線(xiàn)輪廓度反映的是實(shí)際輪廓相對(duì)于理論輪廓的變動(dòng)量,是評(píng)價(jià)零件輪廓的指標(biāo)之一。如何準(zhǔn)確、快速地測(cè)量出零件某條輪廓線(xiàn)的線(xiàn)輪廓度一直是幾何計(jì)量領(lǐng)域的重要研究方向。線(xiàn)輪廓度常用的檢測(cè)方法有樣板法、仿形法、投影法以及坐標(biāo)法,前三種方法只能做定性的分析。坐標(biāo)法的原理是通過(guò)測(cè)量被測(cè)輪廓上一系列點(diǎn)的坐標(biāo)值,然后通過(guò)數(shù)學(xué)方法擬合出被測(cè)輪廓的曲線(xiàn)方程,將擬合出來(lái)的輪廓曲線(xiàn)與理論輪廓曲線(xiàn)進(jìn)行比較,從而得到被測(cè)輪廓的線(xiàn)輪廓度。非接觸式的測(cè)量方法可以有效避免測(cè)量時(shí)因設(shè)備接觸產(chǎn)生的誤差。近年來(lái)隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,機(jī)器視覺(jué)成為實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量的重要途徑。本文從非接觸式測(cè)量的需求出發(fā),結(jié)合機(jī)器視覺(jué)技術(shù),針對(duì)被測(cè)量物體的形狀特征和精度要求,確定了檢測(cè)系統(tǒng)的方案。使用紅外激光對(duì)被測(cè)零件的外表面進(jìn)行掃描,通過(guò)高分辨率的相機(jī)采集圖像,提取圖像中關(guān)于被測(cè)物體表面輪廓的數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析,找到被測(cè)輪廓在圖像中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)。對(duì)所測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,最終得到該輪廓的線(xiàn)輪廓度誤差值。論文研究工作分為以下四個(gè)方面:(1)分析了線(xiàn)輪廓度的基本理論,對(duì)現(xiàn)有的線(xiàn)輪廓度檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較;以直射式激光三角法為基礎(chǔ),搭建了以一體式相機(jī)、高精度旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、計(jì)算機(jī)以及光柵組成的線(xiàn)輪廓度誤差檢測(cè)平臺(tái)。(2)研究了檢測(cè)平臺(tái)的誤差來(lái)源,深入分析了檢測(cè)過(guò)程產(chǎn)生誤差的原因,針對(duì)系統(tǒng)誤差,通過(guò)對(duì)幾何結(jié)構(gòu)的分析,確定了補(bǔ)償方案。對(duì)于檢測(cè)過(guò)程中的粗大誤差和隨機(jī)誤差進(jìn)行了判別、剔除。(3)研究了線(xiàn)輪廓度誤差的評(píng)定方法,將Hausdoff距離應(yīng)用在線(xiàn)輪廓度誤差的評(píng)定中,在符合線(xiàn)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(xiàn)線(xiàn)輪廓度評(píng)定方法,建立了評(píng)定的數(shù)學(xué)模型,并對(duì)模型進(jìn)行了線(xiàn)性化處理。同時(shí)對(duì)重建理論輪廓曲線(xiàn)進(jìn)行了研究,分析了擬合離散點(diǎn)的幾種方法,最終選擇NURBS法重建零件的理論輪廓曲線(xiàn)。(4)對(duì)檢測(cè)平臺(tái)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。確定了線(xiàn)輪廓度誤差檢測(cè)步驟,系統(tǒng)描述了開(kāi)始測(cè)量前的準(zhǔn)備工作。對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的預(yù)處理即圖像處理方法進(jìn)行深入研究,著重分析了特征點(diǎn)的識(shí)別與提取。通過(guò)改變?nèi)狱c(diǎn)的個(gè)數(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),并與三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了檢測(cè)平臺(tái)的有效性。
【學(xué)位單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類(lèi)】：TN249;TG83;TP391.41
【部分圖文】：

西華大學(xué)碩士學(xué)位論文11緒論1.1課題研究的意義及課題來(lái)源1.1.1課題研究的意義機(jī)械零件的幾何形狀和結(jié)構(gòu)決定了它本身功能和作用。為了準(zhǔn)確地描述零件中點(diǎn)、線(xiàn)、面之間的關(guān)系，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1182-2018規(guī)定了14項(xiàng)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(dòng)公差[1]。其中形狀公差有四項(xiàng)、位置公差有六項(xiàng)、跳動(dòng)公差有兩項(xiàng)；還有兩項(xiàng)為面輪廓度和線(xiàn)輪廓度，這兩項(xiàng)公差具有形狀公差和位置公差的雙重屬性。當(dāng)線(xiàn)輪廓度誤差無(wú)基準(zhǔn)要求時(shí)，其控制的被測(cè)要素的誤差為形狀公差，如圖1.1所示；當(dāng)有基準(zhǔn)要求時(shí)，就屬于位置公差，其控制的是被測(cè)要素與其基準(zhǔn)的位置誤差，圖1.2所示。基準(zhǔn)平面圖1.1無(wú)基準(zhǔn)時(shí)的線(xiàn)輪廓度示意圖Fig1.1Thelineprofilewithoutbaseline基準(zhǔn)平面L圖1.2有基準(zhǔn)時(shí)的線(xiàn)輪廓度示意圖Fig1.2Thelineprofilewithbaseline圖1.3為零件上某一輪廓的實(shí)際輪廓與其理論設(shè)計(jì)輪廓的示意圖，在加工過(guò)程中有很多因素如刀具、進(jìn)給量、工人的操作等，都會(huì)影響零件的實(shí)際輪廓曲線(xiàn)，從而影響

