快速Arclet变换及其在工业CT图像圆测量中的应用

为了准确描述工业CT图像中的圆形结构,提出一种基于多尺度几何分析工具Arclet的圆测量算法。首先,通过分析单尺度Arclet基函数间的空间关系,设计了单尺度快速Arclet数字变换算法;基于该Arclet数字变换,提取出单尺度上的候选圆特征。然后,考虑Arclet相邻尺度基函数间的空间关系并结合多尺度四叉树结构,按照从根到叶的方向,依次对相邻尺度间的候选圆特征进行取舍。最后,融合各尺度剩余的候选圆特征,得到提取结果,并根据提取结果计算出半径等圆参数。基于实际工业CT图像进行了圆测量试验,结果表明,最大半径绝对误差的绝对值<0.1mm,最大半径相对误差的绝对值<0.5%;即使对原工业CT图像引入不同强度的高斯噪声,测量结果依然满足要求。本文提出的工业CT图像圆测量算法对噪声干扰具有很好的抑制能力,能满足准确描述工业CT图像中圆形结构的要求。

基于DSP图像处理技术的微小圆测量系统

以测量精密零件上的微小孔径等圆为背景,设计了一种以TMS320DM642DSP为核心,利用图像处理技术的测量微小尺寸圆的系统。通过CCD摄像机进行数字图像采集,在DSP中进行图像去噪、边缘检测、图像识别等图像处理,识别出被测圆并计算出半径。阐述了该系统的工作原理和图像处理的算法及流程。

圆结构光系统深孔圆度测量方法研究

圆结构光系统测量深孔(通孔)圆度时存在激光器、相机和深孔难以保持平行或同轴的问题,导致无法测量准确的圆截面,从而产生系统误差。搭建了基于圆结构光的测量系统,分析了系统误差的产生机理并提出了一种基于圆结构光系统测量圆度的方法,可对系统误差进行一定补偿:首先,获取待测深孔的内表面高分辨率三维点云,拟合点云轴线,通过刚体变换将三维点云变换到深孔轴线与相机光轴平行的位置;然后,选定一个测量截面,搜索该截面上的点和与该截面范围较近的点作为圆度评定点;最后,采用网格搜索算法完成圆度评定。测量实验的结果表明,该方法对于圆度误差的补偿效果良好,其中测量不确定度为4.78μm。

曲轴连杆颈圆度在线测量机构设计与运动分析

曲轴随动磨削时,连杆颈的偏心旋转运动导致其中心位置不断变化,使得常规方法无法直接用于目标连杆颈圆度测量。为解决这一难题,文中提出了一种采用机械臂与V形测量机构相结合的设计方案,将V形块作为机械臂末端执行器,通过控制机械臂改变测量机构位置,抵消因连杆颈偏心转动导致的位置变化,实现连杆颈的圆度在线测量。基于D-H法,对所设计的曲轴连杆颈圆度在线测量机构的正逆运动方程进行了推导与分析,并通过Simulink软件验证推导运动方程的正确性。最后,采用图形法分析了机构工作空间,结果表明:所设计的机构完全满足使用要求。

基于线激光的压缩机曲轴圆度和平面度测量

目前人工使用千分表测量空调压缩机曲轴圆度和平面度时存在易伤工件表面、效率低和不能精确评定等问题。针对上述问题,设计了一套基于线激光位移传感器的空调压缩机曲轴圆度和平面度非接触式测量系统。首先,通过测量标准量棒,提出一种系统误差的标定方法;其次,基于线激光采样数据,开发了一种曲轴横截面圆度测点的提取算法,并将系统误差用于测点补偿,实现曲轴圆度测量;接着根据曲轴平面测点间的斜率分离出轮廓线,通过均匀下采样方法获取精简点云数据并采用最小二乘法实现曲轴平面度测量;最后,基于上述方法开展了曲轴圆度和平面度的测量实验。实验结果表明:该测量系统的圆度测量精度<4μm,平面度测量精度<2μm,圆度重复度测量误差<0.8μm,平面度重复度测量误差<0.3μm,满足曲轴圆度和平面度快速准确的测量需求。

