非接触式刀具几何参数测量系统研究

摘要

金属切削刀具的刃磨是刀具制造和重磨中的重要工序,它决定了刀具切削部分的形状及精度,是保证刀具切削性能和产品质量的关键.切削刀具因其结构复杂、角度较多,采用传统的万能工具显微镜已不能完全满足其测量要求.计算机技术和数字图像处理技术的不断发展,使得采用光学技术和图像处理技术对物体几何参数进行非接触测量成为现代精密测量的发展方向.本文设计了基于图像处理的非接触式刀具几何参数测量系统.被测刀具放在带有回转工作台的V型块上,该系统利用光学变倍镜头、CCD摄像机和图像采集卡,将刀具被测部分图象实时显示在计算机屏幕上,可清晰地观测刀具的端面形状和磨损情况.在仪器的三维工作台X、Z轴上安装了高精度的光栅尺,通过移动三维工作台,完成图像聚焦和图像被测要素坐标点的采集,坐标值由光栅尺位置确定,进而计算出被测刀具的几何参数;采用图像处理技术还实现了刀具磨损面积的测量,并用软件补偿方法消除了仪器的系统误差.通过大连吉瑞精密钻头有限公司试用表明,该测量仪与传统的工具显微镜及一般的测量工具相比,具有结构简单、操作方便、精度较高和成本较低等特点

目录

文摘

英文文摘

第一章前言

1.1刀具几何参数测量仪的研究背景

1.2刀具几何参数测量仪的研究现状与发展

1.3本课题的意义及经济效益

1.4本课题的主要研究内容

第二章测量原理及结构设计

2.1概述

2.2测量仪的设计原则

2.3测量仪的技术指标

2.4测量仪的总体结构设计

2.5测量仪的基本组成

2.6测量仪主要零、部件的结构分析与设计

2.6.1导轨及传动设计

2.6.2滚珠丝杠的自锁装置设计

2.6.3被测刀具的夹具设计

2.7测量原理及两项关键技术

2.7.1测量原理及流程图

2.7.2测量的两项关键技术

2.8小结

第三章图像处理算法

3.1概述

3.2彩色图像处理技术

3.2.1彩色图像处理的基础

3.2.2彩色图像处理变换算法

3.3二值图像处理算法及程序实现

3.4小结

第四章测量软件设计

4.1概述

4.2测量仪软件用户界面

4.3测量坐标系的建立及软件设计思想

4.4小结

第五章误差分析与误差补偿

5.1概述

5.2测量仪误差源分析

5.3测量仪误差分析与实测

5.4测量仪总误差公式推导

5.5测量结果的软件补偿

5.5.1软件补偿原理

5.5.2软件补偿值测量实验

5.6小结

第六章测量实验及结果分析

6.1两点法测量线段长度实验

6.2三点法测圆直径实验

6.3三点法、四点法测量角度实验

6.4直线拟合法测量角度实验

6.5面积测量实验

6.6小结

第七章结论与展望

参考文献

致谢

勘误表