【摘要】：隨著科技的發(fā)展,以微小孔為特征的精密工件在生產(chǎn)和生活中的各個領(lǐng)域都得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用,發(fā)揮著舉足輕重的作用,微小化已經(jīng)成為現(xiàn)代化裝備發(fā)展的發(fā)展趨勢。但是小孔徑工件的表面缺陷檢測卻十分困難,尤其是工件內(nèi)壁的檢測方法,因?yàn)闇y量空間小、光照環(huán)境差等原因,一直以來都是一個難題。實(shí)現(xiàn)對小孔徑微深孔工件的高精度檢測方法的研究,對該領(lǐng)域精密測量技術(shù)的發(fā)展有重大意義。本文分析了微小孔徑工件檢測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀,提出了一種基于光學(xué)反射的內(nèi)壁視覺檢測方法。該方法將特制的復(fù)合反射鏡放置在工件內(nèi)腔,在光源充分照明的條件下,將內(nèi)壁的圖像反射到相機(jī)中進(jìn)行數(shù)字圖像處理,實(shí)現(xiàn)了機(jī)器視覺技術(shù)在微小孔徑工件內(nèi)壁檢測中的應(yīng)用。本文在建立了成像模型的基礎(chǔ)上,對圖像獲取和處理的方法進(jìn)行了研究,并完成了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。重點(diǎn)分析了照明光源在視覺檢測系統(tǒng)中的作用,通過理論計算和實(shí)驗(yàn)仿真,確定了適合本系統(tǒng)的光源型號、照明方式和工作距離。對系統(tǒng)的同軸對準(zhǔn)和相機(jī)連續(xù)拍照問題進(jìn)行了研究,設(shè)計了相關(guān)處理方法。提出了一種像素當(dāng)量標(biāo)定方案,通過對檢測系統(tǒng)的標(biāo)定,建立了成像系統(tǒng)中相機(jī)圖像像素和工件實(shí)際物理尺寸之間的對應(yīng)關(guān)系。本課題最終結(jié)合旋轉(zhuǎn)平臺和升降臺初步搭建了微小孔徑工件的內(nèi)壁缺陷檢測系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對2-5mm直徑的小孔工件內(nèi)壁視覺檢測,可以獲取完整展開圖像,并且達(dá)到優(yōu)于10μm的分辨力。系統(tǒng)的建立驗(yàn)證了方案的可行性,解決微小孔徑工件內(nèi)壁缺陷檢測的難題。
【圖文】：

上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章 緒論題研究背景著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微納米加工和精密制造技術(shù)不斷進(jìn)步，微機(jī)械微小孔型為特征的零件在電力電子、醫(yī)療器械、國防科技、航空航天了廣泛的應(yīng)用[1-3]，并發(fā)揮著舉足輕重的作用，如飛行器的散熱管、交換管中都分布著大量不同尺寸的小孔徑元件。同時微機(jī)械零件的加狀、表面質(zhì)量、可靠性等方面有著越來越高的要求[4-6]，微小化已經(jīng)備發(fā)展的發(fā)展趨勢[7]。

倫敦國王學(xué)院的 Duran. O[19]等將激光調(diào)整成寬光帶的光環(huán)投射到待測管由 CCD 相機(jī)采集內(nèi)壁的光環(huán)圖像，然后通過軟件處理判斷缺陷是否存在大學(xué)的 Zhang. H[20]等人基于鏡面反射的原理，設(shè)計了一個可以自由旋轉(zhuǎn)頭，利用 CCD 相機(jī)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動裝置移動獲取管內(nèi)壁的圖像信息。從早期的標(biāo)準(zhǔn)影像內(nèi)窺鏡、光纖內(nèi)窺鏡發(fā)展到目前的電子視頻內(nèi)窺鏡，徑尺寸已經(jīng)可制造低至幾毫米，如日本奧林巴斯公司的 IPLEX 系列、通 XL 系列等最細(xì)的探頭可以達(dá)到 2mm 以下，能夠滿足 5mm 以內(nèi)的小尺工件的檢測，長春理工大學(xué)的王蕾等人[21]就利用內(nèi)窺鏡的測量原理設(shè)計裝置提取小孔內(nèi)表面的圖像。但內(nèi)窺鏡不同景深位置的圖像放大率不一定程度上會導(dǎo)致圖像失真，，不能達(dá)到微米級別的分辨率，而且微型的工的造價非常昂貴。在國內(nèi)，北京理工大學(xué)的冷惠文等人[22]也進(jìn)行了相關(guān)研究，他們以激光用錐面反射鏡結(jié)構(gòu)構(gòu)建圓形結(jié)構(gòu)光，基于主動三角法測量原理重構(gòu)了較孔類零件內(nèi)壁的三維信息，其簡單的結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG806;TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2708509