CN106584211A - 一种在线ccd推扫测量***及其测量方法 - Google Patents

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陈意伟
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Abstract

本发明的公开了一种在线CCD推扫测量***，用于测量支撑板上的待测孔的几何量，支撑板设置在数控多轴钻床的平台上，该在线CCD推扫测量***包含：CCD光电测量仪，通过一连接组件与所述的数控多轴钻床的主轴连接，CCD光电测量仪位于所述的支撑板的上方，用于采集支撑板上的待测孔的图像信息；工控机，与CCD光电测量仪通信连接，用于将CCD光电测量仪采集到的待测孔的图像信息进行图像识别分析处理，获得支撑板上的待测孔的几何量结果，并对该结果进行保存。本发明的还公开了一种在线CCD推扫测量方法。本发明能够快速、准确地测量支撑板上的圆孔及异形孔加工过程中的形状误差和位置误差，确保产品质量。

Description

一种在线CCD推扫测量***及其测量方法
技术领域
本发明涉及核电设备的尺寸测量技术领域，具体涉及一种在线CCD推扫测量***及其测量方法，用于测量蒸汽发生器的支撑板上的圆孔及异形孔几何量。
背景技术
蒸汽发生器是核电站的心脏核岛的三个主要关键部件之一，其中支撑板直径为4332mm，支撑板上需加工25212个孔。加工完成后需要检测支撑板上的圆孔、异形孔的位置度误差和异形孔的形状误差，由于测量孔数多，要求高，成为检测的难点。
现有技术中对异形孔的形状采用尺规、卡尺等工具进行手动检测，对圆孔、异形孔位置度采用激光跟踪仪人工逐孔检测，这种方法存在工作量大、成本高、效率低、重复性差等问题。因此急需一种能够有效、快速、准确的测量方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在线CCD推扫测量***及其测量方法，能够快速、准确地测量支撑板上的圆孔及异形孔加工过程中的形状误差和位置误差，确保产品质量。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种在线CCD推扫测量***，用于测量支撑板上的待测孔的几何量，所述的支撑板设置在数控多轴钻床的平台上，其特点是，该在线CCD推扫测量***包含：
CCD光电测量仪，所述的CCD光电测量仪通过一连接组件与所述的数控多轴钻床的主轴连接，所述的CCD光电测量仪位于所述的支撑板的上方，用于采集支撑板上的待测孔的图像信息；
工控机，与所述的CCD光电测量仪通信连接，用于将CCD光电测量仪采集到的待测孔的图像信息进行图像识别分析处理，获得支撑板上的待测孔的几何量结果，并对该结果进行保存。
所述的待测孔包含支撑板上的圆孔和异形孔。
所述的待测孔的几何量包含圆孔的形状误差和位置误差及异形孔的形状误差和位置误差。
所述的CCD光电测量仪包含：
壳体，所述的壳体与所述的连接组件连接；
所述的壳体上承载有CCD相机；
镜头，设置在所述的CCD相机上。
所述的连接组件包含依次连接的定位棒和定位架，所述的定位棒与所述的数控多轴钻床的主轴连接；所述的定位架与所述的壳体连接。
所述的在线CCD推扫测量***还包含一光源组件，所述的光源组件与所述的壳体连接，并且位于所述的镜头与所述的支撑板之间。
所述的光源组件为高精度平行光源。
所述的工控机中安装有预设的测量软件，用于对待测孔的图像信息进行图像识别分析处理。
一种在线CCD推扫测量方法，用于如上述的在线CCD推扫测量***，其特点是，该在线CCD推扫测量方法包含以下步骤：
S1、初始化所述的在线CCD推扫测量***，将所述的在线CCD推扫测量***与数控多轴钻床的主轴连接，并将支撑板装夹在数控多轴钻床的平台上，所述的支撑板上预设开设两个定向基准孔；
S2、分别建立支撑板坐标系和平台坐标系，所述的在线CCD推扫测量***通过测量两个定向基准孔的位置信息，建立统一坐标系；
