基于无衍射光的同轴度误差测量系统软件开发

论文摘要

同轴度误差属于定位误差,其公差带是以基准轴线为轴线、以公差值为直径的圆柱面区域。随着主推进轴系校中、大型转轴、精密机床、大型飞机制造等技术的快速发展,对同轴度的测量提出更高的要求。为了实现长距离轴系同轴度的精确测量,本文提出一种基于无衍射光基准的同轴度测量系统。本文对同轴度的测量系统的方案进行了分析和详细的描述。利用无衍射光基准的优势,结合CCD传感器、特制测头、控制元件等硬件设备和图像处理软件系统,设计了无衍射光同轴度测量系统的整体方案。同时着重分析了本测量系统中软件部分的作用与功能,其中,求取无衍射光图像中心是软件系统的关键。在系统的软件开发中,本文对本测量系统采集到的图像进行了理论分析,总结了无衍射光截面图像的几点重要特征,给后续研究图像处理算法提供了很大帮助。比较了Hough变换与局部广义对称变换算法的优劣,和应用于本图像的局限性和不足,针对上述算法和其他算法带来的不足,本文从图像特性出发,根据截面图像为贝塞尔函数图像这个特点,利用贝塞尔函数的变化曲线,提出了一种快速、高精度的方法极值加拟合椭圆的方法,此方法同时适用于远近图像。本文介绍了本算法中求取图像处理的整体流程:首先对原图像进行格式转换,转换为灰度图像;第二步是应用重心法求取初步中心;第三步是求取横极值图像和纵极值图像,建立两个容器存放极值的坐标信息;第四步为求出平均环距,剔除所求极值的粗大误差;第五步为跟踪圆弧特征点,通过区域增长找出整圆几何形状;最后利用圆弧特征点,拟合曲线,求出椭圆中心。文章通过分析软件中计算结果的精度和速度,发现本文提出的算法处理速度较快,测量精度较高。同时,通过完善的误差评定算法得到实验结果,验证了本系统的可用性和精度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 同轴度测量系统研究的意义
• 1.3 同轴度误差测量方法
• 1.4 图像处理在测量系统中的作用
• 1.5 本课题的主要工作
• 2 同轴度测量系统
• 2.1 无衍射光同轴度误差测量系统
• 2.2 软件系统设计
• 2.3 本章小结
• 3 极值法与边缘检测
• 3.1 图像和算法分析
• 3.2 图像处理算法分析
• 3.3 极值法
• 3.4 本章小结
• 4 求取图像中心
• 4.1 求取平均环距
• 4.2 圆弧特征区域生长
• 4.3 拟合圆与解方程
• 4.4 本章小结
• 5 系统实验结果分析
• 5.1 实验目的
• 5.2 实验原理
• 5.3 实验内容和实验条件
• 5.4 实验结果
• 5.5 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 实验数据分析
• 附录2 硕士期间发表论文