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1、第12卷第6期光学精密工程Vol.12,No.62004年12月OpticsandPrecisionEngineeringDec.2004文章编号10042924X(2004)0620619207利用数字图像处理技术测量直齿圆柱齿轮几何尺寸11211张少军,苟中魁,李庆利,李忠富,金剑(1.北京科技大学机械工程学院,北京100083;2.唐山学院,河北唐山063000)摘要:研究了采用数字图像处理技术实现对直齿圆柱齿轮几何尺寸的非接触式测量。首先对CCD摄像机拍摄的图像进行畸变校正与滤波去噪,然后对图像进行阈值分割,采用基于数学形态法的四邻域腐蚀来获得单像素宽的图像边缘。针对齿轮的边缘
2、轮廓形状特征,运用重心法、最小二乘拟合、Bresenham画圆法和Hough变换等原理,建立了测量齿轮齿数、模数、中心孔半径、齿顶圆半径、齿根圆半径和变位系数等齿轮几何尺寸参数的测量算法。使用1280×1024的CCD摄像机及黑白采集卡对分度圆直径为50mm的直齿圆柱齿轮进行测量实验,与人工测量值对比,绝对误差小于一个像素,在各测量参数中,最大尺寸的齿顶圆半径绝对误差值为13μm。研究结果表明:因为CCD摄像设备的分辨率越高、被测物体的尺寸越小,则测量精度越高,且为线性关系,所以,使用高分辨率CCD摄像设备并配备光学放大系统,可实现对高精度和微小直齿圆柱齿轮几何尺寸参数的测量。如使用1
3、280×1024像素以上的CCD摄像设备测量分度圆直径5mm以下的直齿圆柱齿轮时,测量精度可在2μm以下。关键词:数字图像处理;齿轮测量;最小二乘法;亚像素中图分类号:TP391.41文献标识码:ADigitalimageprocessingtechnologyforspurgearmeasurement11211ZHANGShao2jun,GOUZhong2kui,LIQing2li,LIZhong2fu,JINJian(1.MechanicalEngineeringSchool,USTBeijing,Beijing100083,China;2.TangshanCollege,Tan
4、gshan063000,China)Abstract:Non2contactmeasuringforspurgearsusingdigitalimageprocessingtechnologyisstudied.Atfirst,distortioncorrectionandfilterintheoriginalimagecapturedbyCCDcamera.Weretakenaccountofedgeimageofsinglepixelwasachievedaftertreatmentssuchasthresholdsegmentationandfour2neighbor2hoode
5、rosionbasedonmathematicalmorphology.Astotheshapecharacteristicofgear,somebasicprinci2plessuchasgravitymodel,leastsquaresfit,Houghtransform,andBresenhamdrawingcirclewereappliedsynthetically,andthealgorithmofmeasuringnumbersofteeth,module,radiusofcenterhole,radiusofaddendumcircle,radiusofdedendumc
6、ircle,modificationcoefficient,etc.wasestablished.Agearwhosediameterofindexingcircleis50mmwastestedusing1280×1024CCDcameraandacquisitionblock,andtheresultsindicatedthatabsoluteerrorofmeasuringvalueislessthanapixelcomparedwithmanualmea2surement;theabsoluteerrorofradiusofaddendumcircle2thelargestsi
7、zeinallthemeasuringparametersis13μm.TheresearchindicatesthatbyhighresolutionCCDcameraandopticalamplifyingsystem,minute收稿日期:2004209222;修订日期:2004210218.基金项目:国家“九五”科技攻关项目(No.952528201201201c)620光学精密工程第12卷gearandhighprecisiongea
