基于VC的轴类零件形状误差评定系统设计

针对轴类零件形状误差评定指标圆度和圆柱度,提出采用高精度非接触的激光测距法测量距离方案,利用最小二乘法评定圆度误差及采用径向全跳动的测量方法初步评定圆柱度误差,通过VC软件设计轴类零件形状误差软件系统;结果表明:采用VC软件平台与测量系统的软硬件结合,能够在系统软件的可视化界面中同时实现对轴类零件圆度和圆柱度误差的测量与评定,圆度误差值为0.693276,圆柱度误差为0.720,不仅实现了形状误差的自动评定,而且提高了评定效率和降低了成本。     

基于极坐标测量的圆度误差评定算法

提出一种利用极坐标测量数据求解圆度误差的网格搜索算法,其原理是在最小二乘圆心周围按一定规则布置一系列的极坐标网格点,依次以各网格点为理想圆心计算所有测点的半径值,通过比较这些半径值,实现最小区域法、最小外接圆法和最大内接圆法的圆度误差精确评定。详细叙述了算法求解圆度误差的过程和步骤,给出了数学计算公式及程序流程图。试验结果表明,该算法可有效、正确地评定圆度误差。     

复杂圆板形零件厚度的快速精密测量

复杂圆板形零件的快速和精密测量在工业生产中具有重要的意义,使用两个非接触式的激光位移传感器可实现圆板形零件厚度的精密和快速测量,影响测量精度的因素包括传感器的精度、传感器激光的同轴度、板的偏斜度、圆板上孔洞和沟槽的分布、测量环境温度的变化,通过合理设计测量装置的结构,减少两个传感器的激光的同轴度偏差和板的偏斜度,增加恒温装置消除环境温度对测量结果的影响,为了去除由圆板上的孔洞和沟槽所带来的含有粗大误差的数据点,综合采用了阈值法和差分法相结合的数据处理方法,并用去除了粗大误差的测量值序列的平均值作为测量结果,实验证明这种测量方法具有精度高和速度快的特点.     

基于电容传感器的大型工件圆度误差测量系统

轴类回转工件的圆度误差是衡量机床加工水平的重要指标.针对大直径轴类工件无法采用传统圆度仪进行圆度误差测量,介绍了三点法测量轴类回转工件圆度误差的理论基础、数学模型.采用非接触式电容传感器进行微位移测量,介绍了传感器结构与测量电路基本原理,搭建了适用于圆度误差测量基于电容传感器的硬件系统,应用虚拟仪器技术开发了可用于数据采集、线性校正、误差分离与评定的专用测试系统.最后进行了测试实验,通过对多次测量数据的分析评定测量系统的可靠性与精度.     

RV减速器行星架主要参数在线检测研究

针对行星架轴承安装孔的孔组位置度、平行度、孔径尺寸和圆度公差在线检测,提出一种快速检测的方法来实现多传感器对行星架关键尺寸进行测量。以行星架外圆为定位基准,采用接触式电感传感器对孔组位置度和平行度误差进行检测;根据被测孔径特点,采用非接触气动测量方式实现对行星架轴承安装孔内径和圆度的快速评定的方案,详细分析了各参数的评价方法。通过对研制出的样机与三坐标测量机的测量结果进行实验比对,实现孔组的位置度误差<3μm、孔径及圆度误差<2μm、平行度误差<1μm和整机测量节拍<1 min,结果表明本系统的测量方法和评定算法准确可靠,满足企业在线生产需要。     

基于圆结构光的复杂深孔内轮廓尺寸测量方法

涡流法、超声法测量深孔截面轮廓尺寸精度低,而光学单点扫描法测量效率低。介绍了一种基于圆结构光的复杂深孔内轮廓3维测量系统,提出了一种采用FFT分析和差分分析进行测试数据处理的方法,能够实现快速高精度测量。测试系统主要由圆结构光发生器、扩束锥镜、成像锥镜、镜头和CCD组成,对于获取的每一幅被测截面的结构光图像,首先提取光条中心,对光条中心上的点作最小二乘法拟合获取光条中心拟合圆心,并以此圆心点将光条中心线展开,展开波形中存在整体形状误差,主要由圆心偏心误差、椭圆形状误差两个周期性误差分量构成,由于二者振动频率与细节分量的振动频率不相同,借助于FFT分析,将两个误差分量分离出来,进而采取措施减小其对系统的影响;差分分析用于去除阴线和阳线之间的过渡线。该方法提高了阴线圆与阳线圆尺寸计算的精度和效率,实验结果表明,系统内径测量精度达到005mm。     

基于改进随机Hough变换算法的开缝衬套圆度检测

圆度误差作为开缝衬套的形状误差之一,对开缝衬套冷挤压强化工艺的性能有重要影响,是开缝衬套几何精度的重要指标.探讨了一种基于图像测量技术的圆度误差测量方法.该方法通过对开缝衬套进行图像采集及图像预处理,提取出噪声较少的图像轮廓,然后利用改进的随机Hough变换,结合最小二乘圆法对开缝衬套进行圆度误差评定.实测表明,用该方法进行圆度误差的测量是可行的,并具有测量精度高、实用性强等特点.     

