面阵CCD论文：环面蜗杆误差的非接触式检测方法研究

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丝杠滚道型面误差动态非接触测量系统设计与分析的开题报告

丝杠滚道型面误差动态非接触测量系统设计与分析的开题报告一、研究背景与意义丝杠滚道型面是一种重要的连接机构元件，在机械传动系统中广泛应用。

其应用优势体现在具备高传动精度、高刚性、长寿命等特点。

而丝杠滚道型面的性能直接决定了传动系统的性能，因此对其精度的检测和评价具有重要的工程应用价值。

传统测量方法主要采用接触测量，存在测量精度低、易受外界干扰、寿命短等不足之处。

因此，开发一种精度高、寿命长、非接触式的丝杠滚道型面误差测量技术具有重要工程意义。

二、国内外研究现状目前国内外对丝杠滚道型面误差测量技术的研究主要集中在传统接触式测量和光电式测量两种方法。

前者主要包括激光干涉法、接触式探头法等，后者主要包括白光干涉法、相位移法等。

这些方法均存在一定的局限性。

在接触式测量中，仪器对被测物体存在损伤风险，而且易受表面污染物的影响。

在光电式测量中，仪器对测试环境要求较高，同时还存在着光波长选择困难、形位误差分离不够彻底等问题。

因此研究一种新型的非接触测量方法，能够快速准确地评估丝杠滚道型面误差，具有很高的工程技术意义。

三、研究内容和方法本文拟设计一种基于光电测量技术的丝杠滚道型面误差测量系统，主要研究内容包括以下几个方面：（1）架设测量系统：设计合适的光电传感器，利用其非接触性，架设成测量系统，能够实现快速丝杠滚道型面误差检测。

（2）数学模型建立：基于滚动联系，建立数学模型，定量描述丝杠滚道型面形位误差。

（3）误差识别与分析：通过测量数据，利用数学方法将误差成分从多种形位中区分开来，并进行误差分析和处理。

（4）系统测试和数据采集：采集测量数据，分析数据结果，进一步提高测量系统的可靠性和精度。

四、研究预期结果和意义本文研究成果将可以设计出一种新型的基于光电测量技术的丝杠滚道型面误差测量系统。

该系统可以避免传统接触式测量中存在的缺点，非接触式测量不易受表面污染物的影响，不会对测量对象造成任何损伤。

同时，由于测量结果准确可靠，采用此系统进行丝杠滚道型面误差检测时，可以使传动系统的性能得到有效提升。

磨损度的CCD光电非接触检测技术研究

磨损度的CCD光电非接触检测技术研究摘要：21世纪世界钢铁工业竞争激烈，焦点在于钢材的质量好并且生产成本低。

轧辊长期工作后表面会有一定程度的磨损，如何检测轧辊的磨损度成为影响钢铁工业的关键技术。

光电耦合器件即CCD是20世纪70年代发展起来的新型半导体图像传感器。

它可以通过光电转换将位置、角度、尺寸等非电量信息转换成电荷信号，从而完成比较精确的测量工作。

CCD以其测量范围大、频率响应高、实时传输光电变换信号快，在非接触测量领域有着广泛的应用和发展前景。

本文以CCD为关键检测器件，驱动电路以STC12C5A60S单片机为基础，充分利用其可编程的特点，可以根据不同CCD的驱动时序要求，设计不同的驱动电路，而且程序简单可靠，时序调节方便灵活。

本文详细介绍了线阵CCD驱动电路的设计思想及实现方法，对其在轧辊磨损度方面进行了研究，实验证明此系统测量精度高，可以很好地完成检测任务。

关键词：线阵CCD，单片机，驱动电路，非接触检测1系统测量原理及总体方案轧辊被均匀照明后，经光学系统按照一定的倍率成像，影像反应轧辊的尺寸，在CCD的光敏面上，CCD期间把光敏上的轧辊影像的光学信息转换成与光强成正比的电荷量。

