齿轮齿形视觉检测系统研究与在对数螺旋锥齿轮上的应用

论文摘要

齿轮是机械传动装置中的重要部件,广泛的应用于机械加工、运输、航空、化工、冶金和矿山等工程的各个领域。随着现代化先进制造技术的快速发展,制造业的自动化要求愈加明显,越来越多的机械传动装置需要传动平稳、承载能力高、可靠性高的高精度齿轮,其加工精度直接影响到机器的工作性能和使用寿命,因此对齿轮各项参数及齿形的检测是齿轮生产制造过程中必不可少的环节。传统的齿轮齿形检测方法已无法完全满足现代化制造业的要求。基于机器视觉的检测技术是一种非接触式的检测手段,它利用摄像机采集被测物体图片,将拍摄获得的数字图像输入计算机,通过制定算法来测定物体在三维空间的位置、形状、大小等信息。这种方法依托于严谨的科学理论和现代化的仪器设备,与传统的接触式检测相比,具有更好的灵活性和适应性,而且具有相当高的精度与可靠性。视觉检测系统可以提高生产的柔性及自动化程度,适用于大批量的生产过程,可以解决人工检测产品质量效率低、精确度不高、无法实时在线测量的缺点,其应用前景十分广阔。本文以机器视觉技术为基础,针对齿轮的结构特点,开发了基于机器视觉的齿轮齿形检测系统,具体工作如下:1、综合考虑系统精度、效率以及经济性三方面因素,确定了齿轮齿形视觉检测系统的设计方案,搭建了系统检测平台。2、通过编制软件程序对齿轮图像进行预处理、边缘检测、立体匹配等处理,获得齿面点三维坐标,从而进行齿形判断。系统软件以LabVIEW和VC++为平台,采用模块化设计。3、对齿轮齿形视觉检测系统进行了实验分析和系统调试。以对数螺旋锥齿轮为例进行了系统实验,并对检测结果进行了分析。实验证明,本文研究的齿轮齿形视觉检测系统能够有效地对各种齿向线复杂的齿轮进行齿形检测,并且在提高检测效率、减小人工误差等方面存在优势。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题目的和意义
• 1.2 课题研究现状
• 1.3 课题研究的主要内容
• 2 系统设计方案
• 2.1 方案设计指导思想
• 2.2 系统总体设计
• 2.3 系统硬件设计
• 2.3.1 CCD 摄像头的选择
• 2.3.2 镜头选择
• 2.3.3 图像采集卡选择
• 2.4 系统软件设计
• 2.4.1 软件开发工具介绍
• 2.4.2 软件总体设计
• 3 图像采集与处理
• 3.1 立体视觉基本原理
• 3.2 双目立体视觉的摄像机标定
• 3.2.1 定义坐标系
• 3.2.2 摄相机成像模型
• 3.3 图像预处理
• 3.3.1 去噪声
• 3.3.2 边缘锐化
• 3.3.3 边缘检测
• 4 立体匹配与三维坐标计算
• 4.1 立体匹配原理
• 4.1.1 匹配基元
• 4.1.2 匹配准则
• 4.1.3 算法结构
• 4.2 立体匹配方法
• 4.2.1 基于区域的匹配
• 4.2.2 基于特征的匹配
• 4.2.3 基于相位的匹配
• 4.3 立体匹配算法
• 4.3.1 极限约束与极线校正
• 4.3.2 基本矩阵计算
• 4.4 匹配点三维坐标计算
• 5 基于对数螺旋锥齿轮的系统实验分析
• 5.1 对数螺旋锥齿轮
• 5.2 系统检测实验
• 5.3 检测结果分析
• 结论
• 参考文献
• 附录 图像处理程序部分源代码
• 在学研究成果
• 致谢