S3、所述的在线CCD推扫测量***测量支撑板上的待测孔的图像信息，所述的在线CCD推扫测量***对待测孔的图像信息进行图像识别分析处理，获得支撑板上的待测孔的几何量结果，并对该结果进行保存；
S4、重复步骤S3，依次测量支撑板的每一待测孔，并对待测孔的几何量结果进行编号存储。
所述的步骤S2中包含：
确定两个定向基准孔在图像坐标系中的坐标位置，并根据两个定向基准孔的坐标位置，计算支撑板坐标系和平台坐标系的夹角；
根据支撑板坐标系和平台坐标系的夹角，修正支撑板坐标系和平台坐标系，通过支撑板的中心基准孔确定统一坐标系的原点，通过两个定向基准孔的连线确定统一坐标系的坐标轴，完成统一坐标系的建立。
本发明一种在线CCD推扫测量***及其测量方法与现有技术相比具有以下优点：本发明可以快速准确的在线测量支撑板圆孔和异形孔的位置度和轮廓尺寸；本发明采用数控机床编程CCD推扫测量***自动测量并分析数据，避免了人为误差并提高了工作效率；本发明的预设的测量软件能够自动计算分析，取代了传统人工测量判断的方法，测量准确率大大提高。
附图说明
图1为本发明一种在线CCD推扫测量***的整体结构示意图；
图2为CCD光电测量仪的整体结构示意图；
图3为本发明一种在线CCD推扫测量方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
本发明公开的一种在线CCD推扫测量***，用于测量支撑板100上的待测孔101的几何量，所述的支撑板100设置在数控多轴钻床的平台上，主要用于测量支撑板100上的圆孔的形状误差和位置误差及异形孔的形状误差和位置误差。
如图1所示，在线CCD推扫测量***包含：CCD光电测量仪200，所述的CCD光电测量仪200通过一连接组件与所述的数控多轴钻床的主轴301连接，所述的CCD光电测量仪200位于所述的支撑板100的上方，用于采集支撑板100上的待测孔101的图像信息；工控机(图中未示出)，与所述的CCD光电测量仪200通信连接，工控机中安装有预设的测量软件，预设的测量软件用于将CCD光电测量仪200采集到的待测孔101的图像信息进行图像识别分析处理，获得支撑板100上的待测孔101的几何量结果，并对该结果进行保存。
在本实施例中，较佳地，所述的CCD光电测量仪200包含：壳体201，所述的壳体201与所述的连接组件连接；所述的壳体201上承载有CCD相机202；镜头203，设置在所述的CCD相机202上。
在本实施例中，较佳地，所述的连接组件包含依次连接的定位棒401和定位架402，所述的定位棒401与所述的数控多轴钻床的主轴301连接；所述的定位架402与所述的壳体201连接。
在本实施例中，较佳地，在线CCD推扫测量***还包含一光源组件500，所述的光源组件500与所述的壳体201连接，并且位于所述的镜头203与所述的支撑板100之间；优选地，光源组件500为高精度平行光源。
本发明还公开了一种在线CCD推扫测量方法，用于上述的在线CCD推扫测量***，该在线CCD推扫测量方法包含以下步骤：
S1、初始化所述的在线CCD推扫测量***，将所述的在线CCD推扫测量***与数控多轴钻床的主轴连接，并将支撑板装夹在数控多轴钻床的平台上，所述的支撑板上预设开设两个定向基准孔。
将所述的在线CCD推扫测量***与数控多轴钻床的主轴连接包含：
将CCD光电测量仪安置在定位架上；将定位架与定位棒连接；将定位棒装配在数控多轴钻床的主轴上。
S2、分别建立支撑板坐标系和平台坐标系，所述的在线CCD推扫测量***通过测量两个定向基准孔的位置信息，建立统一坐标系。
由于本发明是依托数控多轴钻床，在加工圆孔时数控多轴钻床与支撑板相对静止，因此通过在线CCD推扫测量***得到的支撑板的待测孔的位置度在平台坐标系(机床坐标系)下与在支撑板坐标系(工件坐标系)下是一致的。而支撑板在加工完异形孔(例如梅花孔)后再次在数控多轴钻床上装夹时无法做到与原方向严格一致，通过在线CCD推扫测量***得到支撑板的待测孔的位置度(机床坐标系下)与支撑板坐标系并不一致，因此必须通过旋转才能保证两者一致。旋转的角度可通过测量两个定向基准孔得到，设两个定向基准孔距离为D，在图像坐标系上的Y向坐标分别是L1和L2，那么平台坐标系与支撑板坐标系夹角a＝arctan((L2-L1)/D)，通过预设的测量软件对该夹角进行自动修正，确保机床坐标系与工件坐标***一。利用CCD光电测量仪测量支撑板中心基准孔确定统一坐标系的原点，通过修正后的两个定向基准孔连线确定X(或Y)轴，建立统一坐标系。
