基于机器视觉的直齿圆柱齿轮测量系统的设计与实现

摘要

齿轮是任何机械设备必备的零件，由于其形状复杂，种类多样，需要测量的参数多，给齿轮的准确测量带来一定难度。传统的接触式机械测量方法，测量时间长，工作量大，且不适合在生产过程中进行在线测量。研究应用机器视觉、虚拟仪器等技术进行齿轮参数测量，不仅可以实现实时、在线的精密测量，而且具有非接触、可视化好、自动化和智能性高等诸多优点。 本文在研究机器视觉和虚拟仪器的基本理论和特点的基础上，充分利用虚拟仪器的开发平台-LabVIEW及其外挂工具包IMAQ Vision的强大开发功能，研究实现了一个渐开线直齿圆柱齿轮基本几何参数测量系统。在LabVlEW平台下用采集和回放两种方式实现了渐开线直齿圆柱齿轮的齿顶圆、齿根圆、模数等基本几何参数的在线测量，进而计算出公法线的值以监控齿轮在生产过程中的偏差。在系统开发过程中，探讨了在IMAQ Vision中进行齿轮灰度图像的形态学和滤波处理方法，为齿轮参数测量提供了质量比较好的齿轮图像。开发软件系统进行齿轮参数测量，节省了购买昂贵硬件设备所消耗的开支，而且简单易用。本系统虽然只能完成简单的渐开线直齿圆柱齿轮基本几何参数测量，测量的结果还不够精确，还不能达到工业上对齿轮精度的要求，但为机器视觉技术和虚拟仪器技术在齿轮测量中的应用和发展提供了有益的探索。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究的背景

1.2课题研究的意义

1.3国内外研究动态

1.4论文的主要研究内容和组织安排

第二章机器视觉

2.1机器视觉概念

2.2机器视觉系统组成

2.2.1视觉传感器

2.2.2高速图像采集系统

2.2.3专用图像处理系统

2.2.4计算机部分

2.3机器视觉系统的特点

第三章虚拟仪器及其开发平台

3.1虚拟仪器的概念及组成

3.2机器视觉与虚拟仪器的结合

3.3虚拟仪器的开发平台——LabVIEW

3.3.1 LabVIEW的特点

3.3.2 LabVIEW的机器视觉开发软件包——IMAQ Vision

3.4小结

第四章直齿圆柱齿轮几何参数测量系统设计

4.1齿轮测量虚拟仪器结构设计

4.1.1设计思想

4.1.2齿轮测量虚拟仪器结构

4.2齿轮测量软件设计

4.2.1软件模块

4.2.2用LabVIEW实现系统软件设计的方法

4.2.3用LabVIEW实现系统软件设计的流程

第五章直齿圆柱齿轮几何参数测量系统实现

5.1系统界面和主程序框图

5.2图像采集与系统校准

5.3图像处理主要过程和算法

5.3.1用IMAQ Create函数在内存中开辟空间

5.3.2查询表变换

5.3.3阈值分割(Threshold)与二值化处理

5.3.4数学形态学处理(Morphology)

5.3.5中值滤波处理

5.4齿轮外形基本参数测量

5.4.1渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数及几何尺寸

5.4.2齿轮轴孔尺寸测量

5.4.3齿顶圆、齿根圆、齿数测量和模数计算

5.5齿轮公法线测量

5.5.1齿轮公法线测量原理

5.5.2应用机器视觉系统进行齿轮公法线测量

第六章总结与展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