非圆齿轮齿廓特性分析及偏差测量方法研究

针对现有啮合检测法不能快速准确地测量非圆齿轮单项偏差的问题,提出了一种非圆齿轮齿廓偏差测量方法。对非圆齿轮齿廓的展成特性进行了分析,求解出齿廓特征突变时所对应的偏心率临界值,以判断齿轮是否满足渐开线齿廓偏差测量条件。对于满足测量条件的非圆齿轮,首先求解出其齿廓起测点,然后采用自主开发的仿真加工与齿廓点提取插件,快速获取理论齿廓点,并利用NURBS插值法得到理论齿廓曲线,最后通过测头半径补偿得到测头运动轨迹。实验结果表明,所提出的方法能够快速准确地测量非圆齿轮齿廓偏差,是完全可行的。     

基于最小凸包的直齿圆柱齿轮检测方法研究

提出了基于齿轮外轮廓最小凸包及凸包缺陷的直齿圆柱齿轮齿数及缺齿识别算法,采用二值图像连通域跟踪提取齿轮外轮廓,然后进行外轮廓最小凸包及凸包缺陷检测,去除伪凸包缺陷后进行齿数检测及缺齿部位识别。根据直齿圆柱齿轮外形特征,提出了基于齿轮外轮廓凸包顶点的齿顶圆检测方法,以及基于齿轮外轮廓凸包缺陷最深点的齿根圆拟合方法,实现了直齿圆柱齿轮的特征圆参数快速测量。实验结果表明,齿数及缺齿识别算法正确率高达98.48%;与现有两种典型方法对比,齿轮特征圆拟合算法可以实现各种情况下齿顶圆和齿根圆的高速高精度定位。     

渐开线齿轮齿廓最优修缘量计算

本文讨论圆柱直齿轮轮齿及其根部邻域的弹性变形和齿廓接触变形对齿轮传动的影响及齿廓最优修缘量的确定,简单介绍了程序结构和部分计算结果.     

基于改进的多项式插值亚像素法电缆护套材料厚度测量

基于图像的测量技术具有测量精度高、动态范围大、灵活性好等优点,如今已广泛被用在几何尺寸测量领域.亚像素定位是其中一项关键的技术,可实现对目标优于整像素精度的定位.针对普通多项式插值亚像素定位法丢失了边缘点的方向信息,造成计算精度下降的缺点,提出了基于改进的Sobel边缘检测插值法,并将其应用到电缆护套材料的厚度图像测量系统中,使插值算法进行亚像素定位后的边缘坐标更加符合实际边界的情况,实现了精确快速的测量.     

弧齿圆锥齿轮的自然齿形

对实际生产中一些冶金重载齿轮齿面发生严重塑性变形进行研究后,认为必然存在最适合齿轮接触强度和弯曲强度的自然齿形,并分析了自然齿形的形成原理以及自然齿廓的构造。将铣刀盘的刀刃曲线做成自然齿廓的形状,用其加工的大小齿轮可实现零曲率差的啮合。     

基于改进亚像素算法的陶瓷天线PIN针在线精密检测

陶瓷天线PIN针作为天线中重要的零部件之一,其尺寸偏差将直接关系到天线的产品质量。为了实现PIN针的在线精密检测,设计研发了一种PIN针在线检测装置,并提出了一种基于改进亚像素算法的PIN针尺寸检测方法。首先开始采集图像并进行像素当量标定,对图像进行畸变校正、获取ROI区域、图像预处理,然后利用基于改进Sobel算子及高斯峰值位置估算的亚像素边缘检测算法提取边缘点,利用最小二乘法将边缘点拟合成一对平行直线,并计算出线间像素宽度,根据像素当量换算得到被测PIN针在ROI区域处的直径尺寸。实验结果表明,该方法的测量平均相对误差小于0.25%,在保证±0.005 mm检测精度的同时,其平均耗时相对于传统基于高斯拟合的亚像素检测算法缩短了64.32%。     

架空导线压接对边距的图像测量方法

压接导线主要应用于架空线路建设,其对边距对线路安全运行及服役期限起到重要作用。针对传统人工测量存在的可靠性差、效率低的缺点,提出了一种基于图像处理的压接对边距测量方法。首先根据图像的累计灰度突变点自动裁剪被测区域并进行中值滤波,然后基于改进Otsu阈值法获得边缘连续的二值图像;再分别使用形态学处理和高斯曲线拟合法对边缘进行二次定位,得到亚像素级边缘点;最后采用基于随机抽样一致性（random sample consensus,RANSAC）的最小二乘拟合方法完成上下边缘点的曲线拟合,实现压接对边距的测量。通过模拟试验表明了RANSAC拟合经过10次迭代后测量算法的效果较好,测量误差小于0.1 pixels;而实际导线测量试验结果表明,改进Otsu算法对光照强度具有适应性,同时与人工测量相比,图像测量方法的最大相对偏差为1.82%,重复标准差提高60%,平均耗时仅为人工测量的1/10,能够实现压接对边距高效可靠的测量。     

