空间物体形状检测系统设计+CAD图纸(2)
3.6 基本控制原理16
3.7 电机驱动17
4 机械结构与控制系统计算与校核 18
4.1 承受载荷估算18
4.2 导轨参数确定18
4.3 滚珠丝杠的设计计算18
4.4 电机的选型与计算19
5 探测系统设计与方案分析 23
5.1 照明装置设计23
5.1.1 照明 23
5.1.2 光源 23
5.1.3 照明方案设计 24
5.2 镜头的选择 26
5.3 图像传感器 29
6 算法设计与误差分析 32
7 使用规范 33
8 总结 34
9 致谢 35
10 参考文献36
1 绪论
在工业发展进程中，对零部件的几何测量成为越来越重要的部分。随着近几十年技术的发展，测量方式从传统的机械量具直接接触测量发展到现在的非接触测量。同时计算机图像图形处理技术、光电技术等学科也随之广泛地应用到测量领域，如三坐标测量仪、影像测量仪等已经成为很多精密制造企业最常用的测量仪器之一。
本设计的任务就是空间物体形状检测系统的设计，针对具有空间形状的机加工零件进行形状尺寸或外观质量检测，设计基于视觉的自动光学检测系统，从而能够完成对空间物体形状的自动检测，并进行相应的检测方法分析、系统总体方案设计、机械结构设计以及驱动控制系统的设计。
空间物体形状检测系统主要由机械结构系统、驱动控制系统、探测系统和测量软件等部分组成。检测系统利用CCD摄像系统采集工件的图像特征，通过数字图像处理技术提取各种形状工件表面的坐标点，再利用数据处理技术转换成空间中的各种几何要素，通过计算机可以高效地检测空间零部件的轮廓和表面尺寸和位置，自动地进行检测与控制。
目前，利用光学自动检测的测量方式的应用范围不断扩大，可以对各种复杂的工件轮廓和表面形状进行精密测量。弥补了传统接触式测量方法对检测人员手工操作、人工读数等依赖性的缺陷，也克服了传统投影仪的不足，将光、机、电、计算机图像技术集于一体，从而大大提高了检测效率和检测质量。
本设计由于时间和水平有限，所涵盖的内容和深度还不够，其中的疏漏和不足之处在所难免，敬请同行批评指正。
2 文献综述
2.1 空间物体形状检测系统概述
空间物体形状检测系统作为一种精密的几何量测量系统，主要由机械结构系统、驱动控制系统、探测系统和测量软件等部分组成，主要完成对具有空间结构的零部件的形状尺寸的检测。从自动化程度来讲，可分为手动式、半自动式和全自动检测系统。在光学检测领域，美国、德国、日本、英国的科研制造水平相对较高。这些精密检测系统仪器呈现出新的发展动向：1.应用多元化。2.微小化、高精密化。3.智能化、模块化。
2.2 空间物体形状检测系统的工作原理
通过调整检测系统的机械结构系统，X-Y工作台通过丝杠传动可以在导轨调节水平位置，Z方向调整用以控制物距的大小，从而使工件处在工作台合适的位置。随后由探测系统对工件进行测量。当光源照射到被测零件时，系统利用其本身的硬件（CCD,镜头等）捕捉到工件的图像信息，经过图像传感器装换成数字图像信号，传入到计算机的数据采集卡中，之后由软件在计算机显示器上成像，由操作人员用鼠标在计算机上进行快速的测量。
2.3 空间物体形状检测系统的结构组成
从概述我们知道空间物体形状检测系统的组成部分：机械结构系统、驱动控制系统、探测系统、软件系统。机械结构系统是测量机构的主体结构，起到支撑、定位灯作用，并为探测系统等提供安装平台，由结构形式、导轨和传动机构等组成。驱动控制系统负责为测量提供驱动动力和控制运动部件等。它是连接测量硬件和软件的纽带，是推动整个系统运动的部件。探测系统是瞄准被测几何量的部件。该系统安装在机械结构系统的Z轴上面，利用Z轴的上下移动来调整高度位置。探测系统一般由照明装置、镜头、图像传感器和图像采集卡等部分组成。高精度的测量过程需要借助测量软件交互界面完成检测任务。以上各部分相互协作，保证测量过程的完整性和准确性。