基于机器视觉的曲线磨削砂轮廓形精度的原位检测

摘要

曲线磨削被广泛应用于各种精密复杂曲线类零件的轮廓加工中，当砂轮的磨损达到一定的限度时，就必须对砂轮进行修整。目前，还没有一种既高效又准确的方法来实现砂轮廓形的在位检测。为此，本文针对曲线磨削中，砂轮廓形精度的在位检测问题，研究一种基于机器视觉的砂轮廓形精度的原位检测方法，在机检测曲线磨削砂轮的磨损状况和修整状态，从而优化修整时机，提高砂轮的修形精度和修整效率。论文的主要内容如下：
　　(1)提出了一种曲线磨削砂轮廓形的非接触式原位快速高精度检测方法。设计和搭建了砂轮廓形精度的检测实验平台，模拟砂轮的在机状态，研究基于机器视觉的曲线磨削砂轮廓形精度的原位检测的可行性。
　　(2)研究CCD摄像机的标定技术。在比较了不同标定法基础上，采用基于圆心的四角点标定法进行了图像标定实验，具有较髙的标定精度，可操作性强等特点。最后采用不同的标准距离检验了基于圆心的四角点标定法的标定精度。
　　(3)研究了砂轮廓形图像的边缘检测方法。理论分析并对图像的预处理降噪进行了实验研究，结果表明，中值滤波在有效的抑制噪声的同时，能比较好的保持图像细节。提出用canny边缘检测作为粗检测，用基于Zernike矩的亚像素边缘检测作精检测的方法，实验研究表明，这种边缘检测方法具有对噪声不敏感的稳定特性，获得的边缘平滑，提高了边缘检测精度。
　　(4)研究了砂轮廓形的特征提取方法。应用最小二乘圆拟合提取砂轮廓形的特征，与理想砂轮廓形特征进行比较，分析了最小二乘拟合的半径误差和圆度误差。通过三坐标测量实验，对砂轮的廓形进行测量，获得砂轮廓形的三坐标测量数据，实验结果表明，基于机器视觉的砂轮廓形检测能够较好满足测量精度的要求。

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