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擒纵轮半自动视觉检测仪测量系统研究

作　者: 杨纯
导　师: 王仲
学　校: 天津大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 视觉检测手表擒纵轮垂直度清晰度镜头畸变校正算法界面设计
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 35次
引　用: 2次
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内容摘要

微小型零件在社会生产、生活中的各个方面都有广泛的应用。由于常规检测手段的局限性,影像测量法在微小型零件测量中成为了国内外竞相发展的技术。其非接触、高速化、可长时间稳定工作的测量优点,能够满足小型零件批量、在线检测的要求,对于实现产品全检,提高产品质量具有重要的意义。擒纵轮半自动视觉检测仪是为“天津海鸥表业集团有限公司”研制开发的一款手表擒纵轮零件检测设备,主要用于对机械手表机芯中擒纵轮零件的几何尺寸进行视觉检测,判定被测零件的合格性。为了达到海鸥表业高检测精度和高检测效率的要求,本文在相关方面做了深入的研究,达到了很好的效果,主要工作如下:1.本文对成像系统的硬件调节做了研究,研究内容包括清晰度的调整,垂直度的调整以及镜头畸变的分析校正。清晰度的调整,是对于图像的成像质量给出判断依据,本文研究了基于图像插值的清晰度评价算法,解决了测量系统物面的高精度调节问题;垂直度调整是调整拍摄系统光轴与被测物面之间的垂直度,本文提出基于图像区域清晰度判断光轴垂直度的思想,最终获得一副高质量的图像;系统镜头畸变的分析校正是为了补偿镜头畸变带来的测量误差,本文提出了一种适合本镜头畸变的环带校正方法,为测量准确性做了保证。2.实现了软硬件的通讯,控制PLC的运行状态,满足了系统全局测量和单步测量的不同需求。3.实现擒纵轮的算法设计,对不同规格的擒纵轮编写不同的算法,实现了本仪器的多规格多参数测量,测量精度达到3?。4.对于仪器的使用界面进行设计,使得软件美观便于操作。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-15
  1.1 本文研究的目的和意义  9-10
    1.1.1 本文研究的目的  9
    1.1.2 本文研究的意义  9-10
    1.1.3 擒纵轮测量与齿轮测量的关联  10
  1.2 国内外相关的研究概况  10-14
    1.2.1 齿轮测量技术的发展  10-11
    1.2.2 影像测量技术的发展  11-13
    1.2.3 计算机视觉技术在齿轮测量中的应用现状  13-14
  1.3 本文主要的研究工作及创新  14
  1.4 本章小结  14-15
第二章成像系统硬件装置调整及通讯控制  15-36
  2.1 擒纵轮视觉检测仪系统总体方案设计  15-19
  2.2 系统清晰度调节的理论分析及实现  19-24
    2.2.1 远心光路系统成像特性分析  20-21
    2.2.2 基于图像插值的清晰度评价算法  21-24
  2.3 系统垂直度调整方法研究  24-28
    2.3.1 基于图像局域清晰度差异准则的垂直度检测方法及其数学模型  24-27
    2.3.2 调整精度分析  27-28
  2.4 镜头畸变及其数学模型  28-30
  2.5 嵌入式计算机通信与控制实现  30-35
    2.5.1 使用Win32 的API  31-34
    2.5.2 通讯格式  34
    2.5.3 通讯校验  34-35
  2.6 本章小结  35-36
第三章擒纵轮视觉检测仪的算法设计  36-59
  3.1 图像预处理  36-44
    3.1.1 图像文件读取  36
    3.1.2 采集图像数据读取  36-37
    3.1.3 图像滤波  37-39
    3.1.4 阈值分割  39-40
    3.1.5 轮廓提取算法  40-41
    3.1.6 基于方向链码的边缘智能跟踪算法  41-44
  3.2 最小二乘法拟合直线  44-47
  3.3 最小二乘法拟合圆心  47-48
  3.4 长短齿顶点A、B的求解方法  48-50
    3.4.1 实际长短齿顶点的求解步骤  48-49
    3.4.2 拟合长短齿顶点的求解步骤  49-50
  3.5 擒纵轮算法的计算流程  50-51
    3.5.1 擒纵轮预检测  50-51
    3.5.2 轮正反的判断方法  51
  3.6 擒纵轮各参数的计算方法  51-58
    3.6.1 内外径的计算方法对比  51-53
    3.6.2 高度的求解步骤  53-54
    3.6.3 参数轮缘壁厚不均的解求步骤  54-56
    3.6.4 毛刺和圆角的求解步骤  56-58
  3.7 本章小结  58-59
第四章人机交互界面设计  59-72
  4.1 软件界面的优化原则  59-61
  4.2 界面的整体布局  61-68
    4.2.1 分割窗口实现过程  61-64
    4.2.2 界面各部分区域说明  64-65
    4.2.3 各区域功能介绍  65-68
    4.2.4 各分割区域间的通信实现  68
  4.3 界面按钮美化设计  68-70
    4.3.1 CButtonST的使用效果  68-69
    4.3.2 CButtonST的效果实现过程  69-70
  4.4 自绘标题栏  70
  4.5 其他界面修饰方式  70-71
  4.6 本章小结  71-72
第五章实验数据及分析  72-89
  5.1 系统清晰度调节实验及数据  72-74
  5.2 系统垂直度调整方法和数据  74-77
    5.2.1 选择合适的清晰度评价函数  74
    5.2.2 选择合适的图像区域  74-75
    5.2.3 调节过程  75
    5.2.4 实验数据对比分析  75-77
    5.2.5 垂直度调节小结  77
  5.3 系统镜头畸变校正实验方法和数据  77-83
  5.4 与投影仪测量结果比对分析  83-84
  5.5 仪器测量重复性校验  84-88
    5.5.1 仪器全局测量模式重复性检验  84-87
    5.5.2 仪器单步测量模式重复性检验  87-88
  5.6 本章小结  88-89
第六章总结与展望  89-91
  6.1 全文总结  89
  6.2 工作展望  89-91
参考文献  91-95
发表论文和参加科研情况说明  95-96
致谢  96

擒纵轮半自动视觉检测仪测量系统研究

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