摘 要

齿轮是机械中不可缺少的重要零件，历来是被研究的对象之一，而制作出合格的齿轮需要精确的齿轮检测。随着科学技术的不断发展，本文基于机器视觉，开发了一款新型的齿轮测量技术，弥补传统技术的一些缺点，能够充分利用计算机在数据处理方面的独特优势，准确且迅速地对齿轮进行在线测量。本文便是基于机器视觉理论与MATLAB图像处理技术，运用非接触式的方法对齿轮的基本尺寸进行测量。

首先，对国内外机器视觉、齿轮测量的相关技术的研究发展现状进行了简单描述，深入了解到这种非接触式的测量方法，测量结果精度更高，既节省了时间，又提高了测量的安全性和可靠性，它的运用对提高测量的效率和精度具有很大的实践意义。对相应的齿轮进行拍照后，使用MATLAB软件对图像进行预处理，需要根据不同的需要合理选择算法。本文运用了图像灰度图变换、图像增强、直方图均衡化、中值滤波、二值化的图像处理方法，调整图像的像素，并且采用Canny、Soble、Prewitt三种算子对齿轮图像进行边缘检测。再对边缘检测后的齿轮轮廓图像进行分析，从多角度对齿轮的圆心、齿轮内径、齿顶圆直径、齿根圆直径的尺寸进行测量计算，在选择像素点时样本需要尽量得多，使计算结果更为精确。最后通过比例换算得出真实尺寸，完成了对齿轮尺寸的基本测量。

关键词：机器视觉；齿轮测量；MATLAB；边缘检测

Abstract

Gears are an indispensable part of machinery and have always been one of the objects studied, and producing accurate gears requires precise gear detection. With the continuous development of science and technology, this paper develops a new gear measurement technology based on machine vision, which can make up for some shortcomings of traditional technology, make full use of the unique advantages of computer in data processing, and accurately and quickly measure gears online. This paper is based on machine vision theory and MATLAB image processing technology, using a non-contact method to measure the basic dimensions of the gear.

Firstly, the research and development status of machine vision and gear measurement technology at home and abroad are briefly described. It is deeply understood that this non-contact measurement method has higher accuracy, saves time, and improves the safety and reliability of measurement. Its application has great practical significance for improving the efficiencies and accuracy of measurement.After taking photos of the corresponding gears，using MATLAB software to pre-process the images，it is necessary to reasonably select the algorithm according to different needs. In this paper，the image greyscale transformation，image enhancement，histogram equalization，median filtering，binarization image processing method is used to adjust the image pixels，and the edges of the gear images are detected using three operators: Canny，Soble，Prewitt. After the edge detection，the profile image of the gear is analyzed，and the dimensions of the gear's center，gear inner diameter，tooth top circle diameter，and tooth root circle diameter are measured and calculated from multiple angles. When selecting pixels， the sample needs to be as much as possible.Make the calculation more accurate. Finally，the true dimensions are obtained through proportional conversion，and the basic measurement of gear dimensions is completed.

Key Words: machine vision gear measurement MATLAB edge detection

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 选题目的和意义： 1

1.2 国内外研究现状： 1

1.2.1 齿轮测量技术的研究现状 1

1.2.2 机器视觉技术的研究现状 2

1.4 简述本文将做的工作 3

第二章 图像处理 4

2.1 图像处理简述 4

2.2 灰度变换处理 5

2.3 图像的增强处理 5

2.4 图像的滤波处理 6

2.5 直方图均衡化 7

2.6 二值化 9

2.7 边缘检测 9

2.7.1 Sobel算子 9

2.7.2 Prewitt算子 10

2.7.3 Canny算子 10

第三章 齿轮基本参数的确定 13

3.1 尺寸比例的转换 13

3.2 齿轮圆心及齿顶圆直径的计算 15

3.3 齿轮内径的计算 18

3.4 齿轮齿根圆直径的计算 19

第四章 总结与展望 21

4.1 全文总结 21

4.2 研究展望 21

参考文献 22

致谢 24

第一章 绪论

1.1 选题目的和意义：

齿轮作为日常生活中最基础最常见的一种机械元件，它主要是通过连续的啮合传递运动和源源不断动力来运作，它的尺寸种类和功能各种各样，组成了各式各样的机器设备，其在日常工业活动中起到了非常重要的作用。作为它的核心，齿轮精度更是直接影响了各类机器的使用的寿命和工作的性能，要想确定数据检查的精度是否符合生产工作的要求，我们就要进行尺寸测量，尺寸测量也是衡量这个产品是否符合要求的一种必要手段^[1]。齿轮因为其自身的形状比较复杂而且需要各个方面的测量数据，又因为在检验过程中名目繁多，技术难度相对较大，所以作为齿轮的尺寸测量技术的课题研究受到了相关学者及企业方面的高度重视^[2]。

传统的尺寸测量基本都是通过人工来手动测量很少有机械辅助，这种方式已经无法满足当代社会的生产需求，不仅因为测量时间比较长，而且要消耗较大的人力，完全不适应目前批量生产的需求，并且人工测量还存在着测量数据精度较差的缺点^[2]。随着现代技术的发展，对于材料的精度要求越来越高，传统的手动测量已经无法满足现代科技对于齿轮精度的需求。而目前，视觉检测技术却从传统的检验方式中脱颖而出，随着这项技术的迅速发展，不断更新，视觉检验已经在尺寸检验方法中占据相当高的地位，它不仅仅具有高速、非接触及动态检验范围大等优点，而且它在齿轮参数及尺寸检测中有着极其广泛的应用，能够极大地提高机械行业的生产效率和高精度产品的合格率，随着它技术的不断迭代也飞快的带动了整个行业的竞争力^[3]。

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