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一种基于机器视觉的直齿圆柱齿轮多参数评定方法

阅读:1发布:2020-07-03

专利汇可以提供一种基于机器视觉的直齿圆柱齿轮多参数评定方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于 机器视觉 的直齿圆柱 齿轮 多参数评定方法,方法步骤如下:通过 图像处理 得到Z个齿直齿圆柱齿轮轮廓,采用虚拟仪器LabVIEW中函数编程得到直齿圆柱齿轮精确轮廓和直齿圆柱齿轮轴孔中心坐标,每隔一度做一条检测线,得到360个齿廓边缘点信息,求齿廓到轴孔中心的距离组成数组,数组升序排列的前面Z个值的平均值为 齿顶圆 直径,后面Z个值的平均值为 齿根圆 直径,找到每个齿廓与分度圆的同侧边缘点,得到Z个同侧齿廓的交点坐标,通过公式计算得到单个齿距偏差fpt,本发明的优点是:界面友好,功能易扩展,操作方便 可视化 ,可提高检测效率及检测 精度 。,下面是一种基于机器视觉的直齿圆柱齿轮多参数评定方法专利的具体信息内容。

1.一种基于机器视觉的直齿圆柱齿轮多参数评定方法,其特征在于方法步骤如下:
步骤一:通过安装在工作台上相机获得高质量的拍摄照片,采集的图像存储到计算机中,评定时读取保存的图像,通过图像处理得到共有Z个齿的直齿圆柱齿轮轮廓,由于直齿圆柱齿轮轮廓并不是理想状态的轮廓,选定直齿圆柱齿轮轴孔轮廓环形区域,由外向内每隔一度做一条向心检测线,用这些检测线和图像的交点为直齿圆柱齿轮轴孔孔边缘检测点,选择边缘强度阈值,去掉图像中带槽的部分,得到除键槽外K个直齿圆柱齿轮轴孔边缘检测点,构成数组,对K个边缘检测点进行最小二乘法圆拟合,可得到直齿圆柱齿轮轴孔圆心坐标和半径值,得到轴孔中心坐标以后,使用LabVIEW中IMAQ Shift图像平移函数,将直齿圆柱齿轮平移到图像中央;
步骤二:选定齿廓环形区域,每隔一度做一条检测线,得到360个齿廓边缘点信息,通过虚拟仪器LabVIEW中函数可得到齿廓边缘点坐标,为了精确评定,由于轴孔中心是直齿圆柱齿轮的基准,所以求360个齿廓边缘点与轴孔中心坐标的距离,得到数组m1[360],将数组m1[360]由大到小排序得到数组m2[360],取数组m2[360]前面Z个数据的平均值作为齿顶圆半径ra,齿顶圆直径da为2ra,再将数组m2[360]由小到大排序得到数组m3[360],取数组m3[360]前面Z个数据的平均值作为齿根圆半径rf,齿根圆直径df为2rf;
步骤三:单个齿距偏差fpt的评定方法是这样的,分度圆半径通过公式r=mz/2可求出,以轴孔中心为圆心,以分度圆半径r作分度圆,由于边缘是图像中灰度发生剧烈变化的区域边界,每个齿廓与分度圆的交点灰度是在变化的,用LabVIEW函数IMAQ ROIProfile函数得到边缘的信息,接入IMAQ simple edge函数,检测到分度圆检测线上所有的边缘点信息,每个齿厚左侧齿廓与分度圆有两个点a1、b1,齿厚右侧齿廓与分度圆有两个点c1、d1,Z个齿就有4Z个点与分度圆相交,为了精确评定,运用截取数组的办法,得到Z个同侧齿廓的边缘点信息a1(x1,y1),a2(x2,y2)......,az(xz,yz),已知分度圆半径r,相邻两个点a1(x1,y1),a2(x2,y2)的分度圆劣弧长度为齿距ρ,计算公式(1),由三函数的关系推导出公式(2),一共测量的Z个齿距数据存入数组a[z],依次减去理论齿距πm,取其中最大差值为单个齿距偏差fpt;
ρ=θ*r......................................(1)

