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基于视觉检测的圆度误差测量技术研究

作　者: 王记桓
导　师: 张景和
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 圆度误差干涉仪图像处理拟合残差
分类号: TG834
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 84次
引　用: 1次
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内容摘要

圆度误差是一项比较科学、先进的评定零件表面质量的指标,它能客观直接的反映圆柱面的旋转精度。由于圆度误差是实际轮廓相对于理想圆而确定的,所以被测量轴径截面的实际轮廓的精确测量,是求圆度误差的重要组成部分。本文测量的对象是直径为120mm、长90mm的超精密回转主轴。在深入研究零件圆度误差的测量理论和测量方法的基础上,采用V形块立式测量法,并利用精密干涉仪结合CMOS图像传感器,进行了图像采集、处理与分析,成功读取了图像信息,并将之转换成有效的实验数据,完成了对回转主轴圆度误差的测量。首先,从理论上说明了圆度误差常用的测量方法及测量中心的评定方法,阐述了最小二乘圆评定方法在V形块测量中的数学实现,并说明了实验数据的处理方法——误差联系法的运用。其次,完成了超精密主轴圆度误差测量系统的设计,对图像采集系统进行了调试。根据本文采集的干涉条纹图像的特性,运用图像灰度值列求和的方法,求出了干涉仪测头的实际位移。提出了适合本课题的图像质量评价方法——运用曲线拟合残差来评价去噪后图像质量,并与传统的评价方法进行了对比。根据不同的图像质量评价方法选择了适合的图像处理方案,使图像采集系统分辨率达到每像素点2.9nm。最后用Matlab编程实现了图像分析,求出了超精密回转主轴的圆度误差。设计实验,证明了测量结果的正确性。分析了测量系统的误差来源和具体影响因素,求出了测量系统的误差。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-14
  1.1 课题来源及研究目的与意义  8-9
    1.1.1 课题来源  8
    1.1.2 研究的目的和意义  8-9
  1.2 国内外在该方向的研究现状  9-13
    1.2.1 圆度误差测量技术的研究现状  9-10
    1.2.2 计算机视觉检测技术的研究现状  10-13
  1.3 主要研究内容  13-14
第2章圆度误差测量的基本理论  14-26
  2.1 引言  14
  2.2 轴径圆度误差的测量  14-17
    2.2.1 使用圆度仪测量圆度误差  15-16
    2.2.2 使用三坐标测量圆度误差  16
    2.2.3 使用测长类仪器测量  16
    2.2.4 V 形法测量圆度误差  16-17
  2.3 轴径圆度误差的评定  17-22
    2.3.1 最小区域法  18-19
    2.3.2 最小外接圆法  19
    2.3.3 最大内切圆法  19-20
    2.3.4 最小二乘圆法  20-22
  2.4 误差联系法求圆度误差  22-24
  2.5 本章小结  24-26
第3章检测系统设计和数据读取  26-34
  3.1 检测系统的硬件选择  26-28
  3.2 图像采集  28-29
  3.3 由图像距离求实际距离  29-32
  3.4 曲线拟合  32-33
  3.5 本章小结  33-34
第4章采集图像预处理  34-46
  4.1 引言  34
  4.2 图像变换  34-37
    4.2.1 傅立叶变换  34-35
    4.2.2 离散傅立叶变换  35-36
    4.2.3 离散余弦变换  36-37
  4.3 图像增强处理  37-42
    4.3.1 中值滤波  37-39
    4.3.2 邻域平均法  39-40
    4.3.3 低通滤波  40-41
    4.3.4 直方图均衡化和规定化  41-42
  4.4 图像质量评价及处理方案确定  42-45
    4.4.1 主观评价法  42-43
    4.4.2 客观评价法  43
    4.4.3 图像处理最终方案确定  43-45
  4.5 本章小结  45-46
第5章圆度误差实验测试及结果分析  46-53
  5.1 实验步骤拟定  46-48
  5.2 实验参数设定  48
  5.3 测量结果正确性验证  48-52
  5.4 本章小结  52-53
结论  53-54
参考文献  54-58
致谢  58

基于视觉检测的圆度误差测量技术研究

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