铝合金零件尺寸误差自动检测方法研究

针对铝合金零件的高反光、尺寸较大导致难以检测的问题,对机器视觉系统、图像合成、图像处理等方面进行了研究,提出了基于机器视觉的铝合金零件尺寸误差的自动检测方法。采用同轴平行光源在零件上方打平行光和两轴运动平台采集局部高精度图像并拼接合成的方法,获取了高精度大尺寸零件图,提高了检测精度并可突破检测尺寸局限;利用视觉检测技术实现了图像的预处理、尺寸特征量提取等的处理,采取Canny算子结合双线性插值方法提取了零件亚像素级边缘,提高了检测精度,通过将提取的零件边缘图像与标准零件CAD图匹配、判识,完成了零件尺寸的测量分析。研究结果表明:该铝合金零件检测方法实现检测精度高于0.02 mm,可满足铝合金零件生产现场自动检测的要求。     

基于图像测量的微小零件尺寸检测

针对10μm-10mm的微型零件,阐述了现有的主要图像测量技术,包括图像的经典边缘检测算子、亚像素级别的边缘定位检测和实现高精度的尺寸检测方法。同时,总结各种能够提高检测精度的方法,并指出图像测量的未来发展趋势。     

基于图像处理的粗糙边缘盲孔圆度误差测量

针对粗糙边缘盲孔圆度误差检测困难的问题,提出了一种基于图像处理技术的非接触式测量方法。通过搭建基于机器视觉的测量系统,使用CCD摄像机获取被测零件图像,利用图像处理技术对获取的图像进行预处理、二值化和亚像素边缘检测,并提出采用3σ准则和自适应滤波对边缘点进行去噪处理,建立圆度误差数学模型,实现粗糙边缘盲孔的圆度误差测量。初步实验结果显示,测量的重复精度为9.6μm,为粗糙边缘盲孔圆度测量提供了一种可行的方法。     

视觉瞄准激光干涉测量编码型水准尺

针对编码型水准尺分划误差的检测,提出了采用视觉瞄准与双频激光干涉测量相结合的方法。构建了编码型水准尺的精密检测系统并对瞄准测量方法进行了研究。当被测条码边缘出现在瞄准视场中,不必微调载尺工作台,即可实现图像和干涉仪测量数据快速采集,并由软件完成瞄准及测量。针对条码边缘图像的检测,首先采用最大方差法分割图像;然后提出图像边缘跟踪法,直接寻找检测边缘,从而避开去除噪声的困难;最后应用概率细分方法对条码边缘定位,提高测量分辨率。经实际测试,该检测系统视觉瞄准标准差为0.23μm,系统稳定性标准差小于0.5μm。该瞄准测量方法提高了测量效率,测量精度高于检测要求4倍,保证了编码型水准尺检测的可靠性。该检测系统已成功应用于编码型水准尺的分划误差检测。     

基于图像特征的平面二维尺寸测量系统

分析图像处理在测量零件的平面二维特征尺寸中的应用价值,针对大型工件二维平面特征的测量对象,设计了一个基于图像特征识别的非接触式光学尺寸测量系统。采用网格构造分区处理的图像拼接方法扩展测量范围,实现了对大型特征的完整采集。采用校正标定方法和相机校正方法减小测量系统的机械装置、光学系统等误差,提高测量精度。在对二维平面关键特征分析的基础上,利用亚像素处理提高算法精度,使最终测量精度可达到微米级。试验结果表明,该测量系统图像拼接精度可达0.8μm,测量精度高于5μm。该系统为图像处理在工业上大型工件尺寸检测方面的应用开发提供了有效的基础方法。     

机械零件二维几何尺寸和形状检测系统研究与开发

针对传统接触式尺寸测量方法的缺点,探讨利用单目视觉测量系统对被测工件进行尺寸测量,为产品的尺寸测量提供实时、快速、有效、经济的测量途径.首先,视觉系统获取零件图像,并对图像进行滤波处理;然后,提出采用Canny六阈值法进行边缘提取,得到完整的边缘图像;最终,利用最小二乘法拟合出机械零件的边缘形状,并通过计算获得零件的几何尺寸.实验表明该系统所得到的零件边缘图像清晰,多个几何尺寸的测量精度符合要求.与传统测量方法相比提高了检测零件的效率和精度,大大扩展了测量范围,从而充分体现了机器视觉测量的优点.     

