自适应光强变化的齿轮视觉测量技术研究

发布时间：2017-07-26 12:35

  本文关键词：自适应光强变化的齿轮视觉测量技术研究

  更多相关文章： 机器视觉 齿轮测量 齿距精度 自适应 光强

【摘要】：齿轮机构是机械传动中应用最广泛的机构之一。齿轮形状复杂,精度项目众多,检测难度大,是制造业领域的研究热点。已有的齿轮精度测量仪器以接触式测量为主,操作复杂,检测效率低;尤其对于小模数齿轮,接触式测量受测头大小和形状的影响,检测困难。视觉测量技术具有非接触、精度高、速度快、实时在线的优势。本文以小模数渐开线直齿圆柱齿轮为研究对象,对其视觉测量中的相关技术进行了研究。主要研究内容与结果如下:搭建了齿轮视觉测量系统,包括图像采集系统和图像处理系统两部分。图像采集系统采用背向照明的方式,以CCD图像传感器作为核心成像器件。设计了齿距精度的图像测量算法,总体上分为图像处理、特征提取、项目测量三个步骤;在此基础上,采用C#与HALCON联合编程的方式,开发了图像处理系统。图像处理是整个视觉测量的核心部分。对于齿轮图像,采用高斯滤波的方法来抑制噪声,取得了良好的效果。提取出图像中的感兴趣区域后,首先进行图像分割,然后采用8连通的方法提取连通区域并标记,可以准确地得到齿数。针对传统边缘检测方法易受到光强变化影响的问题,提出了一种自适应光强变化的动态调整阈值方法;该方法采用亚像素精度阈值分割算法来提取边缘,利用区域平均灰度来表征光强变化,通过标定边缘与区域平均灰度、边缘与阈值间的相互关系,推导出了阈值与区域平均灰度的关系,以此来补偿光强变化对测量结果的影响。最后通过三坐标测量机验证了该系统测量结果的准确性。此外,设计的光强影响实验表明,自适应光强变化的方法可以很好地保证测量结果的稳定性。本文对齿轮视觉测量技术的研究,以及所提出的自适应光强变化的方法具有重要的理论意义和应用价值。
【关键词】：机器视觉 齿轮测量 齿距精度 自适应 光强
【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】：TP391.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 课题背景及研究意义10
• 1.2 齿轮测量技术发展现状10-13
• 1.2.1 齿轮精度项目10-11
• 1.2.2 齿轮测量技术发展状况11-13
• 1.3 视觉测量技术研究现状13-17
• 1.3.1 机器视觉技术概述13-14
• 1.3.2 视觉测量关键技术与应用14-16
• 1.3.3 光强变化对视觉检测结果影响的研究16-17
• 1.4 研究内容及论文框架17-19
• 2 测量系统整体设计19-31
• 2.1 总体设计概述19-21
• 2.1.1 测量系统组成19-20
• 2.1.2 测量系统设计指导原则20-21
• 2.2 图像采集系统21-29
• 2.2.1 摄像机21-23
• 2.2.2 镜头23-25
• 2.2.3 光源及照明方式25-27
• 2.2.4 图像采集卡27
• 2.2.5 整体结构27-29
• 2.3 图像处理系统29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 3 齿轮测量关键图像处理方法31-54
• 3.1 图像平滑31-34
• 3.1.1 图像噪声31
• 3.1.2 线性空域滤波31-34
• 3.2 连通区域提取34-38
• 3.2.1 图像分割34-37
• 3.2.2 连通区域的标记37-38
• 3.3 传统边缘检测方法38-45
• 3.3.1 一阶边缘检测算子38-40
• 3.3.2 二阶边缘检测算子40-42
• 3.3.3 齿轮轮廓提取42
• 3.3.4 光强影响实验42-45
• 3.4 自适应光强变化的动态调整阈值方法45-53
• 3.4.1 亚像素精度阈值分割45-47
• 3.4.2 光强变化的表征47-50
• 3.4.3 边缘与区域平均灰度50-51
• 3.4.4 阈值对边缘位置的影响51-52
• 3.4.5 动态调整阈值方法52-53
• 3.5 本章小结53-54
• 4 齿距精度图像测量流程及程序实现54-63
• 4.1 齿距精度54-55
• 4.2 齿距精度图像测量流程55-62
• 4.2.1 图像处理56-58
• 4.2.2 特征提取58-60
• 4.2.3 项目测量60-62
• 4.3 本章小结62-63
• 5 实验结果与误差分析63-69
• 5.1 像素当量标定63-64
• 5.2 实验结果与分析64-67
• 5.2.1 基准条件64-65
• 5.2.2 光强影响实验65-67
• 5.3 误差分析67-68
• 5.4 本章小结68-69
• 总结与展望69-70
• 参考文献70-74
• 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果74-75
• 致谢75-76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘秀峰;王兴东;裴云;杨先发;刘源l，

本文编号：576444