用一定频率的时序脉冲驱动CCD，在CCD输出端获取被测轧辊的视频信号。

视频信号中的每一个离散的电压信号的大小对应着光敏元所接收的光强的强弱，信号输出的时序则对应着光敏元位置的顺序。

对视频信号进行二值化处理后，再利用51单片机系统对信号进行测量、处理、即可得到接收到光源的光敏元的位置，用计数法把对应光敏元的位置转换成尺寸。

该系统包括激光光源、CCD器件及其驱动电路、滤波放大电路、A/D转换电路、液晶显示器以及上位机处理器。

系统框图如下。

图12系统的各单元设计2.1电源设计方案1：采用10节1.5V 干电池供电，电压达到15V ，经L7812稳压后给系统供电，然后将12V 电压再次降压，稳压到5V 后给单片机和其他芯片供电。

环面蜗杆齿面误差测量方法[发明专利]

专利名称：环面蜗杆齿面误差测量方法专利类型：发明专利
发明人：张光辉,罗文军
申请号：CN200910251005.0
申请日：20091225
公开号：CN101762388A
公开日：
20100630
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种环面蜗杆齿面误差测量方法，对环面蜗杆采用圆弧测量方式进行坐标测量，更符合环面蜗杆形状特点，检测过程不需要标准蜗杆，降低了检测成本，消除了标准蜗杆的机械误差对检测结果的影响；运用计算机建模技术来构造理论上没有误差的理论蜗杆数学模型，并与采集的实验数据比较，测得蜗杆的误差；当选择计算机中的不同数学模型、配备不同类型的测量触头，可应用于平面包络环面蜗杆、锥面包络环面蜗杆、直廓环面蜗杆等各种环面蜗杆，具有原理的普遍性和广泛的应用价值。

申请人：重庆大学
地址：400044 重庆市沙坪坝区沙正街174号
国籍：CN
代理机构：北京同恒源知识产权代理有限公司
代理人：谢殿武
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基于CCD的平面二次包络环面蜗杆精度检测系统研究的开题报告

基于CCD的平面二次包络环面蜗杆精度检测系统研究的开题报告题目：基于CCD的平面二次包络环面蜗杆精度检测系统研究一、研究背景蜗杆是一种广泛应用的传动机构，其精度对传动系统的整体性能有着重要的影响。

