基于机器视觉的机械零件测量方法研究.doc
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基于机器视觉的机械零件测量方法研究,2.7万字69页原创作品，已通过查重系统目录第一章 绪论91.1 机器视觉的概念91.2 本课题研究的目的和意义91.3 国内外齿轮测量关键技术的历史与发展101.4 本文的研究内容111.5 机械设备的环保性121.6 本文研究的主要内容与章节安排13第二章零件尺寸测量系统的设计方案...
内容介绍
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基于机器视觉的机械零件测量方法研究
2.7万字 69页 原创作品，已通过查重系统
目录
第一章 绪论 9
1.1 机器视觉的概念 9
1.2 本课题研究的目的和意义 9
1.3 国内外齿轮测量关键技术的历史与发展 10
1.4 本文的研究内容 11
1.5 机械设备的环保性 12
1.6 本文研究的主要内容与章节安排 13
第二章 零件尺寸测量系统的设计方案 14
2.1 测量系统的要求 14
2.2 测量系统的构成 15
2.2.1 光源及照明方式 16
2.2.2 图像传感器 18
2.2.2.1彩色 CCD 与黑白 CCD 18
2.2.2.2 线阵 CCD 与面阵 CCD 19
2.2.3 图像采集卡及图像处理器 20
2.2.4 载物台及运动控制机构 21
2.3 设备总体三维建模 21
2.4 方案的经济可行性 23
2.5 软件总体设计 23
2.5.1 软件开发工具介绍 23
2.5.2 软件技术路线的选择 24
2.6 本章小结 24
第 三 章 图像预处理方法的选择 26
3.1 图像预处理概述 26
3.1.1 图像的增强 27
3.2 灰度变换处理 28
3.3 图像噪声及其滤波处理 29
3.3.1 图像噪声 29
3.3.2 图像的滤波 30
3.3.2.1 滤波模板的选择 31
3.4 图像分割 33
3.5 像素连通性 36
3.5.1 拓扑结构 36
3.5.2 单连通区域 37
3.5.3 连通区域相关函数 37
3.5.3.1 Matlab函数bwlabel 37
3.6 形态学图像处理 38
3.6.1基本概念 38
3.6.2 结构元素 39
3.6.3 膨胀与腐蚀 39
3.7 本章总结 40
第四章 基于机器视觉的齿轮测量的具体方法 41
4.1 相机的标定 41
4.2 齿轮基本参数的计算 41
4.2.1 齿顶圆、齿根圆、中心圆的计算 42
4.2.2 齿数、模数、分度圆的确定 44
4.3 校核齿轮尺寸是否合格 47
4.5 程序辅助功能的编写 49
4.5.1提示对话框的编写 49
4.5.2 清屏功能的编写 50
4.6 MATLAB GUI界面的设计 51
4.7 实验结果 55
4.8 误差分析 57
4.8.1 硬件引起的误差。 57
4.8.2 软件引起的误差 58
4.9 本章小结 58
第五章 总结与展望 59
5.1 本文总结 59
5.1.1结论 59
5.2 展望 59
致谢 61
参考文献： 62
附录A标准直齿圆柱齿轮尺寸测量系统的MATLAB主要部分程序 63
附录B 四种不同规格齿轮检测时的MATLAB GUI界面 68
摘要 机器视觉技术作为近年来发展和完善起来的现代科学技术具有精度高、速度快、非接触等优点在各个工程技术领域不断获得日益广泛的应用。
齿轮是各种机械设备中经常用到的一种重要传动零件，也是一种标准零件。齿轮形状复杂测量参数较多。对齿轮的检测传统人工方法不但复杂而且费时并且已经不能符合现代高精度、高速度、无接触的零件测量的要求有必要结合一种新技术开发研究新的在线、高效的测量系统。本文结合齿轮检测的要求对基于机器视觉的机械零件的测量技术进行了讨论和研究。
本文在以下方面进行了主要的研究:
(1)提出了齿轮在线测量的具体流程思路：包括图像获取、图像预处理、特征提取、参数测量、判断齿轮参数是否合格。
