基于机器视觉的外螺纹几何参数检测算法研究

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS论文题目：基于机器视觉的外螺纹几何参数检测算法研究学科专业：检测技术与自动化装置学号：201121070302作者姓名：姜籍翔指导教师：程玉华副教授 分类号密级注1UDC学位论文基于机器视觉的外螺纹几何参数检测算法研究（题名和副题名）姜籍翔（作者姓名）程玉华副教授指导教师电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）硕士检测技术与自动化装置申请学位级别学科专业提交论文日期2014.05.102014.05.19论文答辩日期电子科技大学2014年6月2

2、7日学位授予单位和日期答辩委员会主席古天祥白利兵谢华评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。 RESEARCHONKEYTECHNIQUESOFEXTERNALTHREADGEOMETRICPARAMETERMEASUREMENTBASEDONMACHINEVISIONAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:DetectionTechnologyandAutomaticEngineeringAuthor:Advisor:School:JiangJixiangAss

3、ociateProfessorChengYuhuaSchoolofAutomationEngineering 独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被

4、查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日 摘要摘要螺纹是航空航天领域极为常见的机械连接形式，其几何参数对航空飞机和航天器的性能有重大影响。针对外螺纹的测量方法，目前国内外学者开展了大量的研究，然而现有的检测技术在检测效率或精度等方面仍然无法满足需求。本课题以设计非接触式、高效、高精度的MJ螺纹（米制航空航天螺纹）测量系统为研究目的，提出了一种新的基于机器视觉的外螺纹测量方法，并从检测算法和系统误差两方面对该方法进行了研究

5、。本课题的研究内容主要包括以下几个方面：（1）本课题在机器视觉原理的基础上，提出了一种兼顾测量速度与精度的非接触式外螺纹检测系统。该系统通过两个主光轴相互垂直的相机对螺纹进行图像采集，测量过程中主要利用螺纹的轮廓进行参数提取，避免了直接将经典三维重构方法用于螺纹测量时难以保证精度的不足。（2）研究了螺纹图像处理及参数提取的相关算法。通过螺纹图像预处理，从原始图像中得到了图像梯度、亚像素精度的轮廓等信息。在图像预处理的基础上，进一步设计了外螺纹多个参数的提取算法，包括大径、中径、小径、螺距、牙型角、牙底圆弧半径，并在实验中对这些算法进行了验证。（3）研究了该测量系统的主要误差。对于光学成像

6、部分，主要研究了镜头景深和光的衍射的影响。对于图像处理算法，主要研究了螺纹轮廓提取的误差。对于机械系统的误差，分别研究了相机物距、相机像距、相机夹角和相机主光轴偏角误差对测量结果的影响。误差分析结果显示，即使在机械安装并不精确的情况下，测量的相对误差也远小于国家标准GJB3.1A-2003中MJ外螺纹的容许误差，所设计的检测系统可用于对MJ螺纹进行精确测量。本课题以航空航天用MJ螺纹的测量需求为背景，研究了基于机器视觉的外螺纹测量系统。本课题的整体方案、相关算法以及误差分析，对其他螺纹测量的研究有很好的借鉴意义。本文对设计实用的非接触式、高效、高精度螺纹测量系统很有的参考价值。关键词：外

7、螺纹测量，视觉测量，图像处理I ABSTRACTABSTRACTThreadisaverycommonconnectionforminaerospacefields,anditsgeometricparametershaveasignificantimpactonperformanceofaircraftandspacecraft.Thedomesticandforeignscholarsdidalotofresearchesi