蒙特卡罗法评定圆度测量不确定度

形位误差测量的复杂性和测量结果评定的多样性,使形位误差的不确定度评定较为困难。因此,探索一种准确、高效的形位误差测量不确定度评定方法具有实际的意义。目前,主要根据《测量不确定度评定指南》进行形位误差不确定度评定,评定过程需要计算出误差模型中的传递系数。当误差模型复杂或者参数之间存在非线性时,评定结果准确性差。为解决该问题,在分析形位误差测量不确定度评定方法和评定原理之后,提出了采用蒙特卡罗法评定形位误差测量不确定度。该方法利用计算机产生伪随机数来模拟圆度误差的实际测量值,将其代入误差模型中,构成圆度误差的概率分布,并求出其期望值和方差,从而得出圆度误差和测量不确定度。试验数据显示,蒙特卡罗法评定圆度不确定度结果可靠、高效快捷,为几何量测量领域、误差分析与数据处理领域提供了新的方法,值得推广和应用。     

基于最优投影平面的立体视觉空间圆位姿高精度测量方法

现有基于双目立体视觉的测量方法的测量精度依赖于标定精度,在受遮挡时测量精度不高.文中首先分析并证明在双目立体视觉系统外部参数误差存在时,投影曲线上点的立体匹配误差对点的重建精度的影响.然后基于此误差分析结论,设计立体视觉空间圆位姿测量方法,通过轮廓点筛选算法筛选投影曲线上的点,得到匹配误差较小的点并进行重建.利用重建点在深度方向上对非线性优化得到最优投影平面的投影,对空间圆进行拟合,得到空间圆的位置姿态.文中方法有效减小三维点重建误差对空间圆拟合精度的影响,提高圆形特征在受遮挡情况下的测量精度.最后通过实验验证方法的有效性.     

基于遗传算法的等距型面误差测量

等距型面轮廓曲线为非圆曲线的一种,对其参数的测量和误差的计算比较困难,目前尚没有统一的评价标准。根据圆的测量方法,选用最小包容区域法来评定距型面的轮廓参数及其误差并建立了相应的求解数学模型。由于其数学模型的求解过程是一个多目标优化的复杂过程,所以采用了遗传算法对该数学模型进行了求解。结果表明该方法提高了等距型面轮廓曲线的参数和误差的测量精度,为等距型面的精确测量提供了新的计算方法。     

机器视觉测量中透视投影误差分析控制与补偿

在机器视觉齿轮倒角的测量系统中,轮廓测量是实现齿轮中心定位的关键因素。传统镜头成像时,由于透视投影特性,会引起齿轮轮廓圆直径的测量误差,进而影响轮廓圆的定位精度。针对此建立了透视投影误差的非线性模型,并对不同厚度齿轮轮廓圆直径的测量进行了误差分析与补偿。实验结果表明,该方法具有一定的实用价值,满足了齿轮轮廓圆测量的要求。     

基于双目视觉的引磁片定位与测量研究

为了提高大批量生产中超薄磁性车载手机支架铁片的测量精度,提出采用双目视觉技术对引磁片定位,并基于鞍点法建立坐标系实现引磁片的高精度测量。首先通过HALCON的系统标定实现引磁片图像对的立体校正;利用金字塔算法与带有缩放的亚像素形状模板匹配实现引磁片特征点的提取。然后基于归一化互相关NCC(Normalized Cross-Correlation)的灰度匹配算法快速完成特征点的立体匹配;结合双目测距原理、坐标仿射转换对特征点重构获取以左相机为参考系下的3D坐标。最后通过空间曲线拟合公式和点积运算实现引磁片的高精度测量。实验结果表明,测量半径的误差小于0.1 mm、误差率小于1%;测量厚度误差小于0.1 mm、误差率小于6%,可有效的对超薄引磁片进行定位及尺寸测量。     

结合聚类参数的圆投影模板匹配改进算法

针对圆投影模板匹配方法特征提取过程中损失大量图像信息的缺点,提出了结合聚类模型参数的线性光照鲁棒圆投影模板匹配方法。所提方法采用线性对比度拉伸来消除光照影响,并将模板图像各圆环内像素点的高斯混合模型聚类参数作为模板特征。匹配时通过一次迭代计算即可得到匹配误差,且该匹配过程可通过查找表来提高匹配速度。在目标搜索时使用了降采样搜索方法,并将降采样搜索匹配后各位置的误差均值作为自适应阈值,对匹配误差小于该阈值的降采样点邻域进行逐点匹配,匹配误差最小的位置作为最终匹配结果。试验及分析说明所提方法的定位误差及可靠度与基于归一化相关及均值的圆投影匹配算法相比有较大提高。     

