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在高精密仪器仪表中,用于传动装置的大多都是传动平稳的小模数齿轮。小模数齿轮的精度直接影响到仪器的工作性能和使用寿命,而一个小模数齿轮的合格与否,只能由检测来确定。本文提出基于计算机视觉技术的齿轮参数测量方法,主要介绍了齿轮参数与齿厚及齿厚偏差的测量方法及测量数学模型。尤其对尺寸较小的小模数齿轮,该方法可以实现非接触测量,能够解决传统测量方法中许多不便解决的难题。
文中分四部分对课题的研究过程进行论述,首先论述了齿轮视觉检测系统组成及其工作原理,分析了本文视觉检测系统中的关键技术,提出了视觉检测方案与测量装置。其次介绍了视觉检测中的图像处理与分析,介绍了数字图像处理技术的发展动向、研究内容及其在工程应用中的优点。齿轮测量中应用的图像处理技术包括图像的灰度化处理与高斯平滑滤波及Canny算法边缘提取。边缘检测技术是齿轮视觉检测中的关键一环,本文研究与分析了二维小波模极大的多尺度边缘提取与Canny算法的优缺点,小波边缘检测作为对Canny边缘检测的补充。其次论述小模数渐开线齿轮基本几何参数及其误差测量项的定义及几何关系,在分析传统齿轮误差的测量方法和测量过程的基础上建立视觉检测的数学模型,确定像素点与实际尺寸的对应关系,完成了整个测量过程的软件设计。从齿轮在线视频、图像冻结、轮廓提取及最后的齿轮参数及误差的测量编写了相应的便捷的软件操作界面,提高了齿轮检测效率。最后对视觉检测结果及系统性能进行分析,通过分析影响测量精度的主要因素和误差处理结果,对图像测量系统和数据处理方法做出综合评价:齿轮的视觉检测方案可行,检测性能可靠,检测精度较高。
齿轮视觉检测的实时性和高精度为齿轮检测开辟了一个新纪元,同时视觉检测也将会在机械零件尺寸测量上得到极大的应用。