说明书全文

一种基于机器视觉的直齿圆柱齿轮多参数评定方法

技术领域

[0001] 本发明涉及直齿圆柱齿轮多参数评定方法技术领域,特别是涉及一种基于机器视觉的直齿圆柱齿轮多参数评定方法。

背景技术

[0002] 传统的齿轮参数检验方法是接触式检测,这种方法耗时,检测参数单一,不同的参数需要用不同检测器具测量,工作量大,对测量人员的技术要求高。为了克服上述缺点,将虚拟仪器技术、图像处理技术与机器视觉技术相结合,以LabVIEW软件为开发平台,对直齿圆柱齿轮多参数进行检测,提高检测效率及检测精度,具有实际应用价值。

发明内容

[0003] 为了解决上述技术问题,本发明提供了一种基于机器视觉的直齿圆柱齿轮多参数评定方法。该评定方法界面友好,可视化、易扩展、效率高、操作方便;可对采集数据进行自动保存、回放和直齿圆柱齿轮参数可视化评定。
[0004] 本发明采用如下技术方案:一种基于机器视觉的直齿圆柱齿轮多参数评定方法,其特征在于方法步骤如下:
[0005] 步骤一:通过安装在工作台上相机获得高质量的拍摄照片,采集的图像存储到计算机中,评定时读取保存的图像,通过图像处理得到共有Z个齿的直齿圆柱齿轮轮廓,由于直齿圆柱齿轮轮廓并不是理想状态的轮廓,选定直齿圆柱齿轮轴孔轮廓环形区域,由外向内每隔一度做一条向心检测线,用这些检测线和图像的交点为直齿圆柱齿轮轴孔孔边缘检测点,选择边缘强度阈值,去掉图像中带槽的部分,得到除键槽外K个直齿圆柱齿轮轴孔边缘检测点,构成数组,对K个边缘检测点进行最小二乘法圆拟合,可得到直齿圆柱齿轮轴孔圆心坐标和半径值,以上功能通过虚拟仪器LabVIEW中函数可以实现,得到轴孔中心坐标以后,使用LabVIEW中IMAQ Shift图像平移函数,将直齿圆柱齿轮平移到图像中央;
[0006] 步骤二:选定齿廓环形区域,每隔一度做一条检测线,得到360个齿廓边缘点信息,通过虚拟仪器LabVIEW中函数可得到齿廓边缘点坐标,为了精确评定,由于轴孔中心是直齿圆柱齿轮的基准,所以求360个齿廓边缘点与轴孔中心坐标的距离,得到数组m1[360],将数组m1[360]由大到小排序得到数组m2[360],取数组m2[360]前面Z个数据的平均值作为齿顶圆半径ra,齿顶圆直径da为2ra,再将数组m2[360]由小到大排序得到数组m3[360],取数组m3[360]前面Z个数据的平均值作为齿根圆半径rf,齿根圆直径df为2rf;
[0007] 步骤三:单个齿距偏差fpt的评定方法是这样的,分度圆半径通过公式r=mz/2可求出,以轴孔中心为圆心,以分度圆半径r作分度圆,由于边缘是图像中灰度发生剧烈变化的区域边界,每个齿廓与分度圆的交点灰度是在变化的,用LabVIEW函数IMAQ ROIProfile函数得到边缘的信息,接入IMAQ simple edge函数,检测到分度圆检测线上所有的边缘点信息,每个齿厚左侧齿廓与分度圆有两个点a1、b1,齿厚右侧齿廓与分度圆有两个点c1、d1,Z个齿就有4Z个点与分度圆相交,为了精确评定,运用截取数组的办法,得到Z个同侧齿廓的边缘点信息a1(x1,y1),a2(x2,y2)......,az(xz,yz),已知分度圆半径r,相邻两个点a1(x1,y1),a2(x2,y2)的分度圆劣弧长度为齿距ρ,计算公式(1),由三函数的关系推导出公式(2),一共测量的Z个齿距数据存入数组a[z],依次减去理论齿距πm,取其中最大差值为单个齿距偏差fpt;
[0008] ρ=θ*r........................................(1)
[0009]
[0010] 与现有技术相比,本发明具有的优点:对直齿圆柱齿轮的多参数齿顶圆直径、齿根圆直径和齿距进行评定,界面友好,功能易扩展,操作方便,可视化,可提高检测效率及检测精度。附图说明
[0011] 图1是本发明的齿廓边缘检测环形区域示意图。
[0012] 图2是本发明的齿廓边缘与分度圆交点示意图。
[0013] 图3是本发明的单个齿距偏差fpt图。

