汽车发动机曲轴多参数影像测量技术研究

摘要

汽车发动机曲轴是内燃机中将活塞的往复运动转换为旋转运动的关键零件，在工作中要持续承受扭转、弯曲等各种交变应力的作用，容易引起疲劳失效，曲轴的加工质量对发动机的性能和可靠性影响很大。由于曲轴结构复杂，在很短的加工节拍、紧凑的工序安排下需要确保其对轴颈直径、圆度、圆跳动、直线度、平行度、表面粗糙度、油孔位置度、止推面油岭高度、曲柄半径、轴颈过渡沟槽、轴端倒角等多项重要参数的精度要求。因此曲轴的工艺要求高、加工难度大，合理安排工序间和下线前对曲轴上众多参数的检测这是其在加工过程中的必然要求。由于曲轴待测参数较多，对其多个参数进行高效集成化的检测对于保证其加工质量具有十分重要的意义。
　　基于机器视觉的背光影像测量技术，研究了针对曲轴多参数进行检测的技术方案。通过远心镜头和平行光源所组成的光学系统采集被测曲轴待检测位置的特征影像。通过获取与被测量相关的单幅或多组测量场景下的一系列影像来进行单幅或多场景综合的图像处理。基于图像处理和轮廓提取的结果，研究了针对轴颈直径、圆跳动、圆度、轴端倒角、沟槽半径与宽度等多个参数的计算方法，给出了这些测量方法的实验步骤、实验数据以及实验结果。针对待测特征表面特别是曲轴轴颈过渡圆角沟槽处在实际工况下经常出现的杂质、油污、毛刺等表面附着物干扰视觉测量问题，研究了高精度的角点识别算法用于精确定位轴颈与沟槽连接处的角点，同时研究了基于半径3σ的标准差评价算法，用于判断轮廓表面的杂质状态，提高了多参数测量的稳定性与可靠性。
　　基于实验室已开发的曲轴沟槽影像测量专机，进行了大量的多参数测量拓展实验。通过实验验证了提出的多参数测量的方法，获取了大量实测数据，评价了该系统对曲轴各个参数测量的准确度、重复精度和测量效率。并且已将部分参数的测量功能应用于该机，并已在某发动机工厂生产应用，获得了较好的应用效果。

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第一章 绪论

1.1曲轴多参数测量技术概述

1.2研究问题的提出

1.3国内外研究现状

1.4本文研究内容及结构

第二章 系统测量方案

2.1整体测量方案

2.2光学成像系统方案

2.3精密机械系统方案

2.4本章小结

第三章 轮廓角点识别与杂质判断方法研究

3.1沟槽特征检测及杂质干扰问题

3.2基于曲率角与灰度比例的角点识别算法

3.3基于半径3σ的杂质判断算法

3.4本章小结

第四章 曲轴多参数测量方法研究

4.1曲轴主轴颈直径测量方法研究

4.2曲轴主轴颈径向圆跳动测量方法研究

4.3本章小结

第五章 曲轴多参数测量实验验证

5.1曲轴轴颈直径等多参数测量实验

5.2杂质对算法稳定性影响相关实验

5.3测量精度评价及type2验证

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1工作总结

6.2研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文

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