无源互调失真的数字化测量

在分析了无源互调产生的根源及传统测量方法的基础上,本文给出了一种基于FFT运算的无源互调失真数字化测量方法,并详细分析了数字化运算过程中由栅栏效应所引入的测量偏差,提出了测量偏差消除方法,基于本文所提算法实现的硬件测量结果证明了算法的有效性,即使在所测量的无源互调信号功率为-70dBm时,测量误差也不超过0.2dB。     

基于图像亚像素处理的电缆护套厚度精确测量

基于图像亚像素定位的精密测量系统是一个很有应用前景的研究方向.文中着重分析了影响测量系统精度的几大因素:彩色图像亮度信息的完整采集、图像梯度值计算精度、多类型边缘亚像素重定位精度.然后提出了综合应用主轴分析、多尺度梯度、通用亚像素重定位等方法,设计出适合做电缆护套厚度检测的简单有效算法流程.     

基于改进Zernike矩的轴类零件尺寸测量方法

轴类零件尺寸视觉测量当前多采用像素级边缘检测算法,难以适应工业自动化高精度测量需求。为提高轴类零件轴径尺寸测量精度,本文提出一种基于改进Zernike矩的轴类零件尺寸测量方法。首先利用Canny边缘检测算法对轴图像进行粗定位,获取像素级边缘。其次,根据图像目标与背景间灰度差异,提出基于多阈值Otsu的Zernike矩最佳判定阈值获取方法,获取亚像素级边缘。最后,提出基于边缘点搜索的改进最小二乘法拟合轴图像边缘直线,获取轴径尺寸测量值。实验结果表明,以自行车后轴轴径尺寸测量为例,本文算法相比传统Zernike矩方法稳定性更高,与人工测量值相对误差在0.011%以内,测量精度满足工业零件尺寸测量中自行车轴直径6级公差精度要求。     

微型零件中圆孔的高精度定位方法

根据微型零件中圆孔的成像特点,为了实现其高精度定位,提出了基于双三次样条插值的圆孔定位方法.首先使用Canny算子得到被测圆孔图像的单像素边缘,然后在此基础上利用双三次样条函数在边缘法线方向上对图像进行插值,对插值的结果进行差分,从而得到边缘的亚像素位置,再通过椭圆最小二乘拟合计算出亚像素精度的圆心坐标,精度优于0.025个像素.实验结果证明,此方法可以有效的提高圆孔的定位精度.     

球面折反射成像的内螺纹螺距视觉测量系统

为了实现内螺纹参数的非接触、自动化在线测量,本文以通孔螺母和盲孔螺母为检测对象,提出了一种基于球面折反射全景成像原理的内螺纹螺距参数的机器视觉测量系统。系统采集经球面折反射得到的图像,随后分割出完整的内螺纹区域;采用对比度受限的自适应直方图均衡化算法提高图像对比度,并采用中值滤波与双边滤波的组合来保护螺纹边界信息;再使用Zernike矩边缘检测算法确定每条螺纹的亚像素边缘;最终,基于折反射成像理论计算得到内螺纹螺距尺寸。与计量用螺纹综合测量机的螺距测量值进行了对比,实验结果表明该系统的平均测量误差为0.018 5 mm,满足工业生产中内螺纹螺距精度的要求,检测效率高,可用于内螺纹在线视觉检测。本研究为圆柱形内壁尺寸测量和缺陷检测提供了一种参考方案。     

任意信号波形真有效值检测的实现

介绍了一种基于交流信号有效值定义测量失真正弦波或非正弦波真有效值的方法,解决了平均值法在测量失真正弦波时引起显著测量误差的问题采用了一种适用于单片机计算的快速开方算法,实际应用表明,该方法特别适用于需要精度高、响应速度快畸变波形有效值测量的场合.     

