轴类零件图像测量系统的研究

发布时间：2020-05-18 08:18

【摘要】：当前,轴类零件的检测工作主要由检测人员使用通用量具或者操作专用高精度测量仪器完成,这种依赖人力、自动化程度低的检测方式,有着工作效率低、检测成本高、无法长时间连续作业等缺点。随着轴类零件自动化生产技术的普及,制造企业希望对工件质量进行在线检测、实时监督。然而,目前的在线测量手段在性能、精度、速度、成本、自动化程度上还很难取得一个很好的平衡点,无法大规模普及。图像测量技术可以测量微小结构、弹性体,有着成本低、精度高、速度快、非接触等优点,广泛应用在工业中。基于以上背景,本文开发了一种轴类零件图像测量系统,可以自动读取零件图纸信息,自动测量轴类零件的直径、角度、圆度、圆柱度,整个测量过程不需要人干预。本文首先分析了当前轴类零件的生产方式、常用测量方法的优缺点、图像测量技术的发展现状等研究背景。通过对研究背景的分析,制定了总体研究方案,包括结构布置方案、硬件组成方案、算法方案等。针对轴类零件检测位置沿轴向分布,零件长度变化大等特点,设计了零件绕轴线转动,工业相机沿轴向直线运动的布局方式,该方式使得测量系统具有一定的使用柔性;根据生产方式的特点,设计了以PLC为机械控制核心,多核DSP为运算核心的硬件组成方案。其次介绍了本文使用的图像处理算法,包括图像的灰度化、滤波、像素级边缘检测和亚像素级边缘检测等算法。再次介绍了利用数字图像中的零件轮廓对轴径、角度、圆度和圆柱度进行测量的方法。重点介绍了自动化测量的实现过程,主要包括:利用感知哈希算法识别零件工程图中的测量项目;利用识别的测量项目结合计算机技术控制机械系统、图像传感器,主动调用相关程序完成零件图像的采集和误差评定工作。最后,搭建了图像测量实验平台,设计并制造了实验零件,进行了实测实验,验证了测量系统的可行性与测量精度,并对影响测量精度的因素进行了分析。
【图文】：

已经基本实现了自动化生产。图1-1 为某型产品的传动轴生产现场图，可以看出该零件的制造过程中使用机械手和传送带代替了人的劳动。随着人力成本越来越高，自动化技术的逐渐成熟，，自动化流水线或者机床+机械手这种集成加工单元逐渐成为制造单位采购设备的优先选项。图 1-1 轴类零件自动生产线现场Fig.1-1 Field of Axis Parts Automatic Production Line在科技日新月异的今天，零件工艺水平节节攀升，市场竞争越来越激烈，客户对机械产品的质量要求也越来越高。例如：某汽车厂商对于零配件供应商提供的变速箱传动轴的产品合格率要求在 99.5%以上，验收时抽检不合格品超过 5 件/千件，整批零件拒绝接收。图 1-2 为某型乘用车变速箱传动轴自动生产线工艺流程图，从图中可以看出该零件的生产工序较多，尽早的发现不合格品，就能避免不合格品流入后续工序，对于保证整批零件的合格率，降低生产成本，避免资源浪费有重要作用。图 1-2 某汽车变速箱传动轴自动生产线工艺流程Fig.1-2 Process flow of an automatic production line for transmission shaft of automobile gearbox

图 1-1 轴类零件自动生产线现场Fig.1-1 Field of Axis Parts Automatic Production Line月异的今天，零件工艺水平节节攀升，市场竞争越来越激烈也越来越高。例如：某汽车厂商对于零配件供应商提供的变速在 99.5%以上，验收时抽检不合格品超过 5 件/千件，整批零用车变速箱传动轴自动生产线工艺流程图，从图中可以看出该的发现不合格品，就能避免不合格品流入后续工序，对于保证产成本，避免资源浪费有重要作用。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH87;TP391.41

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本文编号：2669435