基于光视觉技术的深孔直线度检测系统研究

发布时间：2017-06-26 09:11

  本文关键词：基于光视觉技术的深孔直线度检测系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：深孔加工是机械加工中的一个重要分支,深孔直线度检测则是深孔领域的一个世界性难题,如何准确快速地检测深孔直线度是长久以来的一个研究热点。目前,随着计算机、CCD、图像处理等技术的发展,光视觉技术已越来越广泛地被应用于高精密检测,是未来该领域的一个重要发展方向。本文创新性地将光视觉技术应用于深孔直线度检测,为这个技术难题的解决提供了一种新的思路、新的方法,做出了新的探索。本文针对深孔直线度检测和光视觉技术进行了大量研究。首先阐述其研究背景、目的和意义,然后详细评述了深孔直线度检测的国内外研究现状并指出其存在的问题,在此基础上提出了基于光视觉技术的深孔直线度检测系统研究,主要研究内容如下:(1)设计了可以在深孔内实现自动进给、自动定心以及自动适应孔截面变化的机构,并对机构各部件进行了详细分析和合理选型;(2)建立了深孔直线度检测模型,并阐述其工作原理;(3)提出了利用坐标变换等相关知识解决实际检测中椭圆中心拟合问题的方法,并对其算法进行详细阐述;(4)提出利用坐标轴变换的方法将空间直线度误差评定转化成为平面圆度的误差评定,并详细说明该算法;(5)利用Matlab、Excel等软件对本文所提的直线度误差算法进行了验证。本文所述的基于光视觉技术的深孔直线度检测方法,克服了传统方法(如准直望远镜法、活塞法、臂杆法等)精度低的缺点,而且相较于目前先进的激光准直法,本文方法无需严格繁琐的对准调节操作且不受外界因素干扰;本文提出的直线度拟合和计算方法具有新颖简单、软件运算、精度高等特点。因此,本文的研究在深孔直线度检测方面具有重要的理论意义和实用价值。
【关键词】：深孔 直线度 误差评定 线结构光视觉 CCD
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG83
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 1.绪论11-21
• 1.1 课题的目的和意义11-12
• 1.2 深孔直线度检测简介12-13
• 1.3 深孔直线度检测研究现状13-15
• 1.3.1 国外研究现状13-14
• 1.3.2 国内研究现状14-15
• 1.4 光视觉技术简介15-18
• 1.4.1 光视觉测量说明15-17
• 1.4.2 光视觉测量技术的国内外研究现状17-18
• 1.5 课题来源18-19
• 1.6 本课题研究意义19-20
• 1.7 研究内容20-21
• 2.深孔直线度误差的影响因素和测量方法概述21-38
• 2.1 影响深孔直线度误差因素21-29
• 2.1.1 钻孔工作方式的影响21-23
• 2.1.2 加工刀具形状的影响23-24
• 2.1.3 切削力的影响24
• 2.1.4 钻杆刚度的影响24-25
• 2.1.5 切削速度的影响25-26
• 2.1.6 工件材料的影响26-27
• 2.1.7 导向套的影响27-29
• 2.2 深孔直线度误差测量方法概述29-37
• 2.2.1 透光测量法29-30
• 2.2.2 感应式应变片测量法30
• 2.2.3 准直镜测量法30-31
• 2.2.4 激光测量法31
• 2.2.5 超声波测量法31-33
• 2.2.6 塞规检验法33
• 2.2.7 杠杆法33-34
• 2.2.8 圆度法34
• 2.2.9 基于图像处理的激光反射法34-35
• 2.2.10 臂杆法35
• 2.2.11 激光—PSD法35-37
• 2.2.12 本文选用的检测方法37
• 2.3 本章小结37-38
• 3.深孔直线度检测系统的总体设计38-61
• 3.1 驱动机构设计38-42
• 3.1.1 传动机构设计39-42
• 3.1.2 其他原件的选取42
• 3.1.3 CCD调节结构42
• 3.2 自适应机构设计42-47
• 3.2.1 锥形结构44-45
• 3.2.2 弹簧的选取45-47
• 3.3 弹簧—锥形结构固有频率47-48
• 3.4 检测系统设计48-59
• 3.4.1 线激光器48-50
• 3.4.2 激光位移传感器50-51
• 3.4.3 动态倾角传感器51-53
• 3.4.4 CCD介绍53-57
• 3.4.5 图像采集卡57-58
• 3.4.6 成像系统58-59
• 3.5 本章小结59-61
• 4.检测模型的建立和实际轴线的求取61-77
• 4.1 检测系统介绍61-65
• 4.1.1 检测装置组成61-62
• 4.1.2 检测系统工作原理62-63
• 4.1.3 采样步长的确定63-65
• 4.2 建立直线度评定模型65-68
• 4.2.1 提取点信息66
• 4.2.2 拟合椭圆中心66-67
• 4.2.3 各中心点集成67
• 4.2.4 实际轴线拟合67-68
• 4.3 建立测量坐标系和计算任意点坐标68-69
• 4.4 椭圆光弧中心定位算法69-75
• 4.4.1 建立孔截面方程70-72
• 4.4.2 投影坐标计算72-73
• 4.4.3 坐标变换73-74
• 4.4.4 椭圆中心定位74-75
• 4.5 实际深孔轴线求取75
• 4.6 本章小结75-77
• 5.深孔中心轴线直线度误差评定77-94
• 5.1 深孔直线度误差评定方法概述77-82
• 5.1.1 两端点连线法78-79
• 5.1.2 最小二乘法79-80
• 5.1.3 最小区域包容法80-82
• 5.2 直线度误差评定算法82-86
• 5.2.1 建立拟合直线方程82
• 5.2.2 新建坐标系的转换82-85
• 5.2.3 深孔直线度误差的求取85-86
• 5.3 算法实验86-92
• 5.3.1 求解f87-89
• 5.3.2 求得l, n,ml的具体值89
• 5.3.3 求取直线度误差89-92
• 5.4 本章小结92-94
• 6.检测系统误差分析94-97
• 6.1 引起误差的各项因素94-96
• 6.1.1 面阵CCD引起的误差94
• 6.1.2 图像处理的误差94-95
• 6.1.3 自适应装置的误差95
• 6.1.4 线激光器产生的误差95
• 6.1.5 环境影响产生的误差95
• 6.1.6 数据处理产生的误差95-96
• 6.2 系统误差合成96
• 6.3 本章小结96-97
• 7.结论与展望97-99
• 7.1 结论97
• 7.2 展望97-99
• 参考文献99-104
• 攻读硕士期间发表学术论文及所取得的研究成果104-105
• 致谢105-106

【参考文献】

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本文编号：485572