常见的蜗杆由蜗杆和蜗轮组成，其中蜗轮是一个“蜗形”齿轮，与蜗杆一起构成一对啮合传动。

目前，蜗杆精度检测主要采用不平面法和平面法，其中平面法由于考虑的因素较少，检测结果存在一定局限性。

因此，为了进一步提高蜗杆精度检测的准确性，需要设计一种高精度的检测系统。

二、研究内容本研究将依托计算机成像技术的特点，设计一种基于CCD的平面二次包络环面蜗杆精度检测系统。

具体研究内容如下：1. 通过建立蜗杆的数学模型，分析蜗杆的运动学和动力学特性，确定蜗杆精度的评价指标。

2. 设计并制作平面二次包络环面测量样板，该样板具有高精度和重复性，用于实现对蜗杆啮合面的测量。

3. 利用理论分析和计算机模拟，确定CCD成像系统的光学结构和参数。

并采用数字图像处理技术，提取样板图像中的特征点。

4. 基于样板图像和特征点，建立蜗杆啮合面的特征模型，同时根据蜗杆的运动学和动力学特性，建立蜗杆的CAD模型。

5. 通过CCD成像系统获取蜗杆的图像数据，利用数字图像处理技术提取蜗杆啮合面的特征点。

同时，将蜗杆的CAD模型和蜗杆实际啮合面的特征模型进行匹配，得到实际蜗杆啮合面的位移和形状信息。

6. 通过实验验证，对所设计的CCD成像测量系统进行性能测试和误差分析。

最终确定该系统的测量精度和可靠性。

三、研究意义本研究将采用近期先进的计算机成像技术，设计一种高精度、高可靠性的蜗杆精度检测系统。

该系统不仅能够提高蜗杆的生产效率和质量，还可以应用于其他精密机械零部件的检测。

同时，本研究还有助于提高我国精密制造技术的水平，推动我国制造业的转型升级。

采用CCD的非接触测量中提高精度的一种方法

2 ( ax ∑ 2 ( ax ∑
n
i
+ b - Y i) x i = 0 ( 3) + b - Y i) x i = 0 .
( b) 使用最小二乘法的结果 ( 放大图)
2
i
i=- nຫໍສະໝຸດ 即n n i=- n
x ∑
i
・∑ xi Yi ・ i=- n n n
a =
i=- n
∑Y
n n
i
・∑ xi ・
2 测量系统
采用 CCD 的非接触尺寸测量系统构成简图如图 1 所示。平行光光源发光透过工件 , 工件实体部分遮住光线 ,而边缘部分 ( 或工件中孔或槽等实体中挖空的部分) 仍允许光线通过。这样 ,在阵
收稿日期 :2001205223 ; 修订日期 :2001212205
图1 测量系统
图2 CCD 输出的灰度图及梯度图
Fig. 2 CCD output gray image and grads image.
考虑到 CCD 的输出是离散值 , 将图 2c 中 A 点附近的图像放大得到图 3a , 由此图可以看到 , 图 2 中的各图是由锯齿状的离散值近似而成。实际的边缘点可能位于 A 点与 A ′ 点之间。 3. 3 具体算法针对上述情况 ,在找到 CCD 输出图像中灰度梯度最大点 A 后 ,以该点为中心 ,两边各取几点 , 进行直线拟合 ,算法如下 : 所取的灰度图像中的点为
3. 5 实验验证
时 , Φ 有最小值。边缘点的位置值为 :
xQ = Y Q 的灰度值 = YQ - b , a ( 5)
A 的灰度值 + A ′ 的灰度值
2
为了验证上述算法在实际应用中是否可行 , 采用了前述实验装置进行验证 ( 如图 1 ) , 采用日本的激光测量仪 ( 型号 AN I1250 、最小准确测量 μm ) 标定。软件采用实时数据采集和处尺寸 1 理 ,通过文中算法来判断边缘点的位置并完成尺寸的测量。结果证明 , 采用此算法的非接触测量 μm , 大大优于原先的 14 μm , 提高系统误差小于 1 了一个数量级。

