电连接器壳体零件多尺寸精密测量系统

发布时间：2017-09-01 17:21

  本文关键词：电连接器壳体零件多尺寸精密测量系统

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【摘要】：零件的高精度检测是保证零件生产加工质量的重要环节,目前大多数企业仍然采用人工检测或者简单工具的方法对零件尺寸进行测量,速度慢且精度难以保证。视觉测量技术具有非接触、精度高、速度快的优点,已经成为精密测量的重要发展方向和研究热点。本文以企业生产的电连接器壳体零件为测量对象,从摄像机标定、图像处理、边缘检测等方面展开研究,设计了一套基于机器视觉的电连接器壳体零件多尺寸精密测量系统,测量精度能够满足企业的实际要求。论文的主要研究内容如下:(1)在深入了解视觉测量理论和国内外研究现状的基础上,从实际需求出发,完成了测量系统的硬件选型,搭建出了一套包括CMOS相机、远心镜头、光源、载物台等在内的视觉测量平台。(2)从四大坐标系入手,研究分析了摄像机的成像模型和现有的摄像机标定方法,采用了一种基于HALCON平台的快速摄像机标定方法,实验证明该方法具有较高的标定精度,标定结果精确,且运算效率高。(3)研究了图像二值化、图像滤波、图像分割、边缘检测等图像处理技术对零件图像的处理效果,通过实验分析比较确立了测量系统的图像处理算法。重点研究了亚像素边缘检测技术,采用基于二次多项式插值的亚像素边缘检测方法实现了零件图像的亚像素边缘定位,实验证明该方法能够减小测量误差,提高系统的重复测量精度。提出了一种改进的Harris角点检测方法实现角点的亚像素级定位,提高了对线段长度的测量精度。采用最小二乘拟合法拟合圆并获取圆心坐标,实现了零件孔径和孔间距的测量。利用直线间的夹角实现了角度参数的测量。(4)基于Visual C++6.0和HALCON混合编程,开发了系统的功能软件和人机界面,实现了图像采集、图像处理、尺寸测量、结果输出等功能。(5)针对三种典型的电连接器壳体零件的多个尺寸进行了测量,实验研究结果表示,系统的测量精度能够达到企业规定的要求0.05mm。
【关键词】：机器视觉 图像处理 尺寸测量 亚像素边缘检测
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-21
• 1.1 课题来源和研究的目的意义12
• 1.1.1 课题来源12
• 1.1.2 课题研究的目的意义12
• 1.2 机器视觉测量系统的国内外研究现状12-16
• 1.2.1 国外的研究现状13-15
• 1.2.2 国内的研究现状15-16
• 1.3 亚像素边缘检测方法的国内外研究现状16-19
• 1.3.1 基于插值的亚像素边缘检测方法17
• 1.3.2 基于拟合的亚像素边缘检测方法17-18
• 1.3.3 基于矩的亚像素边缘检测方法18-19
• 1.4 论文的主要研究内容与章节安排19-21
• 1.4.1 论文的主要研究内容19
• 1.4.2 论文的章节安排19-21
• 第二章 零件精密测量系统的硬件设计21-28
• 2.1 零件精密测量系统整体结构21-22
• 2.2 工业相机选择22-24
• 2.2.1 CCD和COMS的区别22-23
• 2.2.2 本测量系统的相机选择23-24
• 2.3 相机镜头选择24-25
• 2.4 光源及照明方式的选择25-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 零件精密测量系统的摄像机标定28-39
• 3.1 摄像机成像原理28-30
• 3.2 摄像机标定30-34
• 3.2.1 线性摄像机模型30-31
• 3.2.2 非线性摄像机模型31-33
• 3.2.3 摄像机标定方法概述33-34
• 3.3 基于HALCON软件的摄像机标定34-38
• 3.3.1 标定板的选取34-35
• 3.3.2 标定的具体过程35-37
• 3.3.3 实验结果及分析37-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第四章 电连接器壳体零件的图像处理39-74
• 4.1 图像预处理39-49
• 4.1.1 图像二值化39-41
• 4.1.2 图像滤波41-49
• 4.2 图像分割49-60
• 4.2.1 基于阈值的图像分割50-54
• 4.2.2 基于区域的图像分割54-55
• 4.2.3 基于边缘的图像分割55-59
• 4.2.4 各种边缘检测算子实验效果比较59-60
• 4.3 亚像素边缘检测60-73
• 4.3.1 矩法61-66
• 4.3.2 拟合法66-69
• 4.3.3 插值法69-70
• 4.3.4 基于二次多项式插值的亚像素边缘检测方法70-71
• 4.3.5 实验结果及分析71-73
• 4.4 本章小结73-74
• 第五章 电连接器壳体零件多尺寸测量实验及误差分析74-96
• 5.1 零件尺寸测量系统软件流程74-75
• 5.2 测量系统人机界面设计75
• 5.3 矩形类零件长度测量实验75-80
• 5.3.1 测量方法选取76-77
• 5.3.2 实验结果及分析77-80
• 5.4 非矩形类零件长度测量实验80-86
• 5.4.1 角点检测81
• 5.4.2 改进的Harris角点检测81-83
• 5.4.3 实验结果及分析83-86
• 5.5 宽度测量实验86-88
• 5.5.1 测量方法选取86
• 5.5.2 实验结果及分析86-88
• 5.6 孔径测量实验88-91
• 5.6.1 最小二乘法拟合圆88-89
• 5.6.2 实验及结果分析89-91
• 5.7 孔间距测量实验91-92
• 5.7.1 测量方法选取91
• 5.7.2 实验结果及分析91-92
• 5.8 角度测量实验92-93
• 5.8.1 测量方法选取92-93
• 5.8.2 实验结果及分析93
• 5.9 误差分析93-95
• 5.9.1 量化误差94
• 5.9.2 镜头误差94
• 5.9.3 标定误差94-95
• 5.9.4 软件算法误差95
• 5.10 本章小结95-96
• 第六章 总结与展望96-98
• 6.1 本文已完成的工作96-97
• 6.2 对未来工作的展望97-98
• 参考文献98-104
• 致谢104-105
• 攻读硕士学位期间发表的论文与科研情况105

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