線輪廓度反映的是實際輪廓相對于理論輪廓的變動量,是評價零件輪廓的指標之一。如何準確、快速地測量出零件某條輪廓線的線輪廓度一直是幾何計量領域的重要研究方向。線輪廓度常用的檢測方法有樣板法、仿形法、投影法以及坐標法,前三種方法只能做定性的分析。坐標法的原理是通過測量被測輪廓上一系列點的坐標值,然后通過數(shù)學方法擬合出被測輪廓的曲線方程,將擬合出來的輪廓曲線與理論輪廓曲線進行比較,從而得到被測輪廓的線輪廓度。非接觸式的測量方法可以有效避免測量時因設備接觸產(chǎn)生的誤差。近年來隨著相關技術的發(fā)展,機器視覺成為實現(xiàn)非接觸測量的重要途徑。本文從非接觸式測量的需求出發(fā),結合機器視覺技術,針對被測量物體的形狀特征和精度要求,確定了檢測系統(tǒng)的方案。使用紅外激光對被測零件的外表面進行掃描,通過高分辨率的相機采集圖像,提取圖像中關于被測物體表面輪廓的數(shù)據(jù)并進行分析,找到被測輪廓在圖像中的對應點。對所測得的數(shù)據(jù)進行處理,最終得到該輪廓的線輪廓度誤差值。論文研究工作分為以下四個方面:(1)分析了線輪廓度的基本理論,對現(xiàn)有的線輪廓度檢測方法的優(yōu)缺點進行了比較;以直射式激光三角法為基礎,搭建了以一體式相機、高精度旋轉(zhuǎn)平臺、計算機以及光柵組成的線輪廓度誤差檢測平臺。(2)研究了檢測平臺的誤差來源,深入分析了檢測過程產(chǎn)生誤差的原因,針對系統(tǒng)誤差,通過對幾何結構的分析,確定了補償方案。對于檢測過程中的粗大誤差和隨機誤差進行了判別、剔除。(3)研究了線輪廓度誤差的評定方法,將Hausdoff距離應用在線輪廓度誤差的評定中,在符合線輪廓度定義的情況下,提出了基于最小單向Hausdoff距離的平面曲線線輪廓度評定方法,建立了評定的數(shù)學模型,并對模型進行了線性化處理。同時對重建理論輪廓曲線進行了研究,分析了擬合離散點的幾種方法,最終選擇NURBS法重建零件的理論輪廓曲線。(4)對檢測平臺進行了實驗。確定了線輪廓度誤差檢測步驟,系統(tǒng)描述了開始測量前的準備工作。對測量數(shù)據(jù)的預處理即圖像處理方法進行深入研究,著重分析了特征點的識別與提取。通過改變?nèi)狱c的個數(shù)進行了實驗,并與三坐標測量機的實驗結果進行對比,驗證了檢測平臺的有效性。
【學位單位】：西華大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2020
【中圖分類】：TN249;TG83;TP391.41
【部分圖文】：

西華大學碩士學位論文11緒論1.1課題研究的意義及課題來源1.1.1課題研究的意義機械零件的幾何形狀和結構決定了它本身功能和作用。為了準確地描述零件中點、線、面之間的關系，國家標準GB/T1182-2018規(guī)定了14項幾何公差，按照控制要素的不同，可以劃分為形狀公差、位置公差和跳動公差[1]。其中形狀公差有四項、位置公差有六項、跳動公差有兩項；還有兩項為面輪廓度和線輪廓度，這兩項公差具有形狀公差和位置公差的雙重屬性。當線輪廓度誤差無基準要求時，其控制的被測要素的誤差為形狀公差，如圖1.1所示；當有基準要求時，就屬于位置公差，其控制的是被測要素與其基準的位置誤差，圖1.2所示�；鶞势矫鎴D1.1無基準時的線輪廓度示意圖Fig1.1Thelineprofilewithoutbaseline基準平面L圖1.2有基準時的線輪廓度示意圖Fig1.2Thelineprofilewithbaseline圖1.3為零件上某一輪廓的實際輪廓與其理論設計輪廓的示意圖，在加工過程中有很多因素如刀具、進給量、工人的操作等，都會影響零件的實際輪廓曲線，從而影響