较大孔径孔的圆度检测量具

随着我国进出口业务的增长,港口所需机械设备需求量也随之增加。而在港口机械设备生产过程中,会涉及到大量的较大孔径的孔加工,且这些较大孔径孔的圆度在设计时均有要求,但是目前已有量具很难准确地测量这些孔的圆度,为了更准确地测量孔的圆度,确保圆度符合图样设计要求,设计了一种较大孔径孔的圆度检测量具,已解决该圆度测量难题。

高精度微球半径测量模型及圆度评定方法比较

提出了一种基于回转轴法和两点法原理的高精度微球半径测量模型,实现了基于半径变化量的微球圆度评定。建立了可以分离主轴跳动误差和计算各测量点对应半径的模型。利用团队开发的基于高精度气浮转台和两个迈克尔逊干涉仪的微球圆度测量系统,对标称直径为300μm、圆度为250 nm的红宝石球的赤道圆截面进行了扫描测量。将采用所建模型测得的微球半径与采用直径算得的半径进行对比,并通过最小区域法对所测微球圆度进行评定,结果表明:所建模型与传统直径评定方法得到的微球圆度分别为280 nm和403 nm,标准差分别为2 nm和23 nm,所建微球半径测量模型准确可靠,利用所建模型和最小区域法评定出的微球圆度更加准确可靠。所建模型可以方便准确地获得被测微球的半径,可应用于微球圆度准确评定。

直剪和双轴离散元数值试验中剪切带宽度的孔隙率场测量技术

离散单元法(discrete element method,DEM)数值仿真中,孔隙率场已用于观测剪切带宽度,观测剪切带宽度有助于理解剪切带宽度与颗粒特性的关系。孔隙率场可由测量圆测得,但测量圆半径通常按经验确定。针对测量圆半径定义缺乏理论和数值研究等问题,开展了孔隙率测量精度与测量圆半径关系的研究。提出基于孔隙率场的“1/2宽度估算法”和“1/2曲率极值法”,将其应用于直剪和双轴压缩试验的剪切带宽度测量,并将测量结果与转角法和网格法测量结果进行了对比。DEM数值研究结果表明:提出的方法能够用于量测直剪试验和双轴压缩试验中的剪切带宽度;直剪试验中剪切带宽度随粒径增大而逐渐增大;因为试样的非对称和不均匀性,双轴压缩试验的X形剪切带中的两条剪切带宽度不相等,且剪切带随轴向加载过程逐渐变宽。

在线外磨圆表面连续测量仪

为了满足当前磨削加工过程中对于工件进行精确测量的需求,文中提出了一种在线外圆磨连续测量装置的设计方案。在对零件加工过程中,通过差动变压器式位移传感器来测定加工余量的方式,通过一系列的信号处理电路,将传感器的信号输出转换为各种特定的输出电信号,当达到要求加工尺寸时测量仪器会发出相应的报警信号,提醒操作者改变进给量或者退刀,甚至直接控制磨床执行相应的动作。该测量仪表的测量范围Φ30～Φ200 mm,重复精度可达1μm,通过实践检验该测量仪对提高磨削加工精度,保证工件质量有着显著的效果。

五轴数控机床刀座架圆度测量的不确定度评定研究

五轴数控机床刀座架孔的圆度测量具有重要意义,刀座架孔圆度对后续批量化生产起决定性影响。为了更加科学合理地评定五轴数控机床刀座架孔圆度的测量结果,应用三坐标测量机测量五轴数控机床刀座架孔圆度,研究测量结果不确定度的评定方法,提出基于不确定度分量建模和分量综合建模评定方法。对已加工的样品刀座架应用三坐标测量机进行反复测量,获取刀座架圆度测量特征数据,将测量数据结合不确定度评价模型进行计算和评定分析,最后将评定结果与现行规范和标准进行比对和匹配来验证其合理性和正确性。结果表明:该方法评定结果可靠。

小圆柱圆度误差的线性扫描拼接方法研究

提出了一种替代传统旋转扫描法的小型圆柱体圆度测量新方法,即线性扫描拼接法。该方法采用表面轮廓仪将固定于专用工装上的小圆柱在不同的角度位置进行线性扫描,采取径向及圆周方向拼接成一系列圆弧轮廓,不需要将圆柱体与旋转基准对准,便实现小/微圆柱体的圆度测量。阐述了新方法的原理,基于新方法构建了圆度测量机,进行试验和不确定度分析验证了该方法的有效性,并使用传统圆度测量仪对试验结果进行了比较。

