三面刃铣刀机器视觉检测系统的设计与应用

发布时间：2017-09-04 01:01

  本文关键词：三面刃铣刀机器视觉检测系统的设计与应用

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【摘要】：金属切削刀具生产企业对刀具的尺寸精度、形状精度和位置精度有很高的要求,为了保证刀具质量,企业必须按照国家标准要求对刀具的几何精度进行检测。三面刃铣刀是用于机械零件铣削加工的常用刀具,国家标准GB/T6119-2012对三面刃铣刀的“圆周刃对内孔轴线的径向圆跳动位置公差”有严格的要求,标准中规定了直径小于80mm的铣刀径向圆跳动公差必须≤0.05mm。传统的检测方法是采用带凸台的芯轴和千分表组合的纯机械人工检测方式,抽取铣刀样本进行抽样检验。然而,由于铣刀产品批量大、几何精度高,检测人员的劳动强度大、检测效率低、并且经常出现漏检或因人为原因导致误判断,因此,对三面刃铣刀的质量检测方法提出了更高的要求。随着计算机技术、光学、电子学、软件工程、信号处理与系统控制技术的不断发展,采用先进的质量检测技术,降低检测人员的劳动强度,保证质量检测的可靠性,已成为企业转型升级提高检测效率和准确性的当务之急。本文结合台州地区切削刀具生产企业对产品质量检测的实际需求,开展了三面刃铣刀机器视觉检测系统的设计与应用的研究。1)分析了三面刃铣刀机器视觉检测技术的研究背景和意义,详细地叙述了机器视觉检测方法与人工检测方法的区别。通过阅读大量的国内外文献了解了该领域中机器视觉检测技术的应用及今后的发展趋势,并分别介绍了机器视觉检测原理、检测系统的结构组成、检测过程中的影响因素以及检测系统的种类及其选用原则。2)依据三面刃铣刀的结构特征和几何精度的要求,在充分考虑铣刀生产企业的实际情况后,对三面刃铣刀机器视觉检测系统的硬件系统进行设计,对照明光源设计、摄像机的选择、光学镜头的选择、运动控制卡的选择进行了阐述和研究,对工作平台的滚珠丝杆和电机进行了设计和计算。3)根据机器视觉系统的检测原理,对图像处理及算法进行了研究,阐述了图像处理的原理及过程,分析了图像算法的原理及实现。并且通过所研究图像算法的原理,对参数化视觉检测软件进行设计。4)研究了相机的标定方式,通过采用标准量块标定的方式来实现相机的标定,用多高度标定方法来分析并拟合出相机拍摄高度与像素尺寸和实际尺寸的比例系数k的关系函数,获取相关的标定参数,实现图像平面坐标系与空间坐标系之间的转换。5)根据三面刃铣刀的国家标准要求,采用三面刃铣刀机器视觉检测系统对三面刃铣刀的径向圆跳动进行了检测实验,包括检测系统的硬件结构的合理性、检测精度的准确性、检测速度等的检测实验,实验结果表明,该检测系统能够用于三面刃铣刀的质量检测,检测准确,检测速度高,实现了对三面刃铣刀的机器视觉检测,验证了软件系统的可行性,有效的保证了三面刃铣刀径向圆跳动符合产品精度要求,并成功地用于企业的实际生产,大大减少了检测工人的劳动强度,提高了检测效率。
【关键词】：三面刃铣刀 机器视觉 径向圆跳动 检测精度 检测效率
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG714
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 背景及研究意义10-11
• 1.1.1 研究背景10-11
• 1.1.2 研究意义11
• 1.2 国内外研究现状与发展趋势11-13
• 1.2.1 国内外研究现状11-12
• 1.2.2 国内外发展趋势12-13
• 1.3 本文的研究内容13-15
• 1.4 本章小结15-16
• 第二章 机器视觉检测系统硬件设计16-29
• 2.1 设计任务16
• 2.2 硬件设计16-28
• 2.2.1 照明光源选择17-18
• 2.2.2 摄像机的选择18-20
• 2.2.3 镜头的选择20-22
• 2.2.4 工作平台的设计22-27
• 2.2.5 运动控制卡选择27-28
• 2.3 本章小结28-29
• 第三章 图像处理的研究29-39
• 3.1 Pylon Viewer的设置29-31
• 3.2 图像预处理31-38
• 3.2.1 图像灰度化31-32
• 3.2.2 图像噪声32-35
• 3.2.3 图像二值化处理35-38
• 3.3 本章小结38-39
• 第四章 图像算法的研究及软件的设计39-54
• 4.1 图像算法实现简介39
• 4.2 图像算法的原理39-48
• 4.2.1 质心提取40
• 4.2.2 角点提取40-43
• 4.2.3 圆心提取43-47
• 4.2.4 刀尖点提取47-48
• 4.3 软件设计48-52
• 4.3.1 VC与Matlab对接技术研究49
• 4.3.2 VC与运动控制卡对接技术研究49-50
• 4.3.3 软件的结构设计50-52
• 4.4 软件的界面设计52-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第五章机器视觉检测系统相机标定的研究54-61
• 5.1 机器视觉检测中的标定技术54-58
• 5.1.1 相机成像模型54-55
• 5.1.2 常用坐标及其关系55-57
• 5.1.3 摄像机的镜头畸变57
• 5.1.4 镜头畸变的校正57-58
• 5.2 本检测系统的相机标定技术58-60
• 5.3 本章小结60-61
• 第六章 三面刃铣刀机器视觉检测系统的实验61-67
• 6.1 三面刃铣刀检测实验61-63
• 6.2 三面刃铣刀检测结果分析与讨论63-66
• 6.2.1 视觉检测与传统检测精度对比65
• 6.2.2 视觉检测与传统检测效率对比65-66
• 6.3 本章小结66-67
• 第七章 结论及展望67-69
• 7.1 结论67
• 7.2 展望67-69
• 参考文献69-71
• 致谢71-72
• 攻读学位期间的研究成果72

【参考文献】

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本文编号：788376