基于机器视觉的直齿圆柱齿轮测量系统的设计与实现.pdf

天津大学
硕士学位论文
基于机器视觉的直齿圆柱齿轮测量系统的设计与实现
姓名:张景辉
申请学位级别:硕士
专业:计算机应用技术
指导教师:张新荣
20061201
中文摘要量时间长,工作量大,且不适合在生产过程中进行在线测量。研究应用机器视测量,测量的结果还不够精确,还不能达到工业上对齿轮精度的要求,但为机齿轮是任何机械设备必备的零件,由于其形状复杂,种类多样,需要测量的参数多,给齿轮的准确测量带来一定难度。传统的接触式机械测量方法,测觉、虚拟仪器等技术进行齿轮参数测量,不仅可以实现实时、在线的精密测量,而且具有非接触、可视化好、自动化和智能性高等诸多优点。本文在研究机器视觉和虚拟仪器的基本理论和特点的基础上,充分利用虚拟仪器的开发平台—捌渫夤夜ぞ甙麵的强大开发功能,研究实现了一个渐开线直齿圆柱齿轮基本几何参数测量系统。在教下用采集和回放两种方式实现了渐开线直齿圆柱齿轮的齿顶圆、齿根圆、模数等基本几何参数的在线测量,进而计算出公法线的值以监控齿轮在生产过程中的偏差。在系统开发过程中,探讨了在中进行齿轮灰度图像的形态学和滤波处理方法,为齿轮参数测量提供了质量比较好的齿轮图像。开发软件系统进行齿轮参数测量,节省了购买昂贵硬件设备所消耗的开支,而且简单易用。本系统虽然只能完成简单的渐开线直齿圆柱齿轮基本几何参数器视觉技术和虚拟仪器技术在齿轮测量中的应用和发展提供了有益的探索。关键词:机器视觉,虚拟仪器,琁,直齿圆柱齿轮测量
琇,瓼№瑃,..,!畉:,,瓺,瓵琲篗,,
吵日孑嘶军学位论文作者签名:;学位论文作者签名:芗签字日期:加辏碌笕签字日期:力卯辏学位论文版权使用授权书独创性声明签字日期:年发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得鑫鲞盘堂或其他教育机构的学本学位论文作者完全了解鑫鲞盘堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权鑫鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检,月≯彳日本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得导师签名:
课题研究的背景第一章绪论课题研究的意义进入二十一世纪,随着电子、信息、计算机、网络等高新技术在机械制造技术中的广泛应用,促进了中国机械制造业,尤其是作为机械制造业基础部件齿轮工业的快速发展ФぁL乇鹗墙改辏岛湍ν谐敌幸翟谖夜〉了飞速的发展,更加快了齿轮工业的发展速度,其年产值以每年平均近%的速度在增长,年达到了冢迥旰笃淠瓴到ù锏缴锨б谠!啊Фぁ中国齿轮专业协会确定的“十一五诩涞姆⒄鼓勘晔牵和平泄晌3萋种造强国与出口大国,使我国将成为齿轮出口大国,在世界同行业中处在保奈恢谩。因此无论是国有企业、股份公司、还是民营企业,齿轮制造企业在扩大齿轮产量、品种的同时,更加注重提高齿轮制造质量。强化并提高齿轮制造全过程的测量与监控技术水平获得了空前的重视,开发具有自主知识产权的齿轮测量技术和仪器,满足我国齿轮制造质量检测的迫切需要,是我国齿轮测量仪器制造业当前所面临的一项重要而紧迫的任务‘。齿轮是各种机器设备中经常用到的一种重要的传动零件;齿轮的精度直接影响整台机器的工作性能和使用寿命阳3萋值木ǘ龋唤鲇氤萋值纳杓坪图工有关,也与对齿轮误差的测量、分析、及合理控制有关。齿轮形状复杂,测量参数较多,因此齿轮测量一直是几何量测量中的难点。齿轮测量技术的发展已有近百年的历史。从上个世纪年代开始,齿轮测量技术取得飞速发展,出现了许多齿轮测量的智能化仪器,但是这些智能化仪器,其价格较昂贵,使用和维修的技术性也较强,所以大多数企业还是沿用传统的齿轮测量仪器或使用其它机械测量仪器进行齿轮测量。这些传统的接触式机械测量方法,测量时间长,工作量大,且不适合在生产过程中测量。目前正在形成测量领域新热点的机器视觉技术、虚拟测量技术,应机电产品制造企业信息化的要求,得到了迅速的发展,并以其非接触、实时、可视化好、自动化和智能性高等诸多优点,可广泛用于各种实时、在线的精密测量,尤其适合于零件几何参数的动态实时精密测量,在国民经济、科学研究及国防建设等领域应用广泛“,。
国内外研究动态由美国Ⅻ公司推出的一个图形化软件开发环境捌渫ㄓ萌砑的地位叫蚴。发平台为工程技术人员构建快速灵活的非接触在线齿轮测量系统成为可能。在各种类型的齿轮产品中,由于渐开线直齿圆柱齿轮具有能保证恒定的瞬时传动比、制造这种齿轮所用的切齿刀具的形状简单、易于制造等一系列优点使得这种齿形的齿轮应用最为