齿轮是一种用途非常广泛的机械传动部件,其生产制造的水平可以在一定程度上反映出一个国家的工业实力。随着我国齿轮市场的规模以及各种应用场合对齿轮精度要求的不断增加,齿轮生产企业需要尽快完成制造技术的迭代升级。齿轮测量是齿轮生产过程中重要的一环,然而目前的齿轮测量设备大多具有高精度、低效率、高成本、操作复杂等特点。这些特点即给制造企业的带来了成本压力,也增加操作人员的学习负担。因此本文设计了一种基于嵌入式设备的机器视觉齿轮测量系统。该测量系统有如下特点:1、价格低廉:与价格为几万的影像测量仪和动辄几十万的CNC齿轮测量中心相比较,本测量系统的硬件成本只有三千元人民币。2、操作简单:人机交互界面类似于手机App,对操作人员十分友好。3、精度适中:本系统采用视觉测量方式,虽然测量精度不及CNC齿轮测量中心等方式,但已经可以满足精度等级在7~12级的齿轮的测量。本文主要围绕者着上述三个特点来进行嵌入式视觉测量系统的设计与实现:首先分析了当前的嵌入式硬件平台架构,选取基于博通BCM2837芯片的树莓派3B作为硬件开发平台,利用其自带的VideoCore GPU进行图像卷积计算的硬件加速,现实性能与价格的平衡;同时利用像素坐标拟合的方法对相机装配的垂直度进行校正,以减小因相机装配所带来的测量误差。然后利用开源平台Qt和自行开发的树莓派3B GPIO驱动实现了图形用户交互系统;在图像算法方面,首先分析了常见的图像灰度化算法,根据本测量系统应用场合的特点,优化RTCP灰度化算法;接着介绍了几种不同的亚像素测量方式如高斯拟合法、曲线插值法、矩方法,最终结合Canny算法和Zernike矩方法实现亚像素边缘检测,以保证测量精度;针对最小二乘法拟合圆心的缺陷,本文采用最小化径向偏差和的方法对其进行修正;然后基于OpenCV将算法实现应用到测量系统中。最后,通过测量实验验证了本测量系统的可行性,并对本测量系统后续的扩展工作做了几点的畅想。