基于视觉检测的圆度误差测量技术研究

论文摘要

圆度误差是一项比较科学、先进的评定零件表面质量的指标,它能客观直接的反映圆柱面的旋转精度。由于圆度误差是实际轮廓相对于理想圆而确定的,所以被测量轴径截面的实际轮廓的精确测量,是求圆度误差的重要组成部分。本文测量的对象是直径为120mm、长90mm的超精密回转主轴。在深入研究零件圆度误差的测量理论和测量方法的基础上,采用V形块立式测量法,并利用精密干涉仪结合CMOS图像传感器,进行了图像采集、处理与分析,成功读取了图像信息,并将之转换成有效的实验数据,完成了对回转主轴圆度误差的测量。首先,从理论上说明了圆度误差常用的测量方法及测量中心的评定方法,阐述了最小二乘圆评定方法在V形块测量中的数学实现,并说明了实验数据的处理方法——误差联系法的运用。其次,完成了超精密主轴圆度误差测量系统的设计,对图像采集系统进行了调试。根据本文采集的干涉条纹图像的特性,运用图像灰度值列求和的方法,求出了干涉仪测头的实际位移。提出了适合本课题的图像质量评价方法——运用曲线拟合残差来评价去噪后图像质量,并与传统的评价方法进行了对比。根据不同的图像质量评价方法选择了适合的图像处理方案,使图像采集系统分辨率达到每像素点2.9nm。最后用Matlab编程实现了图像分析,求出了超精密回转主轴的圆度误差。设计实验,证明了测量结果的正确性。分析了测量系统的误差来源和具体影响因素,求出了测量系统的误差。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究目的与意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 研究的目的和意义
• 1.2 国内外在该方向的研究现状
• 1.2.1 圆度误差测量技术的研究现状
• 1.2.2 计算机视觉检测技术的研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 第2章 圆度误差测量的基本理论
• 2.1 引言
• 2.2 轴径圆度误差的测量
• 2.2.1 使用圆度仪测量圆度误差
• 2.2.2 使用三坐标测量圆度误差
• 2.2.3 使用测长类仪器测量
• 2.2.4 V 形法测量圆度误差
• 2.3 轴径圆度误差的评定
• 2.3.1 最小区域法
• 2.3.2 最小外接圆法
• 2.3.3 最大内切圆法
• 2.3.4 最小二乘圆法
• 2.4 误差联系法求圆度误差
• 2.5 本章小结
• 第3章 检测系统设计和数据读取
• 3.1 检测系统的硬件选择
• 3.2 图像采集
• 3.3 由图像距离求实际距离
• 3.4 曲线拟合
• 3.5 本章小结
• 第4章 采集图像预处理
• 4.1 引言
• 4.2 图像变换
• 4.2.1 傅立叶变换
• 4.2.2 离散傅立叶变换
• 4.2.3 离散余弦变换
• 4.3 图像增强处理
• 4.3.1 中值滤波
• 4.3.2 邻域平均法
• 4.3.3 低通滤波
• 4.3.4 直方图均衡化和规定化
• 4.4 图像质量评价及处理方案确定
• 4.4.1 主观评价法
• 4.4.2 客观评价法
• 4.4.3 图像处理最终方案确定
• 4.5 本章小结
• 第5章 圆度误差实验测试及结果分析
• 5.1 实验步骤拟定
• 5.2 实验参数设定
• 5.3 测量结果正确性验证
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