基于图像处理的砂轮包络廓形测量原理与技术研究

论文摘要

目前数控磨削加工都是采用砂轮的理论廓形进行编程,砂轮制造误差和磨损对加工精度影响较大,砂轮修形精度要求较高。因此,提出基于砂轮包络廓形的复杂曲面数控加工技术,采用砂轮包络廓形进行数控磨削刀位轨迹计算,使砂轮的形状误差对加工精度几乎没有影响,从而提高磨削精度。由此,砂轮包络廓形的测量成为一项核心技术,提出基于数字图像技术的砂轮包络廓形测量方法。砂轮包络廓形的概念是:令砂轮绕自身轴线回转,在机床上磨削一假想没有厚度的样板,所得形状定义为砂轮包络廓形,它涵盖了砂轮的尺寸误差、形状误差以及磨床主轴回转误差的影响,是磨削过程中实际发生包络作用的实效廓形。将砂轮包络廓形复映到其包络出的样板上,由此砂轮包络廓形的测量就转化为平面形状——样板的测量。根据实际需要设计了砂轮包络廓形的测量系统。该系统的工作原理是采用高精度的CCD相机摄取样板上的砂轮包络廓形图像,并将其传入计算机,计算机通过应用软件Matlab对图像进行处理,最终输出砂轮包络廓形的几何参数。软件模块是整个测量系统的重要部分,它关系到测量的精度。本文重点研究了图像细分、边缘检测和定位技术等图像处理算法。采用双线性插值法对图像进行亚像素细分,综合比较了各种边缘检测算法后采用Canny算子进行边缘提取。提取出边缘点集后采用三次样条函数法来拟合曲线。实验结果证明了算法的可靠性和有效性。砂轮包络廓形即为砂轮磨削的实效廓形,为数控磨削刀位轨迹计算提供了可靠的数据。此测量方案在回转类刀具的测量和刀位轨迹计算方面将有非常广泛的前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的来源及选题的意义
• 1.2 刀具检测技术的国内外研究发展动态
• 1.3 数字图像测量技术
• 1.4 课题主要研究内容
• 第二章 砂轮包络廓形测量系统设计
• 2.1 测量原理与系统组成
• 2.2 照明系统
• 2.2.1 光源与照明方式
• 2.2.2 照明系统设计
• 2.3 摄像系统
• 2.4 图像采集卡
• 2.5 计算机系统
• 2.6 本章小结
• 第三章 砂轮包络廓形测量技术
• 3.1 亚像素细分算法研究
• 3.1.1 亚像素细分算法
• 3.1.2 本系统的亚像素细分算法
• 3.2 图像边缘检测和廓形参数测量方法研究
• 3.2.1 经典边缘检测算法
• 3.2.2 本系统的边缘提取算法
• 3.2.3 廓形参数测量方法
• 3.3 标定方法设计
• 3.4 系统软件开发
• 3.5 本章小结
• 第四章 实验结果及误差分析
• 4.1 系统精度分析
• 4.1.1 理论精度分析
• 4.1.2 实验数据分析
• 4.2 系统误差的来源
• 4.3 提高精度的措施
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