薄片零件尺寸机器视觉检测系统的研发

对薄片零件尺寸机器视觉检测系统的关键技术进行了研究,开发了一套完整的机器视觉检测系统;提出了基于CAD信息的线扫描步长自适应优化方法用于被检测零件的图像采集;提出了基于三次样条插值的矩形透镜法亚像素边缘检测方法用于边缘检测：提出了基于曲率与HOUGH变换的平面轮廓图元识别方法用于图像识别。检测系统的检测精度能达到1μm,检测时间能满足实时在线检测的要求,该检测系统是可行的。     

基于改进Zernike矩的小模数齿轮亚像素边缘检测

针对传统Zernike矩亚像素边缘检测算法中奇数尺寸模板卷积的不对称性,在分析卷积不对称性和卷积窗口中心局限性对检测精度影响的基础上,提出一种改进的Zernike矩亚像素边缘检测算法。算法采用像素级边缘检测算子进行初定位,获取像素级边缘点;利用小尺寸奇数模板求解Zernike矩进行二级初定位,获取亚像素级边缘点;分析二级初定位边缘点所在区间;根据所在区间,选取偶数模板或者奇数模板求解Zernike矩进行精定位,获取更精确的亚像素级边缘点。为了验证算法的有效性,分别对模拟图像和实际图像进行亚像素边缘检测实验。根据齿轮的边缘特性,通过最小二乘拟合法评价算法对齿轮图像的检测效果。实验结果表明,该算法具有绝对定位精度高、抗噪性能强、曝光敏感度好的优点。     

改进canny算子的亚像素定位算法

为了提高亚像素边缘定位精度,减小定位误差,提出了一种改进的canny边缘检测算子用来检测图像的像素级边缘,之后基于改进的canny算子粗定位的边缘点,采用高斯拟合亚像素方法找出图像的亚像素边缘点位置。针对微小的圆形零件进行图像采集及图像处理,通过matlab实验仿真将该方法与传统的canny算子相比较,发现误定位明显减少,在保留边缘信息的同时有效的提高了边缘定位的精度,得到更准确的圆心位置及半径长度。结果表明是一种有效的边缘检测定位算法,具有一定的实用意义。     

基于序列局部图像的高精度测量

研究了基于序列局部图像的视觉测量方法.分析了机械零件图像边缘的过渡分布特征,提出用边缘像素补偿法来消除实际边缘不能精确定位对测量精度的影响.以直线边缘距离测量为原型,提出了基于序列局部图像尺寸特征的测量方法:对零件进行微小区域成像,生成在空间上连续的序列局部图像;应用相关系数法和双线性插值法获得相邻序列图像的亚像素级尺寸特征线,从而得到各局部图像的尺寸特征;对这些尺寸进行求和与补偿,得到零件的总体尺寸.实验结果表明,对常规尺寸零件的单幅图像运用边缘像素补偿法,相对测量误差在0.008%以内;对大尺寸零件应用序列图像测量法,相对测量误差在0.01%以内,并具有误差积累小的优点.本文算法可基本满足板类零件的精密自动化测量要求.     

基于机器视觉的机械零件边缘像素补偿法

机械零件图像边缘灰度的分布特征已成为影响机器视觉准确测量机械零件的重要因素之一。为了减小这种测量误差,提高测量精度,提出边缘像素补偿法来对机械零件图像边缘进行处理。通过分析视觉边缘检测原理,应用高精度标准块对相机进行标定。标定后对待测零件进行多次测量,试验结果表明:对图像信息进行边缘补偿后,其测量结果的相对误差可减小0.059%,边缘补偿算法可以有效提高测量精度。     

基于超分辨图像复原的显微圆孔孔径测量方法

为提高圆孔的光学显微测量准确性,研究了基于超分辨图像复原的显微圆孔孔径测量方法。该方法通过超分辨图像复原处理圆孔显微图像,提高了传统光学显微系统对圆孔成像的分辨率,确定了以超分辨复原图像灰度值为0.399作为圆孔物理边缘判据,实现对圆孔边缘的准确探测。理论分析表明该方法可准确测量微米级及以上直径圆孔。核孔膜孔径测量实验中,由二值化图像得到孔径测量结果为6.35μm(测量不确定度为0.08μm),与扫描电镜测量结果6.268μm(测量不确定度为0.083μm)相符,测量误差仅0.08μm。该技术有助于实现对圆孔形状的快速、准确在线测量。     

基于误差转换的汽车曲轴圆度及圆柱度误差评价数学模型构建研究

针对国内汽车曲轴轴颈圆度误差、圆柱度误差检测普遍存在的效率低、精度低等问题,建立基于误差转换的平面曲线和空间曲线误差数学模型,结合圆和圆柱的数学表达建立满足最小包容条件的圆度和圆柱度误差评定数学模型,并采用遗传优化算法计算出符合最小评定要求的曲轴轴颈形位误差,解决了理想包容要素位姿参数不精确的问题。同时,建立基于图像域的汽车曲轴轴颈形状误差检测试验台,针对测量过程中连杆轴颈沿主轴颈公转运动,从而导致连杆轴颈图像域检测数据存在坐标不归一问题,以曲轴法兰端特征孔为基准,通过模板匹配特征与孔边缘提取实现了连杆轴颈圆度和圆柱度测量数据空间坐标归一化处理。以某型号发动机曲轴为例进行大样本误差检测试验,并与三坐标测量机测得的结果进行对比,数据分析表明提出的曲轴轴颈形状误差检测方法的精度为1μm,且重复检测误差在0.1μm以内,证明了其理论上的正确性及实践操作的可行性。     

