机器视觉螺纹测量的误差原因及规避措施探讨

1、机器视觉螺纹测量的误差原因及规避措施探讨摘 要制造行业对生产的质量的要求越来越 高，对效率也是一样，如今比较受欢迎的是机器视觉 的测量方法，这样的方法能够将外螺纹的测量变得十 分的快速有效，在最近的这几年也受到了很多的关注 和讨论。为了追求更加精确的测量，我们需要对机器 视觉螺纹测量可能出现的这个小误差展开比较详细的 探讨。关键词 螺纹测量 机器视觉 误差原因 中图分类号： TN234 文献标识码： A 文章编号： 1009-914X（2015）19-0294-01如今的制造行业对生产的质量的要求越来越高， 对效率也是一样，因此比较传统的螺纹测量的方法已 经不能够跟上生产领域的总体要求了。如今

2、比较受欢 迎的是机器视觉的测量方法，这样的方法能够将外螺 纹的测量变得十分的快速有效，在最近的这几年也受 到了很多的关注和讨论。甚至在内螺纹测量的领域也 可以采用这样的方法。机器视觉的测量法通常都是通 过投影的办法来完成，由于它存在一定的缺点，因此 存在一定的误差，产生这种误差的原因通常是因为延 伸螺旋面存在一定程度上的遮挡以及不精准的调焦， 很少有人会将这个误差提上解决的日程，大多都是将 其忽略掉。但是为了追求更加精确的测量，我们还是 需要对机器视觉螺纹测量可能出现的这个小误差展开 比较详细的探讨。一、机器视觉螺纹测量的主要方法测量的方法在大部分的情况下都会使用的是影像 投影的方法，大概可以

3、分成两种比较具体的途径：垂 直和切线。垂直：使用与待测螺纹的轴线相垂直的光线投射, 这样得到的影像经过我们的测量和计算可以反映出待 测的螺纹比较真实的形态的一种途径。这样的测量方 法虽然可以比较直接的获得待测螺纹的轴剖面牙型， 却会导致不够精确的弊端，只能用于比较普通的测量切线：同样是采用投影的方式，不过切线测量是 让光线相切于待测螺纹的中径牙侧螺旋线，这样得到 的影像经过我们的测量和计算可以反映出待测的螺纹 比较真实的形态的另一种途径；这种方法可以避免垂 直测量方法造成的误差，但是由于螺纹形态的角度问 题依然会存在一些虚影产生误差。二、针对误差的具体分析（一）垂直测量这种方法产生的误差是基本

4、上是由于螺旋面的延 伸对投射的阴影产生的遮挡因此产生的误差，通常为 了尽可能的避免这一误差都会使用背光来进行投射。 这样就可以将虚影的区域与螺纹本身的牙凸投影相结 合，我们通常称这种误差为遮挡误差。由于我们在进行垂直测量的过程中并不需要考虑 待测螺纹的角度来改变光线的方向，能够很好的提高 我们的测量效率，测量的方法和过程也十分的简单， 但是同时它也具有非常大的不确定性。（二）切线测量我们已经得知，切线测量的方法是光线与螺纹面 相切的测量法，规避了上面所说的遮挡误差，某种意 义上我们已经可以得到最精确的数字了，但是我们这 样得到的依然还是有一定的误差。这里的误差是综合 了螺纹的牙顶、牙根螺旋线和

5、牙中径的螺旋线的升角 的差异而产生的，所以在这里我们将它称为是不同螺 旋升角误差。制造好的螺旋面是非常的确定的，但是导程对不 同的螺旋的升角是有非常大的作用的，导程比较大的 时候带来的误差是我们无法忽视的，使用这样的方法 显然是可以极大地降低垂直测量带来的误差的，同时 如果在导程确定的情况下，测量梯形的螺纹也可以确 定比较高的精确程度。三、具体实验 为了利于我们的对比和数值的计算，我们就米制 梯形丝杠 Tr24mmx5mm 这种螺纹作为我们的测量对 象来进行调研，在试验中我们会使用 2 种不同的测量 方法，我们使用的测量仪的型号是 YF2010。显微镜型 号为JX7,是比较万能的工具之一，最后

6、我们使用了 JGX-4 显微镜再次进行了测量，我们的测量结果主要 表现在下面这个表格里面（如表 1 所示）。测量之后我们很快发现，我们得到的标准差是18.61 、 10.87、12.83，三组数据再分别求出平均数的 话则分别约等于 30、29和 29，显然垂直测量法 得到的测量结果的偏差值非常大，也非常的不稳定， 这应该就是上面所说的延伸螺旋面对投影造成了一定 的遮挡产生了虚影，而这个虚影的存在导致了我们的 测量出现了非常大的误差；但是在切线测量之后我们 发现测量结果的偏差值不大，最大化的避免了螺旋面 造成的虚影，因此误差也比较小。这说明大部分情况下，我们对螺纹的测量出现的 误差大多都是由于延伸螺旋面的存在，这种影响也是 相当可观的，虽然误差不会很大，但是在以精密为最 重要的标准的工程技术上，这微小的误差很可能会影响到整个工程的质量。四、结语经过我们的测量和计算，机器视觉螺纹测量也还 是会存在两种误差，也就是我们上面所述的遮挡误差 和不同螺旋升角误差，这两种误差前者显然会比后者 的误差更大一些，而且不稳定的程度也更多一些。因 此我们进行螺纹测量的时候，基本上可以选择用切线 测量的方法比较好，但是当待测螺纹的导程偏大的时 候会出现的误差也会非常大，在要求高精尖的工程上 是完全不能忽视的。参考文献1 陈曼龙