基于机器视觉的斜齿轮螺旋角在线检测方法研究

针对斜齿轮螺旋角测量难度高、测量装置复杂、测量耗费工时过多、难以实现在线测量等问题,以斜齿圆柱齿轮为研究对象,提出了一种结合曲线拟合的斜齿轮螺旋角机器视觉测量方法。首先,设计并搭建了与端面测量系统相结合的斜齿轮螺旋角视觉测量系统,使用双远心镜头相机采集了斜齿轮侧面图像,对齿形进行了建模与分析,验证了方法的可行性;然后,采用统计结构元素的方法判定了斜齿轮的旋向,先后利用结合同态滤波的canny算子以及基于改进的击中击不中变换的斜率筛选算法,对斜齿轮侧面图像进行了处理,得到了齿线边缘图;最后,通过拟合得出单条齿线的解析式,再利用其余齿线边缘点与解析式坐标的方差优化解析式,得到了斜齿轮的螺旋角,结合设计值对实验结果进行了验证。实验及研究结果表明：该方法测量速度约1 s,斜齿轮螺旋角测量误差可达4.38′,斜齿轮旋向测量准确;该方法的测量系统能够在测量齿轮的齿数、齿顶圆直径、分度圆直径等参数的同时,测量斜齿轮的螺旋角和旋向,满足工业快速在线检测的要求。     

基于IMAQ Vision的小模数直齿圆柱齿轮测量方法研究

本文以机器视觉技术为基础,研究了基于IMAQ Vision的渐开线小模数直齿圆柱齿轮的测量技术,介绍了对渐开线小模数直齿圆柱齿轮进行非接触测量的方法,通过利用IMAQ Vision软件进行图像采集、预处理、边缘检测、边缘拟合、系统标定等,得到被测齿轮参数的精确结果,研究了图像法齿轮几何量参数的测量方法,并对测量精度进行了分析.使用分辨率为768×576像素的CCD摄像头以及图像采集卡PCI-1409对分度圆直径为6.4 mm的直齿圆柱齿轮进行了测量实验,并与万工显测量值进行了比对,测量精度达到±2 μm,从而证明了该方法的可行性.     

未知参数小模数齿轮齿距和齿廓偏差视觉测量

小模数齿轮齿槽间隙小,接触式测量难度高,且易损坏测头,本文主要研究基于视觉的未知参数小模数齿轮的齿距偏差和齿廓偏差测量.基于亚像素数字图像处理技术定位齿轮测量基准,即齿轮几何中心,并测量得到齿数、模数、齿顶圆直径和齿根圆直径;依据齿轮精度标准ISO1328-1:2013中偏差项目定义,给出了基于视觉测量的齿轮齿距偏差和...     

基于机器视觉的直齿轮齿距偏差检测

针对直齿轮齿距偏差测量难度大、测量精度低的现状,文章采用机器视觉技术对直齿轮的齿距偏差进行检测。通过机器视觉系统获取齿轮图像,利用改进的Zernike矩亚像素边缘检测算法进行齿轮边缘检测;利用重心法求取齿轮几何中心,利用统计连通域法求取齿数,利用凸包法计算齿顶圆半径并计算获取齿根圆半径,通过齿顶圆公式计算模数,通过分度圆公式计算分度圆半径;依据测量结果给出了齿轮齿距偏差的测量方法,通过测量结果与直齿轮实际尺寸对比和分析,证明了该算法的合理性,可以实现齿距偏差的有效检测。     

基于机器视觉的齿轮参数测量系统

针对传统的机械接触式齿轮测量仪器操作复杂、易产生主观误差等问题，提出一种基于机器视觉齿轮参数非接触式测量系统。首先利用图像灰度变换、直方图均衡化方法对图像进行预处理，提出小波变换模极大值法计算图像的矢量模值和相角，寻找梯度方向极大值点，选取自适应阈值方法提取目标图像边缘。对齿轮的边缘轮廓形状特征，采用最小二乘法拟合原理，计算齿轮的齿根圆直径、齿顶圆直径、齿数和模数等参数。以两种参数的齿轮零件测量为例进行实验分析，结果表明，测量值满足测量精度要求，证明了所提测量系统的可行性。     

