系統(tǒng)是多項檢測系統(tǒng)，全部檢測項的測量在幾秒至幾十秒內完成，是節(jié)約時間和勞動力的有效工具，且避免人工測量的主觀性。此測量儀的各方面已達到行業(yè)領先水平，一致被認為是增加產(chǎn)量，提高生產(chǎn)效率，減少次品的最好途徑。

圖 1-2 SYLVAC SCAN 52 光學軸類掃描儀 圖 1-3 測量原理圖德國 Hommel 公司生產(chǎn)的軸類工件綜合測量儀，其影像系統(tǒng)包括至少一個高分辨CD 傳感器，半導體 LED 照明光源以及高質量遠心鏡頭，其設備如圖 1-4 所示，它光電陰影成像原理全自動探測待測量工件。Hommel 光學軸類測量儀[7]產(chǎn)品種類豐富用戶提供了眾多測量和分析的可能，也可以根據(jù)用戶需求給予靜態(tài)、傾斜或動態(tài)測量能按需集成到生產(chǎn)線上用于自動測量。該公司生產(chǎn)的軸類工件綜合測量儀在軟件架面設計合理，不僅擁有美觀的界面并且操作方便，具有多種功能方便不同的用戶使用且對新推出的版本的測量軟件進行了優(yōu)化，使測量儀不斷滿足用戶的需求。

圖 1-2 SYLVAC SCAN 52 光學軸類掃描儀 圖 1-3 測量原理圖德國 Hommel 公司生產(chǎn)的軸類工件綜合測量儀，其影像系統(tǒng)包括至少一個高分辨CD 傳感器，半導體 LED 照明光源以及高質量遠心鏡頭，其設備如圖 1-4 所示，它光電陰影成像原理全自動探測待測量工件。Hommel 光學軸類測量儀[7]產(chǎn)品種類豐富用戶提供了眾多測量和分析的可能，也可以根據(jù)用戶需求給予靜態(tài)、傾斜或動態(tài)測量能按需集成到生產(chǎn)線上用于自動測量。該公司生產(chǎn)的軸類工件綜合測量儀在軟件架面設計合理，不僅擁有美觀的界面并且操作方便，具有多種功能方便不同的用戶使用且對新推出的版本的測量軟件進行了優(yōu)化，使測量儀不斷滿足用戶的需求。

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本文編號：2805592