基于支持向量回归的小尺寸零件精密测量

为提高小尺寸零件测量精度和速度,提出了基于支持向量回归(SVR)的小尺寸零件精密测量方法。系统以齿形链板为研究对象,对其主要参数进行测量。系统采用透射照明方式,使用A102FCCD数字摄像头采集齿形链板的图像,经过IEEE1394数字接口卡传输到计算机。对含有噪声的原始数字图像实施中值滤波降噪、二值化,轮廓提取及图像旋转等处理,使图像转变成易于检测的单像素宽边缘信息。然后根据齿形链板长度与宽度比例确定待检测区域,以待检测区域内的边缘轮廓上的各像素点构成对应线段的训练集,进行支持向量回归,获得具有亚像素表示的各检测线段的回归函数,并据此对齿形链板的主要参数进行测量。最后,对测量误差进行了分析。测量结果满足零件的公差要求,测量精度可达2 μm。理论分析及实验结果表明,该方法测量速度快,测量精度高,同时对图像平面内旋转、尺度变化、噪声等具有较强的鲁棒性。     

Image edge detection based tool condition monitoring with morphological component analysis

The measurement and monitoring of tool condition are keys to the product precision in the automated manufacturing. To meet the need, this study proposes a novel tool wear monitoring approach based on the monitored image edge detection. Image edge detection has been a fundamental tool to obtain features of images. This approach extracts the tool edge with morphological component analysis. Through the decomposition of original tool wear image, the approach reduces the influence of texture and noise for edge measurement. Based on the target image sparse representation and edge detection, the approach could accurately extract the tool wear edge with continuous and complete contour, and is convenient in charactering tool conditions. Compared to the celebrated algorithms developed in the literature, this approach improves the integrity and connectivity of edges, and the results have shown that it achieves better geometry accuracy and lower error rate in the estimation of tool conditions.     

插齿刀圆弧轨迹负倒棱误差分析及最优圆弧确定

负倒棱是提高硬质合金插齿刀强度,减少插削硬齿面时崩刃现象的有效手段,本文提出了一种采用圆弧轨迹代替渐开线的负倒棱制造方法,建立了相应的误差分析模型,并给出了最优代圆弧的确定方法。采用最优代圆弧进行负倒棱加工产生的理论刃形误差小于0.2μm,考虑实际工装的定位误差,负倒棱产生的刃形误差可以控制在1.5μm范围内。采用最优代圆弧进行插齿刀负倒棱加工可以满足加工精度要求,并降低加工成本。     

图像技术在微小零件几何尺寸测量中的应用

介绍了一种基于CCD图像的微小零件几何尺寸测量系统;给出了利用数字图像处理技术进行几何尺寸非接触测量的方法,主要包括图像的采集、预处理、二值化、边缘检测及轮廓提取等,从而得到被测物体参数的精确结果,并对测量精度进行了分析。通过实例证明了该方法的可行性和正确性。     

Investigation of diamond cutting tool lapping system based on on-machine image measurement

The profile tolerance of diamond cutting tool??s edge is one of the key factors in affecting machining accuracy. With the development of ultra-precision machining technology for optical free-form surfaces and optical microstructures, the demand for high-precision round nose diamond cutting tools is increasing. In this study, an on-machine image processing approach is applied to cutting edge geometry truing process, and profile data of cutting edge in sub-pixel precision is acquired using a series of image processing methods. According to the profile captured, the deviation from an ideal cutting edge is calculated and feedbacked to the controller. The lapping system is employed to lap the cutting edge pertinently using the deviation and the corresponding position captured, and the round edge of high accuracy is obtained efficiently. This method can avoid the error caused by the process of refixturing for offline measurement in the traditional lapping method of diamond cutting tool and reduce the influence of human factors. A truing experiment for cutting edge of the monocrystal diamond cutting tool is carried out at the developed lapping system based on on-machine image measurement, and round cutting edge of profile tolerance less than or equal to ±0.5???m is achieved.     

全陶瓷球轴承套圈沟道精密磨削用砂轮修整试验

为提高金刚石圆弧砂轮外缘轮廓精度,减少全陶瓷球轴承套圈沟形误差,采用金刚石碟片对树脂基金刚石圆弧砂轮进行修整;对比修整前后砂轮的表面形貌及套圈沟形误差,验证砂轮的修整效果.修整后砂轮表面出现光泽,露出表面的金刚石磨粒明显增多,部分金刚石磨粒破碎,形成新切削刃或脱落,增大容屑空间;修整前沟形误差的平均值为5.823μm,...