利用数字图像处理技术测量直齿圆柱齿轮几何尺寸

研究了采用数字图像处理技术实现对直齿圆柱齿轮几何尺寸的非接触式测量.首先对CCD摄像机拍摄的图像进行畸变校正与滤波去噪,然后对图像进行阈值分割,采用基于数学形态法的四邻域腐蚀来获得单像素宽的图像边缘.针对齿轮的边缘轮廓形状特征,运用重心法、最小二乘拟合、Bresenham画圆法和Hough变换等原理,建立了测量齿轮齿数、模数、中心孔半径、齿顶圆半径、齿根圆半径和变位系数等齿轮几何尺寸参数的测量算法.使用1280×1024的CCD摄像机及黑白采集卡对分度圆直径为50mm的直齿圆柱齿轮进行测量实验,与人工测量值对比,绝对误差小于一个像素,在各测量参数中,最大尺寸的齿顶圆半径绝对误差值为13μm.研究结果表明:因为CCD摄像设备的分辨率越高、被测物体的尺寸越小,则测量精度越高,且为线性关系,所以,使用高分辨率CCD摄像设备并配备光学放大系统,可实现对高精度和微小直齿圆柱齿轮几何尺寸参数的测量.如使用1280×1024像素以上的CCD摄像设备测量分度圆直径5mm以下的直齿圆柱齿轮时,测量精度可在2μm以下.     

基于视觉原理的齿轮参数测量方法研究

针对工业生产中测量直齿圆柱齿轮基本参数和齿距、齿厚偏差效率低等问题,提出了一种基于视觉原理的测量方法。利用圆形标定板对测量系统进行了重复性精度验证。提取齿轮图像亚像素边缘,利用最小二乘法拟合得到齿轮几何中心,根据齿廓边缘点到中心点的距离绘制相关图像。针对图像设计相关算法,并测量出齿轮基本参数和齿廓、齿厚偏差。对模数为2.5mm的直齿圆柱齿轮进行测量实验,结果表明：测量系统不确定度均不大于0.003pixels,齿轮各项几何参数相对误差均不超过0.2%,各项单项误差最大值均在合理范围内,满足工业生产中测量要求。     

直齿圆柱渐开线齿轮影像测量的图像处理技术

介绍了利用数字图像处理技术实现直齿圆柱渐开线齿轮影像测量的方法和步骤。首先,通过影像仪的CCD传感器采集齿轮图像;然后,滤除图像中的噪声信号,利用Zernike矩提取齿轮边缘,对边缘图像齿廓上的点采样,并通过渐开线拟合确定齿轮的基圆半径;最后,得出齿轮的其他几何参数。测量实例表明,该测量系统的测量精度和检测速度可以满足生产要求。     

基于视觉技术的尼龙齿轮分度圆测量

压铸尼龙齿轮在冷却过程中存在一定的收缩现象,导致小模数齿轮分度圆直径减小,齿轮传动出现间隙。为检测尼龙齿轮尺寸是否达到制造要求,提出一种基于视觉技术的尼龙齿轮分度圆测量方法。经影像测量仪采集齿轮图像,应用系统标定、图像处理、轮廓提取等算法,寻找中间圆及其附近圆与齿轮轮廓相交产生的齿厚与齿槽宽数组,计算两数组欧氏距离最小的圆近似作为齿轮的分度圆。实验表明,该方法测量精度达到0.01 mm以上,满足尼龙齿轮的检测要求。从而指导模具尺寸参数的设计,弥补镜盘齿轮压铸收缩带来的不良影响。     

基于机器视觉的斜齿轮参数检测

为了实现斜齿轮参数的非接触式快速检测,提出了一种斜齿轮参数视觉检测方法。对于斜齿圆柱齿轮该方法可以实现齿顶圆直径、齿根圆直径、分度圆直径、齿数、模数、螺旋角和旋向的检测。通过预处理对斜齿轮端面画面进行图像增强,使用阀值分割和边缘检测获取斜齿轮端面轮廓,基于最小二乘法拟合齿顶齿根圆对斜齿轮的主要特征参数进行检测,在齿轮侧面使用SVM对斜齿轮的旋向进行分类检测,并计算齿顶区域的倾斜角度换算得螺旋角。经实验,该方法对不同规格斜齿轮的参数检测均有效,具有良好的稳定性、精确性。     

