一种利用轴截面图像测量圆度误差的新方法.pdf

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1、l匐化一种利用轴截面图像测量圆度误差的新方法Anewmeasuringmethodofroundnesserrorusedinaxialsectionimage景敏JINGMin(陕西理工学院机械工程学院，汉中723003)摘要：分析现有圆度误差测量方法的优缺点后，提出一种利用轴截面图像测量圆度误差的新方法。经过系统标定及有效的数据处理，利用最小二乘原理获得圆度误差值。经过实验对比，验证了新方法可行且具有较高的精度并总结新方法的优点及应用前景。关键词；轴截面；图像测量；圆度误差；最小二乘原理中图分类号：TH161．1文献标识码A文章编号：1009—0134(2014)08(上

2、)一0068—04Doi：10．3969／J．issn．1009-0134．2014．08(E)．170引言较易实现，所以使用的较多，但其计算结果并不圆度误差是机械零件(特别是回转类零件)是符合国家标准中定义的圆度误差，当几种评定方一项重要的几何误差。实际圆轮廓对理想圆的变法结论出现争议的时候，最终以符合国家标准的评动量称作圆度误差，它的公差带是两同心圆之间定方式——最小区域法评定的结果作为最终结论。的区域。圆度误差的准确测量对于提高零件的加由于计算机的硬件性能的不断提高和视觉理工精度、保证零部件的工作精度及互换性都具有论研究的不断深入，将图像测量技术应用与检测重要意义，所以

3、是企业生产和用户检验比较关心领域成为现代检测技术的必然趋势。图像测量的一个参数。常用的测量方法有三种：特征参数技术是以现代光学为基础，融合计算机图像学、测量法、圆度仪测量法和影像测量法。特征参数信息处理学、计算机视觉、光电子学等学科技术测量法有两点法或三点法，是以通过测量两点或为一体的现代测量技术，它是将被测对象的图像三点得到的特征参数来评定圆度误差值，测量简当作检测和传递信息的媒介，从中提取有用的信单方便，但误差较大，适用于精度要求不高的场号来获得待测的参数。它具有检测速度快、受环合；圆度仪测量方法属于接触式相对测量。它是境影响小、精度较高，且系统柔性高，易于集成以轴的高精

4、度回转迹线作为圆的理想要素与被测化、适用于在线检测、成本低等特点。这项技术实际轮廓进行比较，从而获得被测实际轮廓的轮近年来在各行业都得到广泛应用，这类测量系统廓图形或误差值u。圆度仪价格昂贵，使用条件要主要由光学照明系统、CCD摄像机、图像采集求较高，测量精度最高，可达到0．025um，但由于卡、计算机及相应的测量软件组成。工作原理是接触测量，对零件及测头的磨损较大，同时测为：由照明系统发出的平行光照射被测零件，使头安装误差以及仪器的回转误差也会影响其测量被测零件成像与CCD面阵上。由CCD将光信号变精度。影像法测量是在光学仪器上将零件实际被为电信号，经图像采集卡存入计算机，

5、然后由软测轮廓经过光学投影的方法进行放大，由放大后件对所采集到的图像进行轮廓提取、系统标定等的轮廓影像来评定圆度误差值。这种测量方法效处理、最终进行有关参数的评定。率较高，但测量过程中存在成像对准误差和读数误差，数据处理过程繁复，且测量精度受仪器放1测量原理及方法大率的限制，精度不高。圆度误差的评定方法主1．1测量原理要有四种方法，分别是最小区域法(MZC)、最小二图像测量按照摄取图像的不同可以分为端面乘法(LSM)、最小外接圆法(MCC)和最大内切圆图像和轴截面图像。目前常见的是对端面圆图圆法(MIC)。其中最小二乘法由于计算简单并且像做检测，已经取得良好的效果，如图l所示

6、，收稿日期：2014-04-28基金项目：陕西理工学院科研基金资助项I(SLGKY11-04)；陕西省教育厅科研基金资助项目(12JK0666)作者简介：景敏(1978一)，女，讲师，陕西汉中人，博士研究生，研究方向为几何量精密测量和机器视觉。【68】第36卷第8期2014—08(上)、IlI5化通常步骤是对零件或轴类零件的端面进行图像采1．2系统标定集、预处理从而获得完整清晰的轮廓图像，然后由于系统通常采用放大的光学系统，在实际利用改进的霍夫变换对系统标定，并利用有效的测量前，需要对系统进行标定，也就是确定CCD数据处理算法按照最小条件法进行圆度误差评像素与被测工件实际几何

7、量的关系，从而得到图定，精度可以达到10umH。但利用轴截面测量圆像空间与物体坐标空间的对应关系。本系统采用度误差的方法用的较少，本文提出一种新的测量自标定方法，将光学分度头及顶尖装在二维工作方法，利用光学分度头与零件轴截面影像、结合平台上，工作平台由光栅尺控制精确位移，Y工图像处理技术获得圆度误差值，总体结构示意图作台每移动一段距离，由CCD采集一次图像(此如图2所示。时分度头不旋转)，在CCD视场范围内能采集到图像的基础上重复多次。依据上述图像处理过程一般步骤，对所得图像进行处理，任取图像边缘平—行