基于机器视觉的齿轮尺寸在线测量系统

王德祥， 张周强， 管声启

(西安工程大学 机电工程学院， 陕西 西安 710048)

齿轮是机械设备中最常用的重要传动部件之一，齿轮的精度直接影响机器的工作性能和使用寿命。齿轮的精度不仅与齿轮设计加工有关，还与尺寸的测量有关。伴随着整个机械加工行业的技术升级，对机械制成品的检验和测试提出了更高的要求[1-2]。例如Di Leo等[3]研制的用于工业制造的在线质量监控视觉系统，该系统利用2个方向的相机对电机部件进行检测，实验结果表明该系统达到了0.02 mm的测量精度；韩向可等[4]使用最小二乘法对零件进行处理，得到的测量误差小于0.03 mm；李雪娇等[5]使用机器视觉对大型零件尺寸进行测量，基于Canny算子提出了一种改进的单像素边缘检测方法，测量误差为0.536 mm，测量结果在误差范围内。然而，大多数的研究仅限于方法研究，并没有相应的物理系统。因此，针对这种情况，课题组设计了齿轮的高精度测量系统，提高了测量精度。

机器视觉是一种现代检测技术，它使用工业相机CCD代替人眼；工业相机CCD处理待检测物体的图像，将图像信息转化为数字信号，并从中提取所需的特征，从而实现对被检测物体状态的检测[6]。随着数字处理技术及人工智能的发展，人们对产品质量和效益有了更高的要求，找到提高产品质量和加快检测速度的方法也是非常重要。

1 系统设计

机器视觉系统由CCD相机、照明系统、旋转平台、图像处理模块、控制模块和分离模块组成，总体系统配置如图1所示。……