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。     

空间矩定位齿轮齿距视觉检测

针对齿轮的精度测量问题,采用基于机器视觉的非接触检测方法,运用MATLAB软件中图像处理模块,实现了对圆柱齿轮齿距的测量。通过对图像的预处理,在运用Canny算子提取齿轮边缘的基础上,用空间矩边缘检测法,计算出一维阶跃边缘的前三阶空间矩,得出实际模型中边缘位置,提取出齿轮亚像素边缘。对比了两种齿轮中心定位方法,完成了对齿轮中心的精确定位。通过构造虚拟圆,获取分度圆上齿轮齿距。所提出的基于机器视觉的齿轮齿距检测方法具有很好的应用前景。     

利用机器视觉的直齿轮在线测量方法研究

快速地对大批量生产齿轮的误差进行在线测量是智能化生产的本质要求,结合机器视觉技术非接触测量直齿轮的加工误差具有重要的意义和可行性。文中借鉴Zernike矩亚像素边缘检测算法,结合图像直方图的最大类间方差方法对在线拍摄的直齿轮图像进行最佳全局阈值处理,在提高轮齿边缘检测效率的同时降低了误差。针对Zernike矩亚像素边缘像素宽度较粗的缺点,对采集的图像进行形态学滤波等处理细化了边缘,在此基础上设计开发了一系列算法,得到了齿轮的基本参数和齿距偏差,并进行了误差分析。通过计算结果与实测值之间的对比,证明文中提出的采用机器视觉技术测量齿轮的算法精度较高,可以满足实际生产过程直齿轮在线测量的需要。     

基于机器视觉的小模数齿轮几何参数测量方法研究

研究了一种基于机器视觉的小模数齿轮几何参数测量方法,设计了一套远心视觉测量系统,通过远心视觉单元获取齿轮图像,并对图像进行灰度化、边缘检测、圆拟合等操作,通过计算得到齿轮的齿顶圆直径、齿根圆直径、齿厚和齿槽间隙等几何参数,并与万能工具显微镜的测量值进行了对比.实验结果表明:所设计测量系统的测量精度高于0.005 mm,...     

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。     

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。     

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。     

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.     

渐开线齿轮齿顶厚理论计算分析

基于理论计算,运用Inventor三维软件画出渐开线变位齿轮的三维模型,通过三维模型齿顶厚的测量及公式计算两种方法得到齿轮的齿顶厚,并对两者进行比较,确定在运用公式计算齿顶厚的过程中,分度圆压力角选择端面参数还是法面参数计算出的值更接近三维造型测量值。     

改进的渐开线齿轮检测方法的研究

为实现高效精确检测渐开线齿型参数,提出了一种改进的空间矩算法并进行研究.首先利用现有空间矩理论算法,推导出此方法在提取渐开线边缘存在精度不足;接着,提出利用Newton迭代法判定准则确定像素边界,利用最小二乘法对边界轮廓点进行拟合并计算齿型参数,最后搭建影像检测系统验证结果.实验结果表明:改进后的算法在齿顶圆半径、分度圆半径、齿根圆半径和孔中心位置比常规空间矩算法精度提高65.8％,满足非接触测量精度高的要求.     

齿轮齿廓总偏差视觉测量方法研究

针对中小模数齿轮高速、高精度测量困难的问题,提出一种基于机器视觉的齿轮齿廓总偏差测量方法。在构建视觉测量系统的基础上,对于获取的齿轮数字图像进行高斯滤波、边缘提取等处理,得到齿轮齿廓的亚像素边缘。由于齿轮中心位置对齿廓总偏差的影响较为敏感,则通过半径约束的方法拟合标定圆盘中的圆孔中心数据,得到较为准确的齿轮中心位置。最后根据建立的数学模型实现齿廓总偏差的测量。通过实验可知,该测量方法与三坐标测量法得到的测量结果具有较高一致性,最大绝对误差不超过3μm,且齿轮中心位置误差对齿廓总偏差的影响为其误差值的1/4。实验结果说明,采用该测量方法进行测量时,可以准确反映齿轮的齿廓总偏差,满足测量精度达到微米级的要求。     