西華大學(xué)碩士學(xué)位論文11緒論1.1課題研究的意義及課題來(lái)源1.1.1課題研究的意義機(jī)械零件的幾何形狀和結(jié)構(gòu)決定了它本身功能和作用。為了準(zhǔn)確地描述零件中點(diǎn)、線(xiàn)、面之間的關(guān)系，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1182-2018規(guī)定了14項(xiàng)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(dòng)公差[1]。其中形狀公差有四項(xiàng)、位置公差有六項(xiàng)、跳動(dòng)公差有兩項(xiàng)；還有兩項(xiàng)為面輪廓度和線(xiàn)輪廓度，這兩項(xiàng)公差具有形狀公差和位置公差的雙重屬性。當(dāng)線(xiàn)輪廓度誤差無(wú)基準(zhǔn)要求時(shí)，其控制的被測(cè)要素的誤差為形狀公差，如圖1.1所示；當(dāng)有基準(zhǔn)要求時(shí)，就屬于位置公差，其控制的是被測(cè)要素與其基準(zhǔn)的位置誤差，圖1.2所示�；鶞�(zhǔn)平面圖1.1無(wú)基準(zhǔn)時(shí)的線(xiàn)輪廓度示意圖Fig1.1Thelineprofilewithoutbaseline基準(zhǔn)平面L圖1.2有基準(zhǔn)時(shí)的線(xiàn)輪廓度示意圖Fig1.2Thelineprofilewithbaseline圖1.3為零件上某一輪廓的實(shí)際輪廓與其理論設(shè)計(jì)輪廓的示意圖，在加工過(guò)程中有很多因素如刀具、進(jìn)給量、工人的操作等，都會(huì)影響零件的實(shí)際輪廓曲線(xiàn)，從而影響

西華大學(xué)碩士學(xué)位論文5坐標(biāo)法目前常使用的設(shè)備有三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、線(xiàn)輪廓度測(cè)量?jī)x等，如圖1.8所示，(a)為海克斯康公司生產(chǎn)的橋式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，(b)為中圖儀器股份有限公司生產(chǎn)的線(xiàn)輪廓度測(cè)量?jī)x，這一類(lèi)設(shè)備通過(guò)探針去觸碰工件，從而得到其表面上各個(gè)點(diǎn)的位置信息，然后通過(guò)數(shù)據(jù)處理軟件，計(jì)算得到被測(cè)輪廓的線(xiàn)輪廓度誤差值。(a)橋式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(b)線(xiàn)輪廓度測(cè)量?jī)x圖1.8坐標(biāo)法常用測(cè)量設(shè)備Fig1.8Measuringequipmentofcoordinatemethod使用坐標(biāo)法測(cè)量線(xiàn)輪廓度誤差，其優(yōu)點(diǎn)在于能測(cè)量形狀比較復(fù)雜的零件，并且測(cè)量精度比較高，能夠做定量分析。其缺點(diǎn)在于測(cè)量點(diǎn)數(shù)的多少直接關(guān)系到測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，然而隨著測(cè)量點(diǎn)數(shù)的增多，一方面使得測(cè)量流程變慢，另一方面加大了數(shù)據(jù)的處理量，使計(jì)算速度下降。另外，坐標(biāo)法也具有接觸式測(cè)量方法的固有缺點(diǎn)，即測(cè)量次數(shù)增多會(huì)使得測(cè)量器械的磨損加劇，從而影響檢測(cè)精度。本論文針對(duì)常用線(xiàn)輪廓度測(cè)量方式的缺陷，根據(jù)某企業(yè)有蛋卵型零件線(xiàn)輪廓檢測(cè)的需求，提出一種非接觸式的基于機(jī)器視覺(jué)原理的線(xiàn)輪廓度誤差檢測(cè)方法，旨在實(shí)現(xiàn)對(duì)該類(lèi)零件線(xiàn)輪廓度誤差的高精度、高效率測(cè)量及評(píng)定。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)是計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展過(guò)程中產(chǎn)生的新分支，其發(fā)展離不開(kāi)其他基礎(chǔ)科學(xué)的進(jìn)步，例如光學(xué)、微電子學(xué)、物理學(xué)等等。將視覺(jué)技術(shù)運(yùn)用在測(cè)量領(lǐng)域也稱(chēng)作是影像測(cè)量技術(shù)，其原理是把圖像作為檢測(cè)和傳遞信息的手段和載體，從圖像中提取有用的信號(hào)或者信息，通過(guò)處理被測(cè)圖像信息而獲得所需要的參數(shù)[10-11]�；跈C(jī)器視覺(jué)原理設(shè)計(jì)的測(cè)量方法與傳統(tǒng)的機(jī)械式測(cè)量方法相比，主要有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）實(shí)現(xiàn)了非接觸的測(cè)量方式。測(cè)量設(shè)備與被測(cè)物體不發(fā)生物理上的接觸，有效避免了因測(cè)量次數(shù)增多導(dǎo)致的磨損進(jìn)而影響到測(cè)量精度的問(wèn)題?
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2885173