本文關(guān)鍵詞：基于機(jī)器視覺(jué)的齒輪測(cè)量技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 機(jī)器視覺(jué) 直齒圓柱齒輪 齒距偏差 齒廓偏差 圖像處理

【摘要】：為了避免傳統(tǒng)接觸式測(cè)量方法的低精度、工作量繁重等弊端，本文以機(jī)器視覺(jué)技術(shù)和數(shù)字圖像處理技術(shù)為理論基礎(chǔ)，提出了一種針對(duì)中小模數(shù)的直齒圓柱齒輪的尺寸偏差的測(cè)量方法。選用中小模數(shù)的直齒圓柱齒輪為測(cè)量對(duì)象，應(yīng)用該測(cè)量方法計(jì)算其齒距偏差和齒廓偏差，實(shí)現(xiàn)了齒輪偏差的實(shí)時(shí)非接觸檢測(cè)。利用適合的數(shù)字圖像處理技術(shù)對(duì)拍攝獲取的齒輪圖像進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)處理，得到齒輪清晰的齒廓圖像，然后通過(guò)軟件編程計(jì)算出齒輪的圓心坐標(biāo)，最后建立齒距偏差和齒廓偏差圖像法測(cè)量的數(shù)學(xué)模型。 首先敘述了齒輪齒廓圖像獲取和預(yù)處理方法，，詳細(xì)介紹了幾種典型的圖像濾波方法和圖像邊緣檢測(cè)算子。根據(jù)理論分析和大量實(shí)驗(yàn)，選擇采用雙邊濾波對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理。對(duì)經(jīng)典的Canny數(shù)字圖像邊緣檢測(cè)算子進(jìn)行了具體分析，之后針對(duì)求解梯度幅值、選擇高低閾值、連接邊緣三個(gè)方面做了相應(yīng)的改進(jìn)，隨之提出一種改進(jìn)的Canny自適應(yīng)數(shù)字圖像邊緣檢測(cè)算法。并以標(biāo)準(zhǔn)量塊和齒輪為例，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)比對(duì)出本文提出的改進(jìn)算法和傳統(tǒng)算法的不同之處，對(duì)比結(jié)果充分證明本文算法有效可靠。然后介紹了數(shù)字圖像處理中幾種經(jīng)典常用的亞像素細(xì)分算法和擬合亞像素邊緣的算法，采用了基于Bezier曲面插值的算法對(duì)亞像素進(jìn)行細(xì)分和基于高斯曲面的擬合算法擬合數(shù)字圖像的亞像素邊緣。隨后對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了標(biāo)定，即求出一個(gè)像素和實(shí)際尺寸的比例關(guān)系，利用最小二乘法計(jì)算出齒輪軸孔的圓心，即齒輪的圓心坐標(biāo)。然后以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，建立起直齒圓柱齒輪齒距偏差和齒廓偏差的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)出單個(gè)齒距偏差、齒距累積偏差、齒距累積總偏差以及齒廓偏差的測(cè)量步驟，以漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪為實(shí)驗(yàn)工件，使用萬(wàn)能工具顯微鏡測(cè)量出齒輪的上述偏差，再利用本文算法計(jì)算出各偏差項(xiàng)，最后對(duì)比兩種方法的測(cè)量結(jié)果，相比之下本文算法在測(cè)量精度、測(cè)量效率等方面都優(yōu)于傳統(tǒng)方法，驗(yàn)證了本文算法的有效性和可行性。最后對(duì)本系統(tǒng)的誤差進(jìn)行了詳細(xì)剖析，針對(duì)剖析結(jié)果給出了提高本系統(tǒng)測(cè)量精度的可行措施。 實(shí)驗(yàn)表明，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)中小模數(shù)直齒圓柱齒輪齒距偏差和齒廓偏差的實(shí)時(shí)、高精度非接觸測(cè)量，具有非常廣泛的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：機(jī)器視覺(jué) 直齒圓柱齒輪 齒距偏差 齒廓偏差 圖像處理
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP391.41;TG86
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 課題的研究背景及意義9-10
• 1.1.1 課題背景9
• 1.1.2 課題意義9-10
• 1.2 課題的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 齒輪測(cè)量技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r10-11
• 1.2.2 機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容12-13
• 第2章 齒輪廓形測(cè)量系統(tǒng)的方法設(shè)計(jì)13-19
• 2.1 齒輪廓形測(cè)量系統(tǒng)的指導(dǎo)思想13
• 2.2 齒輪廓形測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)組成13-14
• 2.3 齒輪廓形測(cè)量系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)14-18
• 2.3.1 攝像機(jī)的選用14-15
• 2.3.2 鏡頭的選用15-16
• 2.3.3 光源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)16-18
• 2.3.4 圖像采集卡的選用18
• 2.4 齒輪廓形測(cè)量系統(tǒng)的軟件的設(shè)計(jì)18
• 2.5 本章小結(jié)18-19
• 第3章 齒輪廓形測(cè)量系統(tǒng)的圖像處理技術(shù)19-42
• 3.1 齒輪廓形的圖像濾波算法研究19-23
• 3.1.1 數(shù)字圖像處理中的經(jīng)典濾波算法19-20
• 3.1.2 本課題濾波算法20-23
• 3.2 齒輪廓形的圖像邊緣提取研究23-33
• 3.2.1 數(shù)字圖像處理中的經(jīng)典邊緣檢測(cè)算子24-27
• 3.2.2 本課題邊緣檢測(cè)算法27-33
• 3.3 齒輪廓形的圖像細(xì)分亞像素研究33-38
• 3.3.1 常用的亞像素定位算法33-36
• 3.3.2 本系統(tǒng)采用的亞像素定位算法36-38
• 3.4 齒輪廓形邊緣擬合研究38-39
• 3.5 系統(tǒng)的標(biāo)定方法設(shè)計(jì)39-40
• 3.6 本章小結(jié)40-42
• 第4章 中小模數(shù)齒輪測(cè)量的誤差分析及計(jì)算42-61
• 4.1 齒輪圓心的確定42-43
• 4.2 中小模數(shù)齒輪齒距偏差測(cè)量43-50
• 4.2.1 單個(gè)齒距偏差測(cè)量步驟43-46
• 4.2.2 齒距累積偏差測(cè)量步驟46-48
• 4.2.3 齒距累積總偏差測(cè)量步驟48-50
• 4.3 中小模數(shù)齒輪齒廓偏差測(cè)量50-55
• 4.3.1 齒廓偏差測(cè)量數(shù)學(xué)模型分析50-51
• 4.3.2 齒廓總偏差的測(cè)量步驟51-55
• 4.4 實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理55-57
• 4.4.1 影像法測(cè)量結(jié)果55-56
• 4.4.2 機(jī)器視覺(jué)法測(cè)量結(jié)果56-57
• 4.5 影像法和機(jī)器視覺(jué)法兩種方法的對(duì)比57-58
• 4.6 系統(tǒng)誤差分析58-60
• 4.6.1 硬件誤差58-59
• 4.6.2 軟件誤差59-60
• 4.7 提高精度的措施60
• 4.8 本章小結(jié)60-61
• 第5章 結(jié)論61-62
• 參考文獻(xiàn)62-64
• 在學(xué)研究成果64-65
• 致謝65

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1125614