Automatization of screw thread profile measurement using a 3D vision system

• Autorzy: Vitecek A. , Sioma A. , Suliga P. , Kowal J.

Warianty tytułu

PL

Automatyzacja pomiaru wartości profile wkrętaków z wykorzystaniem system wizyjnego 3D

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The purpose of this study is to perform automatic measurement of a screw thread profile acquired with a 3D vision system. Measurements are carried out using a laser triangulation method. The triangulation method requires a calibration procedure to be performed on a measurement stand. The first stage of the calibration procedure allows one to compensate for lens and perspective distortion. Calculated projection model coefficients are also used to transform the image coordinate system into the world coordinate system. Next, a specially designed calibration target with known geometric dimensions is used to position the object’s rotation axis on the measurement plane and prepare it for the measurement procedure. This paper presents the algorithms used to perform a measurement for a single cross-section of a screw thread. For the chosen screw thread, the pitch, flank angles, and the radiuses at the crest and root are measured.

PL

Celem przedstawionych w artykule badań jest przeprowadzenie zautomatyzowanego pomiaru elementu gwintowanego. Pomiar profilu gwintu wykonano przy pomocy systemu wizyjnego 3D opartego na zasadzie triangulacji laserowej. W artykule przedstawiono opis kalibracji stanowiska pomiarowego. Pierwszy etap procedury kalibracyjnej pozwala na kompensację dystorsji układu optycznego oraz zniekształcenia perspektywicznego. Wyznaczone na tym etapie współczynniki macierzy projekcji wykorzystywane są również do transformacji układu współrzędnych obrazu do układu współrzędnych świata. Na kolejnym etapie specjalnie przygotowany cel kalibracyjny, o znanych parametrach geometrycznych, wykorzystany został do wypozycjonowania osi obrotu elementu na płaszczyźnie pomiarowej - wyznaczonej przez wiązkę laserową. W artykule przedstawiono algorytmy wykorzystane podczas wykonywania pomiarów na obrazie pojedynczego przekroju poprzecznego elementu gwintowanego. Przedstawione metody pozwalają na wyznaczenie skoku, kąta zarysu oraz promieni wierzchołka i dna zarysu gwintu.

Słowa kluczowe

EN

3D image; 3D image analysis; 3D vision system; thread; thread parameters

PL

obraz 3D; analiza obrazu 3D; systemy wizyjne 3D; gwint; parametry gwintu

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - Państwowego Instytutu Badawczego
• Czasopismo: Journal of Machine Construction and Maintenance - Problemy Eksploatacji
• Rocznik: 2018
• Tom: no. 3
• Strony: 15--22
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys.

Twórcy

autor

Vitecek A.

• Faculty of Mechanical Engineering, VSB Technical University of Ostrava, Czech Republic

autor

Sioma A.

• Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, AGH University of Science and Technology, Cracow, Poland

autor

Suliga P.

• Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, AGH University of Science and Technology, Cracow, Poland

autor

Kowal J.

• Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, AGH University of Science and Technology, Cracow, Poland

Bibliografia

• 1. NPL Notes on Screw Gauges. National Physical Laboratory. Great Britain, 2007.
• 2. Carmignato S., De Chiffre L.: A New Method for Thread Calibration on Coordinate Measuring Machines. CIRP Annals – Manufacturing Technology, 2003, 52(1), pp. 447-450.
• 3. Kosarevsky S., Latypov V.: Detection of Screw Threads in Computed Tomography 3D Density. Measurement Science Review, 2013, 13(6), pp. 292-297.
• 4. Mutambi J., Li-jun Y.: Application of Digital Image Analysis Method in Metric Screw Thread Metrology. Journal of Shanghai University, 20014, 8(2), pp. 208-212.
• 5. Kosarevsky S., Latypov V.: Development of an algorithm to detect screw threads in planar point clouds. Measurement Science Review, 2010, 10(4), pp. 136-141.
• 6. Chartrand R.: Numerical Differentiation of Noisy, Nonsmooth Data. ISRN Applied Mathematics, 2011, Article ID 164564.
• 7. Gander W., Golub G., Strebel R.: Least-Squares Fitting of Circles and Ellipses. BIT Numerical Mathematics, 1994, 34(4), pp. 558-578.
• 8. Sioma A.: The estimation of resolution in 3D range image system. In: International Carpathian Control Conference (ICCC), Rytro (Poland), May 2013. IEEE, 2013, pp. 346-349.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).