活塞环检测与误差分析

活塞环检测与误差分析活塞环是发动机的重要组成部分之一，作用是密封活塞与气缸壁之间的间隙，防止气体泄漏。

因此，活塞环需要具有较高的耐磨性能和密封性能。

在使用过程中，由于机械碰撞、高温高压等因素的影响，活塞环容易产生磨损和变形，导致发动机功率下降、排放增加等问题。

为了保证发动机的性能和可靠性，对活塞环进行检测和误差分析显得尤为重要。

本文将围绕活塞环检测与误差分析展开讨论。

一、活塞环的检测方法活塞环的检测方法可以分为非接触式和接触式两类。

非接触式检测方法包括：1. 光学检测法：利用光电子设备记录活塞环的形状和尺寸等参数，可以检测活塞环的磨损程度、变形度等情况。

2. 声波检测法：通过检测活塞环产生的声波信号，可以判断活塞环的运动状态和磨损情况。

3. 磁粉检测法：通过喷洒磁粉在活塞环表面，然后用UV灯照射，活塞环表面的裂纹和磨损等缺陷会形成荧光显示。

接触式检测方法包括：1. 商检法：在研磨机上利用砂轮切削活塞环表面，然后进行商检，判断活塞环表面的平整度和粗糙度等参数。

2. 量具检测法：利用测量仪器，如游标卡尺、千分尺等，测量活塞环的内径、壁厚、圆度等参数。

以上检测方法各有优缺点，应根据具体情况选择合适的检测方式。

二、活塞环的误差分析活塞环的误差分析是为了确定其质量问题，及时发现不合格品，防止不良品流入市场造成损失。

活塞环的误差分析包括以下几个方面：1. 尺寸误差：活塞环的尺寸误差是制造工艺和技术水平等诸多因素造成的。

长期而言，这种误差会对活塞环的性能和寿命产生重大影响。

2. 圆度误差：圆度误差是活塞环表面的弯曲度认证是否合格。

表面弯曲度较高会导致活塞环在搭配气缸壁时不够紧密、密封性不佳，产生噪音和渗漏。

3. 粗糙度误差：活塞环表面的粗糙度会直接影响气缸壁和活塞环之间的密封性，如果表面太光滑则容易产生微小的漏气问题。

4. 其他误差：还包括材料、硬度、磨损等问题。

在误差分析过程中，应根据不同的误差情况采取相应的措施，如重新制定检测标准、优化工艺、改进设备等措施，来降低误差。

CCD非接触式测径系统的设计及误差分析

中图分类号ＴＧ８７文献标志码Ａ文章编号１６７１—８１００（２００８）０６—００４８－－０４
随着科学技术的不断发展，大规模的自动化生产，对被加工零件几何尺寸的测量要求速度快、精度高、非接触、动态和自动化。在这种情况下，研制出一种零件尺寸自动测量系统，实现产品零件尺寸的快速动态测量和分选，提高测量和检测速度，减少测量过程中所带来的人为误差，以便适应当前自动化生产的需要，提高经济效益，减轻以至解除工人繁重的检测工作。以往在线测量几何尺寸，由于光电转换器件的局限性，使测量系统不仅机构复杂，而且在性能方面也难以满足精度和速度方面越来越高的要求。目前ＣＣＤ器件的应用，使这些问题得到了很好的解决。由于ＣＣＤ本身具有的自扫描、高分辨率、高灵敏度以及结构紧凑、象素位置准确等特性，ＣＣＤ尺寸测量技术作为一种非常有效的非接触检测方法被广泛应用在工件尺寸在线检测，这种测量方法无需配置复杂的机械运动机构，从而减少了产生系统误差的来源。１
４．６
元灵敏度均匀性是一个重要的指标。ＣＣＤ感光单元灵敏度误差是由于制造过程中半导体材料杂质不均匀所造成的，同时各个感光单元有效面积的不一致也是影响灵敏度不均匀误差的一个重要因素。ＣＣＤ感光单元灵敏度不均匀误差小于１０％，由实验可知ＴＣＤｌ２０６ＵＤ饱和光照时的Ｖｓａｔ＝１．６７Ｖ，ＣＣＤ感光单元灵敏度不均匀产生的电平误差为：△强≤（Ｖ。，×０．５％）×１０％＝８３．５ｍＶ根据实验数据可以作出曲线，求出在边缘区域点附近曲线的斜率。对边缘点ＸＥ附近几个点的曲线进行一次项拟合，可以求出斜率为１１１ｍＶ／／ｕｍ，由于斜率为ＩＫｆ≥１１１ｍＶ／】ｕｍ，因此均匀光照时ＣＣＤ感光单元灵敏度不均匀产生的
特—物透镜
ｏｃＤ
ｍｍ。

一种基于CCD的非接触尺寸测量系统

【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｎｏｎ — ｃｏｎｔａｃｔｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＣＣＤＣａｍｅｒａｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅｅｄｇｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｎｏｎ — ｃｏｎｔａｃｔｍｅａｓｕｒｅ —
０．ｏ０５ｍｍ，０．００１ｍｍｆｏｒｉｎｓｉｄｅｄｉａｍｅｔｅｒ，０．０１５ｍｌｎｏｒｆｔｈｅｗａｌｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，ｌｅｓｓｔｈａｎ０．０２ｍｍｏｒｆｔｈｅｏｖｅｒａｌｌａｂｓｏｌｕｔｅｅｒｒｏｒａｎｄｌｅｓｓｔｈａｎ０．ｏ７％ｆｏｒ
３．ＤｅｐａｒｔｅｎｍｔｏｆＳｃｉｅｃｅｎａｄＲｎｅｓｅａｒｃｈ，ＨｕｎａｎｚＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１０００２，Ｃｈｉａ）ｎ
ＳｉｚｅｏｆＮｏｎ－ｃｏｎｔａｃｔＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＣＣＤ
ＳＨＡＮＧｕｉｉｕｎ．ＨＵＷｅｉ
（Ｊ．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＺｈｅｎｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＪｉａｎｇｓｕＺｈｅｎｊｉａｎｇ２１２００３，Ｃｈｉｎａ；

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面阵CCD论文：环面蜗杆误差的非接触式检测方法研究
【中文摘要】平面二次包络环面蜗杆是传动领域中的一种重要的传动形式,其多齿啮合、瞬时多接触线的特性赋予了平面二次包络环面蜗杆承载能力大、传动效率高、加工工艺性好等优点。

越来越多的学者和企业表现出对它的兴趣,也越来越广泛的应用于各行各业的生产实践中。

平面二次包络环面蜗杆齿面复杂,齿形、齿厚的测量比较困难,传统的检测方法存在很多困难和缺陷。

新型的检测技术还不成熟,有待进一步研究和发展。

本文在对非接触式检测技术进行分析和研究的基础上,简要分析了采用面阵CCD对蜗杆进行非接触式检测方法的可行性和正确性,分析了平面二次包络环面蜗杆的成形原理,获
得了蜗杆齿面方程,建立了蜗杆理论接触线的离散模型。

