计算机视觉式刀具测量仪的研究
发布时间：2023-02-22 18:11
随着中国逐步进入“工业4.0”时代,数控机床在我国独资企业、外资企业等各层次制造企业中得到了广泛的应用。刀具测量仪是一种有助于提高数控机床效能的辅助仪器,主要功能是检测刀具长度、角度和圆弧半径等几何参数。目前,国内的刀具测量仪大多为光学投影式测量仪,速率较低,精度不高,无法达到使用标准。本课题研发的基于计算机视觉检测技术的刀具测量仪(简称数字刀具测量仪)是以数字图像处理技术为基础,将多学科集于一体的精密测量仪器,能将被测刀具参数传输到刀具库,有助于实现刀具预调,具有较快的测量速度,较高的测量精度与自动化程度。在课题中对数字刀具测量仪进行了系统研究,主要包括:(1)设计实现了数字刀具测量仪机械运动定位平台、视觉系统、数据采集系统与系统软件,并进行了整机性能分析与优化。(2)重点研究了刀具图像处理技术,主要有刀具图像灰度化、灰度图像二值化,滤波去噪,边缘检测,刀具识别与参数计算等。在典型边缘检测算法的基础上,提出一种基于Sobel算子与五次正交多项式最小二乘拟合的复合型亚像素边缘检测算法。(3)对自动调焦评价函数进行系统研究,探究了调焦函数灵敏度与光源、空间频率、调焦区域的关系,提出了一种...
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源与研究意义
1.2 国内外研究发展现状
1.2.1 机械接触式
1.2.2 光学投影式
1.2.3 计算机视觉式
1.3 计算机视觉检测
1.3.1 计算机视觉检测概述
1.3.2 计算机视觉检测关键技术
1.4 本章小结
第2章 数字刀具测量仪总体设计
2.1 数字刀具测量仪功能需求
2.2 数字刀具测量仪整体结构
2.3 机械定位移动系统
2.3.1 导轨系统
2.3.2 主轴系统
2.4 视觉系统
2.4.1 照明系统
2.4.2 成像系统
2.5 数据采集系统
2.6 系统软件
2.7 本章小结
第3章 刀具图像测量技术研究
3.1 数字图像处理
3.2 刀具图像预处理技术
3.2.1 彩色图像灰度化
3.2.2 直方图分析
3.2.3 图像噪声处理
3.2.4 图像二值化
3.3 图像边缘检测
3.3.1 图像边缘类型
3.3.2 经典边缘检测
3.4 亚像素边缘检测
3.4.1 亚像素检测的类型
3.4.2 刀具图像亚像边缘检测
3.4.3 复合型亚像素算法性能的研究
3.5 刀具参数计算
3.5.1 长度测量
3.5.2 角度测量
3.5.3 半径测量
3.6 刀具识别
3.6.1 轮廓跟踪
3.6.2 特征提取
3.7 本章小结
第4章 刀具图像自动调焦技术研究
4.1 常用调焦评价函数类型
4.2 常用调焦函数研究与分析
4.3 调焦评价函数的影响因素
4.3.1 空间频率对调焦函数性能的影响
4.3.2 调焦区域对调焦函数性能的影响
4.3.3 光源对调焦函数性能的影响
4.4 复合型自动调焦搜索策略研究
4.4.1 正焦平面粗略调焦
4.4.2 正焦平面的精确调焦
4.4.3 复合型自动调焦搜索策略性能研究
4.5 小章总结
第5章 刀具图像标定技术研究
5.1 系统标定方法综述
5.1.1 传统标定方法
5.1.2 自标定方法
5.2 系统快速自标定方法
5.3 网格交叉点坐标获取
5.4 系统快速标定方法性能研究
5.5 本章小结
第6章 误差分析与精度研究
6.1 误差分析
6.1.1 硬件误差
6.1.2 软件误差
6.1.3 环境误差
6.2 精度分析
6.2.1 调焦重复性精度实验研究
6.2.2 亚像素边缘检测精度实验研究
6.2.3 不同成像位置时的重复性检测精度研究
6.3 误差补偿
6.4 本章小结
第7章 结论与展望
参考文献
在学研究成果
致谢
本文编号：3748045
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源与研究意义
1.2 国内外研究发展现状
1.2.1 机械接触式
1.2.2 光学投影式
1.2.3 计算机视觉式
1.3 计算机视觉检测
1.3.1 计算机视觉检测概述
1.3.2 计算机视觉检测关键技术
1.4 本章小结
第2章 数字刀具测量仪总体设计
2.1 数字刀具测量仪功能需求
2.2 数字刀具测量仪整体结构
2.3 机械定位移动系统
2.3.1 导轨系统
2.3.2 主轴系统
2.4 视觉系统
2.4.1 照明系统
2.4.2 成像系统
2.5 数据采集系统
2.6 系统软件
2.7 本章小结
第3章 刀具图像测量技术研究
3.1 数字图像处理
3.2 刀具图像预处理技术
3.2.1 彩色图像灰度化
3.2.2 直方图分析
3.2.3 图像噪声处理
3.2.4 图像二值化
3.3 图像边缘检测
3.3.1 图像边缘类型
3.3.2 经典边缘检测
3.4 亚像素边缘检测
3.4.1 亚像素检测的类型
3.4.2 刀具图像亚像边缘检测
3.4.3 复合型亚像素算法性能的研究
3.5 刀具参数计算
3.5.1 长度测量
3.5.2 角度测量
3.5.3 半径测量
3.6 刀具识别
3.6.1 轮廓跟踪
3.6.2 特征提取
3.7 本章小结
第4章 刀具图像自动调焦技术研究
4.1 常用调焦评价函数类型
4.2 常用调焦函数研究与分析
4.3 调焦评价函数的影响因素
4.3.1 空间频率对调焦函数性能的影响
4.3.2 调焦区域对调焦函数性能的影响
4.3.3 光源对调焦函数性能的影响
4.4 复合型自动调焦搜索策略研究
4.4.1 正焦平面粗略调焦
4.4.2 正焦平面的精确调焦
4.4.3 复合型自动调焦搜索策略性能研究
4.5 小章总结
第5章 刀具图像标定技术研究
5.1 系统标定方法综述
5.1.1 传统标定方法
5.1.2 自标定方法
5.2 系统快速自标定方法
5.3 网格交叉点坐标获取
5.4 系统快速标定方法性能研究
5.5 本章小结
第6章 误差分析与精度研究
6.1 误差分析
6.1.1 硬件误差
6.1.2 软件误差
6.1.3 环境误差
6.2 精度分析
6.2.1 调焦重复性精度实验研究
6.2.2 亚像素边缘检测精度实验研究
6.2.3 不同成像位置时的重复性检测精度研究
6.3 误差补偿
6.4 本章小结
第7章 结论与展望
参考文献
在学研究成果
致谢
本文编号：3748045
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