微孔几何参数视觉测量研究

圆是视觉测量中重要的特征。针对圆形微孔几何参数的视觉测量进行了研究,提出了高效的圆参数测量与定位的测量方法。该方法根据分析采集图像的具体特性,通过对图像阈值分割、边缘提取等算法的研究,进而提取了目标的特征信息。面向检测区域小的尺寸测量问题,对比了改进的Hough变换法与最小二乘法,分析了引起测量误差的因素,通过最小二乘法实现圆形微孔的精确定位及直径等的精确测量。实验表明,系统的实际测量精度为0.005mm,该方法几何参数测量精确,定位准确,在视觉测量中具有广泛的应用前景。     

应用机器视觉技术的齿轮测量方法

应用IMAQVision工具包在LabVIEW虚拟仪器平台上可以快速、灵活地开发齿轮测量的机器视觉系统。采用阈值分析进行图像分割、用形态学方法改进图像质量是齿轮测量的基础。采用图像分析的方法进行齿轮主要几何参数的测量 ,通过实际测试数据分析 ,讨论了机器视觉技术在齿轮测量中的实用价值和发展前景     

基于齿轮局部图像的齿距机器视觉测量方法

针对工业对中小模数直齿圆柱齿距快速测量需求及视觉测量特点,提出一种基于齿廓图像边缘过渡带信息统计的单个齿距算法。该算法首先采用双阈值法提取齿轮齿廓边缘过渡带像素信息,然后根据齿轮渐开线几何关系,将过渡带像素信息逆向映射到基圆上,计算得到最优的齿廓边缘渐开线初始相位角,最后利用两条相邻同名齿廓初始相位角计算得出齿距。通过采用高精度量块组合边缘测量试验,验证了该算法的原理正确性和测量精度。结果表明,利用该算法视觉测量得到的相对位置最大偏差为0.002 1 mm,最大分散度为0.000 52 mm。对同一5级精度齿轮进行齿距测量,视觉齿轮测量仪和MM3525齿轮测量中心测量的最大单个齿距偏差出现在相同齿距上,二者相差0.000 7 mm,其齿距累积总偏差相差0.001 mm,表明本齿轮齿距视觉测量方法可以满足5级精度直齿圆柱齿轮齿距的快速测量要求。     

基于视觉技术的斜齿圆柱齿轮螺旋角检测研究

对斜齿圆柱齿轮螺旋角测量方法进行了研究,提出了基于视觉技术的斜齿圆柱齿轮螺旋角参数非接触式自动测量方法。利用相机采集斜齿轮端面图和侧面图,并对斜齿轮端面图进行图像处理,然后通过搜寻端面图中齿厚和齿槽宽相等的位置确定分度圆位置,从而获得斜齿轮端面分度圆与齿顶圆的比值。应用Canny算子对滤波后的斜齿轮侧面图最中间的轮齿部分齿顶进行亚像素边缘提取,为减小齿顶实际边缘线外其他短线的干扰,采用基于Tukey权重函数的最小二乘法进行直线拟合,将该直线与斜齿轮中轴线所夹锐角作为斜齿圆柱齿轮齿顶圆处螺旋角参数,根据分度圆处螺旋角与齿顶圆处螺旋角的几何关系求得分度圆处螺旋角,即斜齿圆柱齿轮的螺旋角。实验结果表明,该方法满足测量精度要求,具有较高的应用价值。     

直齿圆柱齿轮参数视觉测量方法研究

视觉测量由于具有非接触、高效、低成本、自动化程度高等优点,正逐渐取代传统的测量方法。提出了一种基于视觉测量的直齿圆柱齿轮尺寸参数的测量方法。首先,搭建了精密视觉测量系统,分析直齿圆柱齿轮视觉测量流程以及系统构成;其次,验证了视觉测量系统的可靠性,利用高精度光学玻璃进行标定和重复性精度评估,结果表明测量系统的误差均小于0.03Pixels;最后,运用凸集轮廓的方法定位齿顶圆,利用开运算的方法定位齿根圆,最终沿分度圆扫描灰度阶越,得出齿槽宽与齿厚,从而测量出齿轮的各项参数。实验结果表明,该方法快速准确,测量效果更加稳定。     