具体实施方式

[0014] 下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述,以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0015] 请参阅图1、图2、图3,一种基于机器视觉的直齿圆柱齿轮多参数评定方法,其特征在于方法步骤如下:
[0016] 步骤一:通过安装在工作台上相机获得高质量的拍摄照片,采集的图像存储到计算机中,评定时读取保存的图像,通过图像处理得到共有Z个齿的直齿圆柱齿轮轮廓,由于直齿圆柱齿轮轮廓并不是理想状态的轮廓,选定直齿圆柱齿轮轴孔轮廓环形区域,由外向内每隔一度做一条向心检测线,用这些检测线和图像的交点为直齿圆柱齿轮轴孔孔边缘检测点,选择边缘强度阈值,去掉图像中带槽的部分,得到除键槽外K个直齿圆柱齿轮轴孔边缘检测点,构成数组,对K个边缘检测点进行最小二乘法圆拟合,可得到直齿圆柱齿轮轴孔圆心坐标和半径值,以上功能通过虚拟仪器LabVIEW中函数可以实现,得到轴孔中心坐标以后,使用LabVIEW中IMAQ Shift图像平移函数,将直齿圆柱齿轮平移到图像中央;
[0017] 步骤二:选定齿廓环形区域,每隔一度做一条检测线,得到360个齿廓边缘点信息,通过虚拟仪器LabVIEW中函数可得到齿廓边缘点坐标,为了精确评定,由于轴孔中心是直齿圆柱齿轮的基准,所以求360个齿廓边缘点与轴孔中心坐标的距离,得到数组m1[360],将数组m1[360]由大到小排序得到数组m2[360],取数组m2[360]前面Z个数据的平均值作为齿顶圆半径ra,齿顶圆直径da为2ra,再将数组m2[360]由小到大排序得到数组m3[360],取数组m3[360]前面Z个数据的平均值作为齿根圆半径rf,齿根圆直径df为2rf;
[0018] 步骤三:单个齿距偏差fpt的评定方法是这样的,分度圆半径通过公式r=mz/2可求出,以轴孔中心为圆心,以分度圆半径r作分度圆,由于边缘是图像中灰度发生剧烈变化的区域边界,每个齿廓与分度圆的交点灰度是在变化的,用LabVIEW函数IMAQ ROIProfile函数得到边缘的信息,接入IMAQ simple edge函数,检测到分度圆检测线上所有的边缘点信息,每个齿厚左侧齿廓与分度圆有两个点a1、b1,齿厚右侧齿廓与分度圆有两个点c1、d1,Z个齿就有4Z个点与分度圆相交,为了精确评定,运用截取数组的办法,得到Z个同侧齿廓的边缘点信息a1(x1,y1),a2(x2,y2)......,az(xz,yz),已知分度圆半径r,相邻两个点a1(x1,y1),a2(x2,y2)的分度圆劣弧长度为齿距ρ,计算公式(1),由三角函数的关系推导出公式(2),一共测量的Z个齿距数据存入数组a[z],依次减去理论齿距πm,取其中最大差值为单个齿距偏差fpt;
[0019] ρ=θ*r.....................(I)
[0020]
[0021] 不局限于此,任何不经过创造性劳动想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
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