基于图像处理的机械零件几何尺寸检测方法研究

摘要

机械零件几何形状和尺寸的自动测量一直是工业生产的重要环节，其检测结果直接影响着生产效率和产品质量。随着现代工业的发展和进步，传统的检测手段已不能完全满足现代化工业生产对机械零件测量精度和速度的高要求。基于图像处理的机械零件检测方法是现代化检测技术的发展趋势之一，具有高精度、非接触的特点。较之传统机械检测特别是对于微小机械尺寸、大型机械尺寸、复杂机械的结构尺寸和异形机械曲面尺寸检测中具有明显的优点。
　　 本文主要对机械制造业中复杂几何形状零件的二维尺寸测量技术做进一步的研究，总结归纳图像处理技术应用于此领域的通用性和特殊性的问题，并建立基于图像处理的零件几何尺寸检测系统。主要研究内容如下：
　　 (1)对几何形状尺寸测量中的常用的图像处理技术进行了研究、归纳和总结。如图像灰度化、图像滤波和区域分割等图像预处理技术，对图像的边缘检测技术等，并结合研究的实例进行了比较分析，以满足机械零件尺寸检测的需求。
　　 (2)通过对各种常见边缘提取算法的研究，选取canny算法快速有效地提取待测件的二维轮廓，并采用亚像素细分边缘技术细化轮廓信息，提高测量精度。
　　 (3)提出先进行边缘拟合，再通过拟合的零件边缘建立与被测参数对应关系的方法。通过研究待测零件轮廓中的直线、圆、多项式曲线的拟合数学模型，拟合待测零件边缘，并建立起拟合边缘与待测参数之间的相对关系，从而获得测量结果。
　　 (4)在实验室现有SVM250Ⅱ型影像测量机的基础上建立试验系统，获取被测零件二维图片，使用网格技术校正由摄像系统引起的图像畸变。选取外螺纹进行参数尺寸测量来验证上述算法。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 概述

1.2 图像测量技术发展现状

1.3 图像测量技术在机械检测中的应用

1.4 课题来源

1.5 论文的主要内容

1.6 论文的结构安排

2 零件尺寸测量系统的设计方案

2.1 测量系统的要求

2.2 测量系统的构成

2.2.1 光源及照明方式

2.2.2 图像传感器

2.2.3 图像采集卡及图像处理器

2.2.4 载物台及运动控制机构

2.2.5 软件系统

2.3 本章小结

3 零件尺寸测量的图像预处理

3.1 图像误差与校正

3.2 图像灰度化处理

3.3 图像平滑

3.3.1 噪声的主要来源

3.3.2 邻域平均法

3.3.3 中值滤波法

3.4 图像分割

3.5 本章小结

4 零件尺寸检测的关键技术

4.1 图像的边缘检测

4.1.1 常用的边缘检测算法

4.1.2 仿真结果

4.2 边缘亚像素细化分析

4.2.1 常见亚像素定位技术

4.2.2 基于高斯曲线的空间拟合法

4.3 机械零件的特征检测

4.3.1 机械零件特征介绍

4.3.2 基本Hough变换检测直线原理

4.3.3 基于曲线拟合的检测算法

4.4 本章小结

5 基于图像处理的螺纹参数检测系统设计

5.1 检测系统设计

5.1.1 硬件系统的建立

5.1.2 软件系统的实现

5.2 系统标定

5.3 螺纹参数的测量

5.3.1 螺纹的基本概念

5.3.2 螺纹的参数测量

5.4 螺纹参数的图像检测实验

5.4.1 实验过程

5.4.2 实验结果

5.5 误差分析

5.5.1 误差来源

5.5.2 误差分析

5.5.3 检测方法误差

5.6 本章小结

全文总结

存在的问题

展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果

致谢