基于局部区域灰度亚像素法电缆护套厚度精确测量

图像测量技术作为一种新兴的高性能测量技术,近年来在测量领域中占据越来越重要的地位。它具有非接触,精度高,速度快等优点,如今已广泛被用在几何尺寸测量领域。文中提出了一种基于局部区域灰度的亚像素边缘检测算法,并将其应用到电缆护套材料的厚度图像测量系统中,实现了精确快速的测量。     

基于图像处理的八角光纤尺寸检测算法设计

为解决传统的光纤端面尺寸检测方法中没有八角光纤,测量效率低的问题,采用图像处理对八角光纤尺寸检测进行算法设计,针对3个待测参数即纤芯直径、包层对边距离、包层对角距离,采用高斯滤波对图像进行降噪,提取待测光纤不同区域亚像素轮廓,对包层轮廓采用Ramer算法分割八边形光纤轮廓,提出过分割处理算法对不同长度的多段轮廓边进行处理,得到有效的八段轮廓;采用最小二乘法进行曲线拟合,纤芯轮廓拟合为圆测得其直径,包层轮廓各边拟合为直线测量对边距离;提出基于辅助线的顶点检测算法,进而测量对角距离。实验结果显示,本算法能对八角光纤纤芯直径、四组对边距离、四组对角距离进行精确快速测量,对边,对角距离重复测量精度平均达0.1μm,达到企业技术指标要求。     

基于伺服传动的新型冲齿机柔性控制系统

传统金属针布冲齿机械结构复杂,改变生产工艺需调整机械参数,灵活性和适应性差.介绍了一种采用可编程控制器(PLC)作主控制器,伺服传动系统作执行驱动机构的新型两轴数控冲齿机.论述了系统的工作原理,硬件实现及软件编程方法.新系统的冲齿-牵料机构彻底改变了传统冲齿机的机械耦合连接方式,采用计算机数字控制和高精度伺服传动系统,实现了机械解耦和数字化柔性连接,通过软件编程和人-机界面参数设置,保证了两轴同步驱动和工艺参数的柔性化调整.新系统具有1.9μm的控制精度,高达25m/min的加工速度,可适应1.0～5.0 mm齿距全系列金属针布的加工要求.     

变形测量系统中激光光斑中心精确定位算法

针对变形测量系统中激光光斑中心精确定位的要求,在重心法的基础上,提出了基于重心法的曲线拟合亚像素定位算法.该算法首先用变结构元多尺度广义形态滤波算法滤除图像噪声,然后用重心法计算出激光光斑的亚像素位置,最后用曲线拟合对激光光斑的中心位置进行精确定位.根据变形测量原理,搭建了实验平台,通过多次实验,变形角的标准差均小于2...     

基于物理模型驱动优化 WPD 的弧齿锥齿轮故障诊断方法研究

弧齿锥齿轮作为收获机主动力输出的关键零部件,其故障表现通常为激励脉冲,为实现农业收获机主传动齿轮箱故障 及时有效地监测诊断,本文提出基于物理模型驱动优化的小波包分解方法(wavelet packet decomposition, WPD)。 针对齿轮损 伤的多分量调制现象,该方法根据小波基函数特定时频窗口分析信号的特点,通过建立齿轮损伤集中参数模型,辅助筛选适应 齿轮损伤特性的小波包分解系数,以此优化分解信号所选用的小波基函数,使之具有更好的提取齿轮故障特征信息的能力。 通 过对实验信号和藠头收获机齿轮故障信号的包络谱分析,验证了该方法能够有效地应用于收获机齿轮故障诊断。     

隧道围岩沉降自适应实时识别及测量

针对传统隧道围岩沉降监测方法鲁棒性较差、难以及时有效的监测隧道围岩沉降值的问题,提出将坐标注意力结合目标检测算法的隧道围岩沉降自适应识别测量算法。利用工业相机拍摄不同环境靶标图像建立数据集,训练具有坐标注意力的目标检测模型,在测试集中验证模型预测精度为97.9%。使用图像中靶标的数字以及LED灯点的像素坐标标定测量算法模型并计算沉降值。结果表明在25 m范围内测量误差小于1 cm,在10 m范围内的靶标测量误差小于5 mm。     

基于Butterworth滤波和Haar小波变换的干涉图像齿面域分割

干涉图像中反映齿面形貌信息的齿面域被背景噪声包围，其分割精度对相位解包裹、图像配准等后续的处理步骤存在较大的影响，直接关系到最终测量结果的精度。针对齿面干涉图像边界存在杂散条纹的现象，通过分析齿面干涉条纹的分布规律，提出了一种结合Butterworth滤波和Haar小波的齿面域分割方法。最后，在本文实验条件下，通过与时域分割方法进行对比，该方法可以将齿面干涉图像的边界杂散条纹区域内解包裹相位值有错误的地方排除在有效测量区域外并且能够对其进行有效校正，证明了基于频域信息的分割方法能够有效地提高干涉图像齿面域分割的精度。