齿顶圆与齿根圆直径的测量及其量具

利用三点定圆原理设计了一种测量工具,用以测量齿轮（奇数齿或偶数齿均可）齿顶圆直径和齿根圆直径,以便确定齿轮的各主要参数,使用方法简单,方便,精度适中,成本低,便于推广使用。     

视觉测量齿轮定位偏心对齿距测量精度的影响

为了提高中小模数直齿圆柱齿轮视觉测量仪齿距测量精度,分析了在视觉坐标系内齿轮基圆定位偏心对齿距测量误差的影响规律。通过理论分析和仿真计算得出基圆定位偏心导致齿廓初始相位角误差的正弦曲线模型,进而研究了基圆定位偏心对齿距测量误差的影响。根据视觉测量仪相对法测量齿距原理,推导出齿距测量误差增量公式,并在齿轮视觉测量仪上对实际齿轮进行了测量实验。实验结果表明,提出的基圆定位偏心所导致的齿距测量误差增量模型具有较高的计算精度,可以用于齿轮视觉测量仪器研发时的精度分析;当偏心量e≤40μm,定位误差Δψ_j≤1°时,可以满足5级精度齿轮的测量要求;对于齿数z≥45的齿轮,可以采用双齿距测量方法来提高视觉测量效率,能够满足5级精度齿轮的测量要求。     

标准奇数齿直齿圆柱齿轮齿顶圆直径校正系数新探

笔者在对连轴奇数齿标准直齿圆柱齿轮进行基本参数测绘时,发现了一些问题,并对相关参数进行了修正。一般齿轮都是以模数作为计算的依据,当被测齿轮是个连轴的奇数齿标准齿轮时,按常规均采用测量齿顶圆直径的方法来确定模数,见图。由于ｄａ＝ｚ＋２ｈａ）ｍ所以ｍ＝ｄａ／ｚ＋２ｈａ式中ｄａ——齿顶圆直径ｚ——齿数ｈａ——齿顶高系数ｍ——模数当齿数为奇数时,卡尺直接测出的尺寸并不是真正的齿顶圆直径ｄａ,而是ｄａ′。根据图上的几何关系可得出ｄａ与ｄａ′的关系为ｄａ′＝ｄａ＋ｄａ·ｃｏｓ２θ／２＝ｄａ１＋ｃｏｓ２θ／２…     

基于图像识别的齿轮尺寸测量研究

为解决传统工业测量中,齿轮参数尺寸测量方法过于繁琐的问题,利用数字图像处理技术对其进行检测,提出了一种基于圆投影分割的齿轮参数尺寸检测方法。该方法首先通过图像预处理得到细化的齿轮轮廓,使用改进随机采样算法找到齿轮中心;然后利用轮廓点和图像中心点连线与所建立的图像坐标系正向X轴所成角度和两点距离的映射关系,建立新的极坐标系,并对齿轮进行圆分割,记录新坐标系中峰值点个数和峰值点纵坐标,这2个参数分别对应齿轮齿数和齿顶圆半径;最后利用齿顶圆半径与齿数、模数之间的关系式,求出模数,从而求出齿轮其他尺寸。实验结果表明,用该方法检测齿轮参数尺寸,检测速度快、精确度高,具有较高的实用价值。     

考虑制造误差的圆柱斜齿轮加工参数测量系统

虽然传统数控齿轮测量系统能准确测量圆柱斜齿轮加工参数,但未考虑齿轮加工制造过程中允许的微小误差,造成参数测量结果与真实结果偏差较大。设计一种考虑制造误差的圆柱斜齿轮加工参数测量系统,在系统硬件设计中,总体规划了各设备结构,并根据系统的适配性详细介绍了光学镜头与三轴运动平台在实际使用中的型号与参数。在软件设计中,图像处理过程引入Hough变换,通过点与线之间的转换,增强变换过程中的包容性,从而弥补了制造误差,并对齿距和齿廓的测量流程进行了优化设计。系统性能测试结果表明,与传统系统相比,该测量系统的总偏差在一定程度上有所减少,验证了系统在圆柱斜齿轮加工参数测量方面的有效性。