摘要：针对渐开线齿轮建模难度大，时间成本高等问题，研究实用性好、准确率高、建模速度快的算法，具有重要的工程应用意义。本文基于计算机视觉中的图像增强和边缘识别技术，提出标准直齿圆柱齿轮的轮廓特征提取方法和建模流程，仅需提供清晰的齿轮图片，即可实现复杂齿轮结构的快速建模。基于Abaqus软件提供的Python二次开发接口，对基于计算机视觉技术建立的齿轮模型与传统CAD软件建立的相同齿轮模型进行相同工况、相同网格尺寸的有限元分析，结果表明：基于计算机视觉技术的齿轮结构建模时间为10.25s，其中，调用摄像头获取画面、获取轮廓特征和建立模型的用时分别为5.084s、0.028s和5.138s。效率比传统CAD软件提高几十倍；与传统建模软件建立的几何模型相比，此方法建立齿轮几何模型的内孔直径、齿根圆直径、齿顶圆直径等关键特征的误差均小于3%；有限元分析结果绝对误差小于12%。基于计算机视觉的复杂结构建模技术，具有速度快、效率高、准确度高、人力成本低等优点，研究成果可推广应用于其他复杂结构的快速设计及建模，具有较好的应用前景。
文章目录
1 引言
2 计算机视觉技术
2.1 计算机视觉及OpenCV视觉库
2.2 图像处理技术
2.3 边缘识别
2.3.1选择边缘提取算子
2.3.2 Canny算子的实现过程及原理
3 基于计算机视觉的复杂结构快速建模
3.1 选择建模对象和拍摄环境
3.2 图像增强处理
3.3 获取边缘的像素信息
3.4 基于Abaqus软件和Python语言的自动建模
3.5 划分网格
4 结果分析与测试
4.1 有限元结果分析
4.2 不同复杂齿轮结构的快速建模
5 结论
