基于计算机视觉的直齿圆柱齿轮高速测量仪设计与精度验证

直齿圆柱齿轮数字测量仪的设计与研究是一篇深度探讨了利用计算机视觉技术改进齿轮测量精度和效率的重要文献。本文的核心内容围绕直齿圆柱齿轮的精密测量展开，旨在解决传统机械测量方法存在的耗时长、精度有限的问题。测量仪的核心原理是通过CCD相机捕捉齿轮的二维图像，结合图像处理技术提取精确边缘，然后应用改进的随机Hough变换来识别齿轮中心，进而计算出齿轮的基本参数，如齿数、模数、压力角等。 硬件方面，该测量仪采用了索尼F717型CCD数码相机作为图像采集设备，配合COMPUTARM1214-MP2工业镜头，确保图像清晰度。工控机则搭载了NIPCI-1409单色四通道图像采集卡和NIPCI-7344运动控制卡，实现图像采集、处理和控制系统的集成。此外，还有滤光罩、稳定光源和执行机构等组件，确保测量过程的稳定性和准确性。 软件功能模块包括图像预处理、边缘检测、中心定位算法以及数据处理和存储。图像预处理阶段对原始图像进行增强，以提高后续分析的精度。边缘检测使用图像处理技术，确保测量结果的精确性。改进的随机Hough变换在此环节发挥了关键作用，提高了齿轮中心定位的效率。随后，通过计算和校准，将图像坐标系转换为仪器坐标系，结合光栅尺数据，得出齿轮的精确参数，并将测量结果实时显示或存储在数据库中，便于后续的数据管理和分析。 实验结果显示，这种基于计算机视觉的直齿圆柱齿轮数字测量仪具有测量精度高、速度快、操作简便以及自动化程度高的优点，对于齿轮精密制造和机械传动领域的高效生产具有显著的意义。特别是在处理小到100mm尺寸的齿轮时，可以直接进行测量；对于大型齿轮，通过图像拼接或局部特写的方法也能实现精确测量，满足不同场合的精度需求。 这篇文章不仅提供了直齿圆柱齿轮数字测量仪的具体设计细节，还展示了其在现代工业生产中的应用前景，对于推动齿轮制造业的数字化转型和技术革新具有重要的实践价值。