结合图像处理、DSP、CCD等技术设计了检测系统的总体方案,阐述了系统检测原理与检测过程,并在前期理论研究的基础上对图像处理的算法等进行了分析与优化,对实验中CCD基准定位进行了理论分析与研究,完成
了通过采用图像数字处理对CCD进行精确定位的方法,进行了实验研究和验证,并且将被测蜗杆与数控磨床进行联动检测,对所采集的图
像进行数字分析并得出相关误差。

【英文摘要】Planar double enveloping worm is an important form in the transmisson area, the characteristics of
multi-tooth engagement and instantaneous double contact line endows it with advantages of large load capacity, high
transmission efficiency and good machinability etc. More and more scholars and enterprises have shown interest in it, and it’s getting more and more applications in the production practice of the industries.As the tooth surface structure of plane double enveloping worm is complex and the toot...
【关键词】面阵CCD 平面二次包络环面蜗杆图像处理非接触检测
【英文关键词】Arry CCD Planar double enveloping worm image processing Non-contact detection
【目录】环面蜗杆误差的非接触式检测方法研究摘要
4-5Abstract5 1 绪论8-14 1.1 蜗杆传动简介8-9 1.2 蜗杆检测仪的现状与发展趋势9-10 1.2.1 比较测量9 1.2.2 齿轮整体误差测量技术9-10 1.2.3 CNC 坐标测量技术10 1.2.4 其他测量技术10 1.3 非
接触式误差检测技术的应用10-11 1.4 平面二次包络环面蜗
杆的检测现状11-12 1.5 主要研究内容12-14 2 平面
二次包络环面蜗杆检测原理14-23 2.1 平面二次包络环面蜗
杆副的数学模型14-21 2.1.1 平面二次包络环面蜗杆成形原
理14-15 2.1.2 平面二次包络环面蜗杆齿面接触线分析
15 2.1.3 平面二次包络环面蜗杆数学模型的建立
15-20 2.1.4 平面二次包络环面蜗杆的离散模型的建立
20-21 2.2 平面二次包络环面蜗杆精度误差的检测
21-22 2.2.1 平面二次包络环面蜗杆误差检测项目
21 2.2.2 平面二次包络环面蜗杆检测原理21-22 2.3 本章小节22-23 3 图像处理理论
23-34 3.123-24 3.1.1 灰度图像23 3.1.2 二值图像23-24 3.2 图像预处理24-27 3.2.1 灰度处理24 3.2.2 图像平滑处理24-27 3.3 图像分割
27-33 3.3.1 图像分割的方法27-28 3.3.2 图像二值化处理28-30 3.3.3 边缘检测30-33 3.3.4 边缘拟合33 3.4 本章小结33-344、检测系统的方案设计
34-38 4.1 检测系统总体方案34-35 4.2 检测系统的整体结构35-36 4.3 检测系统工作过程36-37 4.4 本章小结37-38 5 坐标变换及检测项目算法分析
38-47 5.1 坐标变换38-43 5.1.1 图像坐标系与CCD 相机坐标系的建立38-39 5.1.2 摄像机坐标系
39-43 5.2 蜗杆误差检测43-46 5.2.1 蜗杆圆周齿距累积误差△F_(p1)44 5.2.2 蜗杆圆周齿距误差
44-45 5.2.3 蜗杆螺旋线误差△f_(h1)45-46 5.2.4 蜗杆法向弦齿厚误差46 5.2.5 齿形误差46 5.3 本章小结46-47 6 平面二次包络环面蜗杆误差检测实验
47-61 6.1 CCD 相机安装48-50 6.1.1 机床参数调整48-49 6.1.2 CCD 安装49-50 6.2 被测蜗杆的理论模型建立50-51 6.3 蜗杆误差检测51-61 6.3.1 蜗杆图
像采集51-57 6.3.2 坐标变换57-59 6.3.3 误差分析59-61结论与展望61-62参考文献62-64作者在攻读硕士期间发表的论文64-65致谢65-66。