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基于无衍射光的同轴度误差测量系统软件开发

作　者: 杨增辉
导　师: 张新宝
学　校: 华中科技大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 极值法椭圆拟合轴系校中同轴度测量方法贝塞尔曲线
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

同轴度误差属于定位误差,其公差带是以基准轴线为轴线、以公差值为直径的圆柱面区域。随着主推进轴系校中、大型转轴、精密机床、大型飞机制造等技术的快速发展,对同轴度的测量提出更高的要求。为了实现长距离轴系同轴度的精确测量,本文提出一种基于无衍射光基准的同轴度测量系统。本文对同轴度的测量系统的方案进行了分析和详细的描述。利用无衍射光基准的优势,结合CCD传感器、特制测头、控制元件等硬件设备和图像处理软件系统,设计了无衍射光同轴度测量系统的整体方案。同时着重分析了本测量系统中软件部分的作用与功能,其中,求取无衍射光图像中心是软件系统的关键。在系统的软件开发中,本文对本测量系统采集到的图像进行了理论分析,总结了无衍射光截面图像的几点重要特征,给后续研究图像处理算法提供了很大帮助。比较了Hough变换与局部广义对称变换算法的优劣,和应用于本图像的局限性和不足,针对上述算法和其他算法带来的不足,本文从图像特性出发,根据截面图像为贝塞尔函数图像这个特点,利用贝塞尔函数的变化曲线,提出了一种快速、高精度的方法极值加拟合椭圆的方法,此方法同时适用于远近图像。本文介绍了本算法中求取图像处理的整体流程:首先对原图像进行格式转换,转换为灰度图像;第二步是应用重心法求取初步中心;第三步是求取横极值图像和纵极值图像,建立两个容器存放极值的坐标信息;第四步为求出平均环距,剔除所求极值的粗大误差;第五步为跟踪圆弧特征点,通过区域增长找出整圆几何形状;最后利用圆弧特征点,拟合曲线,求出椭圆中心。文章通过分析软件中计算结果的精度和速度,发现本文提出的算法处理速度较快,测量精度较高。同时,通过完善的误差评定算法得到实验结果,验证了本系统的可用性和精度。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-15
  1.1 课题来源  8
  1.2 同轴度测量系统研究的意义  8-9
  1.3 同轴度误差测量方法  9-13
  1.4 图像处理在测量系统中的作用  13-14
  1.5 本课题的主要工作  14-15
2 同轴度测量系统  15-27
  2.1 无衍射光同轴度误差测量系统  15-22
  2.2 软件系统设计  22-26
  2.3 本章小结  26-27
3 极值法与边缘检测  27-43
  3.1 图像和算法分析  27-32
  3.2 图像处理算法分析  32-36
  3.3 极值法  36-42
  3.4 本章小结  42-43
4 求取图像中心  43-51
  4.1 求取平均环距  43-44
  4.2 圆弧特征区域生长  44-47
  4.3 拟合圆与解方程  47-50
  4.4 本章小结  50-51
5 系统实验结果分析  51-54
  5.1 实验目的  51
  5.2 实验原理  51-52
  5.3 实验内容和实验条件  52
  5.4 实验结果  52-53
  5.5 本章小结  53-54
6 总结与展望  54-56
  6.1 全文总结  54-55
  6.2 展望  55-56
致谢  56-57
参考文献  57-60
附录1 实验数据分析  60-64
附录2 硕士期间发表论文  64

基于无衍射光的同轴度误差测量系统软件开发

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