S3、所述的在线CCD推扫测量***测量支撑板上的待测孔的图像信息，所述的在线CCD推扫测量***对待测孔的图像信息进行图像识别分析处理，获得支撑板上的待测孔的几何量结果，并对该结果进行保存。
S4、重复步骤S3，依次测量支撑板的每一待测孔，并对待测孔的几何量结果进行编号存储。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种在线CCD推扫测量***，用于测量支撑板上的待测孔的几何量，所述的支撑板设置在数控多轴钻床的平台上，其特征在于，该在线CCD推扫测量***包含：
CCD光电测量仪，所述的CCD光电测量仪通过一连接组件与所述的数控多轴钻床的主轴连接，所述的CCD光电测量仪位于所述的支撑板的上方，用于采集支撑板上的待测孔的图像信息；
工控机，与所述的CCD光电测量仪通信连接，用于将CCD光电测量仪采集到的待测孔的图像信息进行图像识别分析处理，获得支撑板上的待测孔的几何量结果，并对该结果进行保存。
2.如权利要求1所述的在线CCD推扫测量***，其特征在于，所述的待测孔包含支撑板上的圆孔和异形孔。
3.如权利要求2所述的在线CCD推扫测量***，其特征在于，所述的待测孔的几何量包含圆孔的形状误差和位置误差及异形孔的形状误差和位置误差。
4.如权利要求1所述的在线CCD推扫测量***，其特征在于，所述的CCD光电测量仪包含：
壳体，所述的壳体与所述的连接组件连接；
所述的壳体上承载有CCD相机；
镜头，设置在所述的CCD相机上。
5.如权利要求4所述的在线CCD推扫测量***，其特征在于，所述的连接组件包含依次连接的定位棒和定位架，所述的定位棒与所述的数控多轴钻床的主轴连接；所述的定位架与所述的壳体连接。
6.如权利要求4所述的在线CCD推扫测量***，其特征在于，进一步包含一光源组件，所述的光源组件与所述的壳体连接，并且位于所述的镜头与所述的支撑板之间。
7.如权利要求6所述的在线CCD推扫测量***，其特征在于，所述的光源组件为高精度平行光源。
8.如权利要求1所述的在线CCD推扫测量***，其特征在于，所述的工控机中安装有预设的测量软件，用于对待测孔的图像信息进行图像识别分析处理。
9.一种在线CCD推扫测量方法，用于如权利要求1～8任意一项权利要求所述的在线CCD推扫测量***，其特征在于，该在线CCD推扫测量方法包含以下步骤：
S1、初始化所述的在线CCD推扫测量***，将所述的在线CCD推扫测量***与数控多轴钻床的主轴连接，并将支撑板装夹在数控多轴钻床的平台上，所述的支撑板上预设开设两个定向基准孔；
S2、分别建立支撑板坐标系和平台坐标系，所述的在线CCD推扫测量***通过测量两个定向基准孔的位置信息，建立统一坐标系；
S3、所述的在线CCD推扫测量***测量支撑板上的待测孔的图像信息，所述的在线CCD推扫测量***对待测孔的图像信息进行图像识别分析处理，获得支撑板上的待测孔的几何量结果，并对该结果进行保存；
S4、重复步骤S3，依次测量支撑板的每一待测孔，并对待测孔的几何量结果进行编号存储。
10.如权利要求9所述的在线CCD推扫测量方法，其特征在于，所述的步骤S2中包含：
确定两个定向基准孔在图像坐标系中的坐标位置，并根据两个定向基准孔的坐标位置，计算支撑板坐标系和平台坐标系的夹角；
根据支撑板坐标系和平台坐标系的夹角，修正支撑板坐标系和平台坐标系，通过支撑板的中心基准孔确定统一坐标系的原点，通过两个定向基准孔的连线确定统一坐标系的坐标轴，完成统一坐标系的建立。
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