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基于万能工具显微镜及CCD的外螺纹参数测量方法研究

王文琪  
【摘要】:螺纹作为紧固件的重要组成成员,其质量好坏将影响到整个机械系统的可靠性,螺纹质量的好坏取决于螺纹几何参数是否满足要求。因此,螺纹几何参数的测量尤其重要。然而,国内国外的仪器在测量外螺纹参数时都存在一个问题,即螺纹牙型遮挡的问题,这使得目前影像法测量存在一个原理性的误差。本文针对螺纹牙型特点,采用了基于万能工具显微镜及CCD(Charge-coupled Device)的机器视觉测量方法来测量螺纹牙型的几何参数并进行了修正。 首先,进行了螺纹参数定义的说明以及螺纹测量所需要的机械系统的搭建方案。系统设计思路是在万能工具显微镜的测量平台的基础之上,将CCD相机代替万能工具显微镜的目镜实现图像的采集,选取适合的照明方式、光学参数及镜头。为了实现大尺寸的测量,在显微镜的X,Y向工作台上安装光栅尺来计量两向工作台移动的距离。光栅尺数据信息的计算机读数使用了ActiveDAQ Counter Control(DAQCounter)控件来实现。 然后,CCD相机采集到图像之后,对图像进行滤波、二值化以及螺纹牙型轮廓的提取操作。欲实现螺纹参数的测量,首先要根据螺纹参数的原始定义进行牙型轮廓的直线拟合,文中采用了改进的Hough变换进行直线拟合。然后采用了Opencv中的函数进行角点检测,提取出螺纹牙型轮廓的角点。针对螺纹牙型参数的定义对图像像素进行数学上的处理得到最终的结果数据。论文重点在得到螺纹牙型参数之后,对牙型轮廓直线拟合的算法以及螺纹参数测量算法的研究。同时,针对影像法测量中存在的牙型遮挡的问题,文中分析了遮挡问题的成因、影响因素,并重点分析了解决这种遮挡问题的解决方法。 最后,进行了基于机器视觉螺纹牙型参数测量的软件设计以及界面处理。系统整体软件分为信息输入、图像获取、图像处理、参数测量、光栅数据操作以及最终测量数据处理等模块。为了扩大程序的通用性,文中还给出了通用尺寸的测量,如直线间的距离、直线度、两圆间的距离、圆直径、圆度等参数。同时调试并运行测量软件,对最终的测量数据进行误差分析。


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