千分尺示值误差不确定度评定及在形位误差测量中的应用

几何量测量在电机研发、生产及制造中均广泛存在,而分析测量结果的质量如何,测量不确定就是一个衡量尺度,本文首先对标准不确定的A类及B类评定方法及流程进行介绍,再通过实例对日常检测中使用的外径千分尺示值误差的不确定度进行了计算,并对外径千分尺两点法测量圆度误差进行了探究。

大平面上矮台阶外圆的测量

实际生产中 ,大平面上矮台阶外圆的测量是很多工厂都会遇上且感到比较棘手的问题 .文中介绍了两种自制装置 ,用于测量大平面上矮台阶外圆尺寸 。

圆度测量中测量点数的确定

圆度是经常需要定量测量的形状误差参数 ,测量点数的多少影响测量精度和测量成本。综合考虑圆表面的确定性成分和随机成分 ,设计出基于 FFT全域插值的二次判别法对测量点数的合理性进行判别。给出二次判别法的定量判别依据、判别程序 。

圆度测量中高斯滤波的逼近实现方法

以B样条函数为基础，将约束条件引入变分原则，并结合小尺度参数高斯滤波器卷积特性，建立高斯滤波器的逼近滤波器。该滤波器与理论滤波器的幅度最大偏差小于1％，并具有零相移特性。在数字滤波算法中，包含两次零相移滤波和加权滤波循环计算，整个算法具有结构形式简单和计算效率较高的特点。根据圆度信号的周期封闭性，采用周期延拓法，消除数字滤波算法存在的边界效应问题。为圆度测量中高斯滤波器的实现提供了一种高精度、高效率的实现方法。

圆度测量中的高斯滤波快速算法

文中用逼近法和双线性变换法,设计了用于圆度测量的高斯数字逼近滤波器,并给出了零相移的递归滤波算法,计算量小,计算效率高,易于实现。增加逼近滤波器节数,可以提高滤波精度,8节高斯逼近滤波器的幅度传输特性偏差小于2%。用于圆度测量的高斯数字滤波算法还有效地解决了滤波的边缘效应问题。

蒙特卡罗在圆度测量精度分析中的应用研究

根据三点法圆度测量的基本原理,重点分析了三测头的测量误差对圆度测量精度的影响。由于三测头测量误差的传递关系非常复杂,因此作者提出了一种采用Monte Carlo随机抽样和随机模拟对此进行分析的方法,直观地确定了由测头测量误差引起的工件轮廓上各点的圆度测量标准差,并通过仿真证明了该方法是有效的。

基于立体视觉的平面圆参数高精度测量算法

针对目前平面圆的圆心和半径测量方法存在的不足,提出一种基于立体视觉的平面圆参数高精度测量方法。该方法首先根据边缘分组算法和二次曲线椭圆拟合判别算法提取双目图像中的椭圆特征;其次利用分段立体匹配算法获取平面圆特征上部分点的三维坐标;最后通过三维平面拟合、坐标转换、平面圆拟合以及坐标反变换获取平面圆的圆心和半径参数。实验结果表明,该方法有效地减小了平面圆透视投影引起的畸变误差,提高了平面圆参数的测量精度。

基于梯度信息的随机Hough变换圆轮廓测量技术

在图像处理及计算机视觉中,Hough 变换是一种应用非常广泛的图像边缘检测技术。分析了 Hough变换的基本原理,指出了传统 Hough 变换以及随机 Hough 变换存在的缺陷,提出了一种基于随机 Hough 变换、综合利用图像本身灰度信息和梯度信息,并根据图形本身性质搜索边缘点的适用于圆周及圆弧轮廓的边缘检测算法。该算法采用"多对一"映射,显著减少了存储所需的容量;采取并行算法提高了运算速度;采用亚像素细分技术对边缘进行进一步的细化处理,提高了测量精度:最后用弦长加权法对边缘点进行拟合,得到被测参数。依据上述原理研制了高精度、高效率图像采集与处理系统,并在该系统上进行了实验.实验结果表明,对于对比度较差的轮廓,其测量不确定度在0.15像素以内.