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。     

测量齿轮公法线长度时跨齿数的计算方法

在测量渐开线圆柱齿轮的公法线长度W时 ,需合理选择跨齿数k。如选取的跨齿数过大 ,则测齿卡尺的量爪与齿廓的切点会偏向齿顶 (甚至无法相切 ) ;如选取的跨齿数过小 ,则测齿卡尺的量爪与齿廓的切点会偏向齿根。合理的跨齿数应使卡尺量爪与齿廓的切点位于齿高中部 (分度圆上或分度圆附近 )。本文分别对标准压力角α =2 0°的直齿标准齿轮和直齿变位齿轮的跨齿数计算方法作一介绍。　　1　直齿标准齿轮跨齿数k的计算方法对于模数为m的标准直齿轮 ,设测量公法线长度W时所选跨齿数为k ,齿轮分度圆半径为r ,根据公法线长度测量原理 (见图 1) ,分…     

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。     

基于激光跟踪仪的特大型直齿轮齿距偏差测量新方法

为了测量特大型齿轮齿距偏差,提出了基于激光跟踪仪的特大型直齿轮齿距测量新方法。利用激光跟踪仪的大空间测量能力测量齿轮齿槽,分别获得被测特大型直齿轮相邻两条齿距误差曲线。由于被测齿轮直径超过6 000 mm,可以根据点到直线距离公式近似计算单个齿距误差。首先,分析了传统方法下基于激光跟踪仪构建齿轮工件坐标系后的齿距测量模型,并根据特大型直齿轮的特点,提出了基于激光跟踪仪的无坐标系特大型直齿轮齿距误差测量模型。测量模型回避了特大型齿轮工件坐标系的建立,直接对齿槽进行双面接触测量;通过对两条齿槽测量直线进行误差评定即可获得单个齿距最大误差与单个齿距平均误差,通过转站测量实现齿距累积总偏差的测量;最后,采用蒙特卡罗法对不同测量方法的测量不确定度进行仿真分析,得出系统测量不确定度。实验结果表明,提出的基于激光跟踪仪的特大型直齿轮齿距偏差测量方法满足直径6 000 mm以上的8级精度特大型齿轮的单个齿距偏差测量要求,满足直径6 000 mm以上的10级精度特大型齿轮的齿距累积总偏差测量要求。     

渐开线纯滚动测量中展开长度的确定方法

双滚轮-导轨式渐开线测量仪一种无阿贝误差、误差源少、测量精度高的渐开线测量仪器,常用来测量 1 级齿轮渐开线 样板或 1 级标准齿轮,但是双滚轮-导轨式渐开线测量仪不易准确获得渐开线的齿廓偏差与展开长度的对应关系。 而渐开线齿 面的齿根部容易累积较多的加工误差和测量误差,1 级齿轮渐开线样板要求齿廓偏差需要从展开长度 3 或 5 mm 处开始计值, 如果展开长度存在偏差将会影响齿廓偏差的测量结果。 为了获得齿廓偏差与展开长度较为准确的对应关系、实现齿轮渐开线 样板的精确计值,本文研究了双滚轮-导轨式渐开线测量仪测量齿轮渐开线样板时齿轮渐开线样板齿顶圆角、齿顶圆偏差和滚 轮半径偏差对展开长度的影响,提出一种基于机器视觉的双滚轮-导轨式渐开线测量仪测量策略和展开长度修正方法,通过机 器视觉判断渐开线样板理论齿顶点和起始测量位置,并根据滚轮半径对展开长度进行修正。 本文对一件齿轮渐开线样板进行 了测量实验,齿廓形状偏差的测量结果与齿轮测量中心的差异不大于 0. 1 μm,且齿廓偏差曲线具有一致性,说明该测量策略可 以获得齿廓偏差与展开长度的对应关系。     

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。     

任意弦齿厚的计算

齿轮齿厚的测量,一般有公法线长度法、分度圆弧齿厚法、固定弦弦齿厚法及跨棒距测量法等。在各种机械设计手册中均给出了计算公式。但当变位系数的绝对值较大时,用公法线长度法。分度圆孤齿厚法、固定结弦齿厚法测量时,其卡脚可能落在齿顶圆附近或者齿根圆附近甚至无法测量,而用跨棒距测量