(2)对基于机器视觉的齿轮测量系统的硬件系统的零部件进行原理分析及选择，总体结构的三维建模。
(3)设计了齿轮参数（齿顶圆、齿根圆、分度圆、齿数、模数）测量的算法。最后对计算出的齿轮的参数进行与其标准值比对，并分析误差原因。
关键词：机器视觉 图像处理 齿轮测量 MATLAB GUI
2.7万字 69页 原创作品，已通过查重系统
目录
第一章 绪论 9
1.1 机器视觉的概念 9
1.2 本课题研究的目的和意义 9
1.3 国内外齿轮测量关键技术的历史与发展 10
1.4 本文的研究内容 11
1.5 机械设备的环保性 12
1.6 本文研究的主要内容与章节安排 13
第二章 零件尺寸测量系统的设计方案 14
2.1 测量系统的要求 14
2.2 测量系统的构成 15
2.2.1 光源及照明方式 16
2.2.2 图像传感器 18
2.2.2.1彩色 CCD 与黑白 CCD 18
2.2.2.2 线阵 CCD 与面阵 CCD 19
2.2.3 图像采集卡及图像处理器 20
2.2.4 载物台及运动控制机构 21
2.3 设备总体三维建模 21
2.4 方案的经济可行性 23
2.5 软件总体设计 23
2.5.1 软件开发工具介绍 23
2.5.2 软件技术路线的选择 24
2.6 本章小结 24
第 三 章 图像预处理方法的选择 26
3.1 图像预处理概述 26
3.1.1 图像的增强 27
3.2 灰度变换处理 28
3.3 图像噪声及其滤波处理 29
3.3.1 图像噪声 29
3.3.2 图像的滤波 30
3.3.2.1 滤波模板的选择 31
3.4 图像分割 33
3.5 像素连通性 36
3.5.1 拓扑结构 36
3.5.2 单连通区域 37
3.5.3 连通区域相关函数 37
3.5.3.1 Matlab函数bwlabel 37
3.6 形态学图像处理 38
3.6.1基本概念 38
3.6.2 结构元素 39
3.6.3 膨胀与腐蚀 39
3.7 本章总结 40
第四章 基于机器视觉的齿轮测量的具体方法 41
4.1 相机的标定 41
4.2 齿轮基本参数的计算 41
4.2.1 齿顶圆、齿根圆、中心圆的计算 42
4.2.2 齿数、模数、分度圆的确定 44
4.3 校核齿轮尺寸是否合格 47
4.5 程序辅助功能的编写 49
4.5.1提示对话框的编写 49
4.5.2 清屏功能的编写 50
4.6 MATLAB GUI界面的设计 51
4.7 实验结果 55
4.8 误差分析 57
4.8.1 硬件引起的误差。 57
4.8.2 软件引起的误差 58
4.9 本章小结 58
第五章 总结与展望 59
5.1 本文总结 59
5.1.1结论 59
5.2 展望 59
致谢 61
参考文献： 62
附录A标准直齿圆柱齿轮尺寸测量系统的MATLAB主要部分程序 63
附录B 四种不同规格齿轮检测时的MATLAB GUI界面 68
摘要 机器视觉技术作为近年来发展和完善起来的现代科学技术具有精度高、速度快、非接触等优点在各个工程技术领域不断获得日益广泛的应用。
齿轮是各种机械设备中经常用到的一种重要传动零件，也是一种标准零件。齿轮形状复杂测量参数较多。对齿轮的检测传统人工方法不但复杂而且费时并且已经不能符合现代高精度、高速度、无接触的零件测量的要求有必要结合一种新技术开发研究新的在线、高效的测量系统。本文结合齿轮检测的要求对基于机器视觉的机械零件的测量技术进行了讨论和研究。
本文在以下方面进行了主要的研究:
(1)提出了齿轮在线测量的具体流程思路：包括图像获取、图像预处理、特征提取、参数测量、判断齿轮参数是否合格。
(2)对基于机器视觉的齿轮测量系统的硬件系统的零部件进行原理分析及选择，总体结构的三维建模。
(3)设计了齿轮参数（齿顶圆、齿根圆、分度圆、齿数、模数）测量的算法。最后对计算出的齿轮的参数进行与其标准值比对，并分析误差原因。
关键词：机器视觉 图像处理 齿轮测量 MATLAB GUI