西華大學碩士學位論文11緒論1.1課題研究的意義及課題來源1.1.1課題研究的意義機械零件的幾何形狀和結構決定了它本身功能和作用。為了準確地描述零件中點、線、面之間的關系，國家標準GB/T1182-2018規(guī)定了14項幾何公差，按照控制要素的不同，可以劃分為形狀公差、位置公差和跳動公差[1]。其中形狀公差有四項、位置公差有六項、跳動公差有兩項；還有兩項為面輪廓度和線輪廓度，這兩項公差具有形狀公差和位置公差的雙重屬性。當線輪廓度誤差無基準要求時，其控制的被測要素的誤差為形狀公差，如圖1.1所示；當有基準要求時，就屬于位置公差，其控制的是被測要素與其基準的位置誤差，圖1.2所示。基準平面圖1.1無基準時的線輪廓度示意圖Fig1.1Thelineprofilewithoutbaseline基準平面L圖1.2有基準時的線輪廓度示意圖Fig1.2Thelineprofilewithbaseline圖1.3為零件上某一輪廓的實際輪廓與其理論設計輪廓的示意圖，在加工過程中有很多因素如刀具、進給量、工人的操作等，都會影響零件的實際輪廓曲線，從而影響

西華大學碩士學位論文5坐標法目前常使用的設備有三坐標測量機、線輪廓度測量儀等，如圖1.8所示，(a)為�？怂箍倒旧a(chǎn)的橋式三坐標測量機，(b)為中圖儀器股份有限公司生產(chǎn)的線輪廓度測量儀，這一類設備通過探針去觸碰工件，從而得到其表面上各個點的位置信息，然后通過數(shù)據(jù)處理軟件，計算得到被測輪廓的線輪廓度誤差值。(a)橋式三坐標測量機(b)線輪廓度測量儀圖1.8坐標法常用測量設備Fig1.8Measuringequipmentofcoordinatemethod使用坐標法測量線輪廓度誤差，其優(yōu)點在于能測量形狀比較復雜的零件，并且測量精度比較高，能夠做定量分析。其缺點在于測量點數(shù)的多少直接關系到測量結果的準確性，然而隨著測量點數(shù)的增多，一方面使得測量流程變慢，另一方面加大了數(shù)據(jù)的處理量，使計算速度下降。另外，坐標法也具有接觸式測量方法的固有缺點，即測量次數(shù)增多會使得測量器械的磨損加劇，從而影響檢測精度。本論文針對常用線輪廓度測量方式的缺陷，根據(jù)某企業(yè)有蛋卵型零件線輪廓檢測的需求，提出一種非接觸式的基于機器視覺原理的線輪廓度誤差檢測方法，旨在實現(xiàn)對該類零件線輪廓度誤差的高精度、高效率測量及評定。機器視覺技術是計算機科學發(fā)展過程中產(chǎn)生的新分支，其發(fā)展離不開其他基礎科學的進步，例如光學、微電子學、物理學等等。將視覺技術運用在測量領域也稱作是影像測量技術，其原理是把圖像作為檢測和傳遞信息的手段和載體，從圖像中提取有用的信號或者信息，通過處理被測圖像信息而獲得所需要的參數(shù)[10-11]�；跈C器視覺原理設計的測量方法與傳統(tǒng)的機械式測量方法相比，主要有以下幾個優(yōu)點：（1）實現(xiàn)了非接觸的測量方式。測量設備與被測物體不發(fā)生物理上的接觸，有效避免了因測量次數(shù)增多導致的磨損進而影響到測量精度的問題?
【參考文獻】

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本文編號：2885173