【摘要】：螺紋件在機(jī)械裝備中有著廣泛的應(yīng)用,隨著精密機(jī)械的發(fā)展,不僅要求螺紋聯(lián)接可靠,使用時(shí)間長(zhǎng),而且要求螺紋聯(lián)接的部件之間要有較高的配合精度,例如在空間技術(shù)和武器裝備中,因此實(shí)現(xiàn)螺紋的高精度測(cè)量有重要的實(shí)用價(jià)值。近些年,基于機(jī)器視覺(jué)的技術(shù)得到飛速發(fā)展,在螺紋測(cè)量領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在國(guó)內(nèi)外機(jī)器視覺(jué)測(cè)量螺紋中,大部分存在測(cè)量范圍較小,不能夠獲得螺紋整體的輪廓坐標(biāo),螺紋遮擋失真等問(wèn)題。針對(duì)螺紋參數(shù)測(cè)量問(wèn)題,本課題以CCD相機(jī)為核心器件,通過(guò)相機(jī)采集螺紋輪廓數(shù)據(jù),坐標(biāo)計(jì)算的方法,建立了基于機(jī)器視覺(jué)的螺紋參數(shù)測(cè)量系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍,高精度,快速的測(cè)量。本課題主要進(jìn)行了如下研究:(1)根據(jù)投影法的測(cè)量原理,建立了螺紋參數(shù)測(cè)量平臺(tái),采用螺紋工件旋轉(zhuǎn)、相機(jī)跟隨拍攝的方式采集螺紋在平行背光下的輪廓數(shù)據(jù),擴(kuò)大了系統(tǒng)的測(cè)量范圍,能夠?qū)Χ喾N尺寸的螺紋進(jìn)行測(cè)量。(2)相機(jī)采集螺紋牙型輪廓圖像,中值濾波實(shí)現(xiàn)圖像的平滑,最大類(lèi)間方差法分割圖像,Canny算子提取牙型的整數(shù)精度輪廓,二次曲線擬合的方法實(shí)現(xiàn)牙型邊緣的亞像素定位,得到輪廓的精確定位信息。(3)推導(dǎo)了坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換公式,根據(jù)螺紋圖像的幾何特征,提取螺紋的特征點(diǎn),設(shè)計(jì)了螺紋大徑、小徑、中徑、螺距和牙型角的測(cè)量算法,實(shí)現(xiàn)螺紋的各個(gè)參數(shù)測(cè)量。通過(guò)轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)獲得螺紋輪廓數(shù)據(jù),經(jīng)過(guò)三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)三維重構(gòu)。(4)根據(jù)空間幾何原理分析了螺紋投影圖像的遮擋失真現(xiàn)象,推導(dǎo)了螺紋真實(shí)牙型邊界方程和遮擋曲線方程,建立了失真模型。分析了牙型失真對(duì)各個(gè)螺紋參數(shù)測(cè)量的影響,實(shí)現(xiàn)了失真造成中徑測(cè)量誤差的補(bǔ)償。根據(jù)螺紋測(cè)量原理及過(guò)程,開(kāi)發(fā)了系統(tǒng)軟硬件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,系統(tǒng)能夠完成螺紋的各項(xiàng)參數(shù)測(cè)量。
[Abstract]:Thread parts are widely used in machinery and equipment. With the development of precision machinery, it is required not only to have reliable thread connection and long service time, but also to have high matching precision between the parts of thread connection. For example, in space technology and weapon equipment, it has important practical value to realize high precision measurement of thread. In recent years, machine vision based technology has been developed rapidly and widely used in thread measurement. In the domestic and foreign machine vision measurement thread, most of them have some problems, such as small measuring range, unable to obtain the overall contour coordinates of the thread, thread occlusion distortion and so on. In order to solve the problem of thread parameter measurement, a thread parameter measurement system based on machine vision is established by using CCD camera as the core device and the method of collecting thread contour data and coordinate calculation by the camera, which can achieve large range and high precision. A quick measurement. The main contents of this paper are as follows: (1) according to the measuring principle of projection method, the thread parameter measurement platform is established. The thread workpiece is rotated and the camera follows the camera to capture the contour data of the thread in parallel backlight. The measuring range of the system is enlarged, and the thread of various sizes can be measured. (2) the contour image of thread tooth is collected by camera, the median filter is used to smooth the image, and the Canny operator is used to extract the contour of tooth shape by Canny operator. The conic curve fitting method realizes the sub-pixel location of the tooth shape edge, and obtains the accurate location information of the contour. (3) the coordinate system transformation formula is derived. According to the geometric features of the thread image, the feature points of the thread are extracted, and the thread diameter and diameter are designed. The measurement algorithm of center diameter, pitch and tooth angle is used to measure the parameters of thread. The thread contour data are obtained by rotating the rotary table, and the 3D reconstruction is realized through the 3D coordinate transformation. (4) according to the spatial geometry principle, the occlusion distortion phenomenon of the thread projection image is analyzed, and the boundary equation and occlusion curve equation of the true thread tooth are derived. The distortion model is established. The influence of tooth shape distortion on the measurement of thread parameters is analyzed, and the compensation of center diameter measurement error caused by distortion is realized. According to the principle and process of thread measurement, the software and hardware of the system are developed. The experimental results show that the system can measure the parameters of thread.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG85;TP391.41

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本文編號(hào)：2185426