最小二乘圆在定向管平行度测量中的应用

详细论述了基于最小二乘法求圆心坐标的原理和在定向管平行度图像测量系统中的实现过程。通过利用最小二乘圆与迭代法结合起来计算出的圆心点而得出的平行度误差,使测量精度提高了很多。     

圆弧刃刀具刀尖圆弧精密测量

圆弧刃刀具刀尖圆弧参数会影响加工尺寸精度、表面质量和刀刃耐用度,研磨和测量的精度要求已达微米甚至亚微米级别;针对其本底噪声强、圆弧刃直线刃过度不明显等问题,提出结合形态学闭运算、滑动窗口三点定圆和空间矩法,分步实现圆弧初、精定位;实验结果表明,算法具有较强的抗噪能力,可快速对0.2~0.8mm的刀尖进行直线刃与圆弧刃正确分离,圆弧半径、圆度误差测量精度达亚微米量级,角度测量精度达0.1°。     

基于机器视觉的圆环形零件形位尺寸自动测量

采用机器视觉技术实现对圆环形零件内外径和同心度的非接触式测量。使用200万像素USB数字摄像机获得零件图像,对图像采用双峰法寻找到合适的阈值将图像二值化,运用轮廓跟踪法找到零件的边缘,对边缘数据采用最小二乘法拟合求出零件的内外径和同心度。对1～2cm外径的零件进行实验,绝对误差小于一个像素,与人工测量值对比,最大误差不超过0.03mm。研究结果表明：在机器视觉测量中,摄像机的像素越大、被测物体尺寸越小,则测量精度越高,所以采用高分辨率的摄像机可以实现对高精度的微小零件测量。     

数控机床几何误差非接触圆轨迹检测方法研究

几何误差是评定数控机床精度的主要指标之一。本文提出一种基于圆测法,利用两台激光干涉仪及可控移动平台实现数控机床几何误差检测的新方法,文章介绍了该方法的基本原理,完成了测量系统的设计,并推导出单项误差分离的模型。使用该方法与球杆仪法分别在MCV-510数控加工中心上进行模拟测量,实验表明：两种方法测得数据的最大绝对误差是0.8μm,从而证明该方法的可行性和正确性。     

CCD测量系统中基于自适应相关算法的动态目标跟踪

相关匹配是目标跟踪和模式识别的一种重要方法。介绍了CCD(电荷耦合器件)误差测量系统的光学原理针对该测量系统实际情况,提出了用相关算法实现目标位置的测量使用自适应相关匹配的方法,实现了对连续视频图像中动态目标的跟踪给出了实验结果,并对算法提出了改进的意见。     

基于区域生长重心的大型多阵列圆标定板基准点的提取技术

针对视觉测量在轨道交通隧道大范围轮廓测量上的问题,研究设计一种大型多阵列圆标定板进行系统标定工作,提出区域生长重心法实现对标定图像上基准点的提取。即将区域生长法和灰度重心法相结合,通过粗定位寻找每个基准圆的种子点,考虑种子点像素的4邻域像素进行区域生长,然后利用灰度重心法提取生长区域的重心作为基准点。将非线性变化的基准点替代线性提取的基准圆的种子点,消除了图像畸变的影响,保证了特征检测过程的可靠性和鲁棒性,达到对于多阵列圆大型标定板基准点的提取。通过搭载鱼眼镜头拍摄6m的模拟隧道横断面轮廓,进行轮廓测量与还原。实验表明该方法提取的基准点像素坐标误差可达到2pixel以内,系统测量精度能够达到±5mm以内,完全满足轨道交通隧道横断面轮廓测量误差标准。     

新型三维形貌测量系统SIFT算法改进研究

将测绘领域的三线阵摄影测量原理应用于运动物体三维形貌测量,提出一种基于三线阵CCD的新型三维形貌测量方法。针对新型测量系统获取的三线阵CCD影像同名点匹配问题,研究了常用的影像匹配算法,并选用SIFT匹配算法。由于传统SIFT匹配算法处理大尺寸图像耗时长、提取匹配点数少等不足,对算法进行优化,并提出基于新型大尺寸三维形貌测量系统的匹配搜索策略,确定最优匹配阈值,最后通过对比实验进行验证。实验表明,改进的算法能够解决匹配影像视角变化等问题,缩短算法处理时间,增加匹配点数,提高算法性能。