CN108453564A - 数控机床滚珠丝杠装配同轴度误差的视觉检测装置及方法 - Google Patents
数控机床滚珠丝杠装配同轴度误差的视觉检测装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108453564A CN108453564A CN201810177813.6A CN201810177813A CN108453564A CN 108453564 A CN108453564 A CN 108453564A CN 201810177813 A CN201810177813 A CN 201810177813A CN 108453564 A CN108453564 A CN 108453564A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- axis
- point
- image
- laser
- formula
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000007689 inspection Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 3
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 3
- 238000013519 translation Methods 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 241001325280 Tricardia watsonii Species 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
- B23Q17/24—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools using optics or electromagnetic waves
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
- B23Q17/24—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools using optics or electromagnetic waves
- B23Q17/2452—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools using optics or electromagnetic waves for measuring features or for detecting a condition of machine parts, tools or workpieces
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明提供一种数控机床滚珠丝杠装配同轴度误差的视觉检测装置及方法,用于对装配在滚珠丝杠上的轴承座和丝母座之间的同轴度误差进行检测。本发明的视觉检测装置包括:两个同心检套,分别插设在两个支撑轴承座的支承孔内;三个同心检棒,分别插设在两个同心检套以及丝母座的支承孔内;基准线激光器,用于产生激光基准线;两个相机,分别安装在固定设置在数控机床上的相机支架上,用于分别在第一方向和第二方向上拍摄同心检棒以及激光基准线的图像;图像采集卡,用于接收图像;图像处理部,用于对图像进行图像轮廓清晰化处理;以及图像分析部,用于对处理后的图像进行分析并得到同心检棒之间的同轴度误差。
Description
技术领域
本发明属于数控机床滚珠丝杠装配同轴度误差的检测技术领域,具体涉及一种数控机床滚珠丝杠装配同轴度误差的视觉检测装置以及视觉检测方法。
背景技术
随着数控机床工作精度要求的不断提高,高精度机床的安装精度必然也随之提高。在数控机床制造装配中,滚珠丝杠副传动结构的安装精度的高精度化成为发展的必然趋势。要想实现滚珠丝杠零件的高精度装配,需要解决滚珠丝杠装配同心检棒同轴度的快速、精确检测问题。
如图6所示,滚珠丝杠副200通常是由滚珠丝杠201以及分别装配在滚珠丝杠201的两端部的轴承座202和装配在滚珠丝杠201的中间部位的丝母座203组成。在装配滚珠丝杠过程中,轴承座202的支承孔以及丝母座203的支承孔之间的同轴度检测调整时,一般是在各支承孔中安装同心检棒的方法进行检测和调整。
目前,数控机床滚珠丝杠装配同轴度误差的检测装置及检测方法大多采用实物基准测量法直接测量,但是存在着难以加载测量、测量精度较差和效率较低。因此,开发快速、精确的数控机床滚珠丝杠装配同轴度误差的检测装置及方法已成为企业亟待解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术的缺点或不足,本发明要解决的技术问题是提供一种数控机床滚珠丝杠装配同轴度误差的视觉检测装置以及视觉检测方法。
为解决上述技术问题,本发明采用了如下技术方案:
本发明提供一种数控机床滚珠丝杠装配同轴度误差的视觉检测装置,用于对分别装配在滚珠丝杠的两个端部和中间部位的两个轴承座和丝母座之间的同轴度误差进行检测,轴承座和丝母座分别固定放置在具有导向轨的数控机床上且分别具有用于安装滚珠丝杠的支承孔,其特征在于,包括:两个同心检套,分别插设在两个支撑轴承座的支承孔内;三个同心检棒,分别插设在两个同心检套以及丝母座的支承孔内;基准线激光器,用于产生激光基准线;两个相机,分别安装在固定设置在数控机床上的相机支架上,用于分别在第一方向和第二方向上拍摄同心检棒以及激光基准线的图像;图像采集卡,用于接收图像;图像处理部,用于对图像进行图像轮廓清晰化处理;以及图像分析部,用于对处理后的图像进行分析并得到同心检棒之间的同轴度误差。
本发明提供的数控机床滚珠丝杠装配同轴度误差的视觉检测装置,还可以具有这样的特征:其中,丝母座的支承孔的中轴线以及激光基准线均与导向轨的长度方向相平行。
本发明提供的数控机床滚珠丝杠装配同轴度误差的视觉检测装置,还可以具有这样的特征:其中,第一方向和第二方向相互垂直且均与激光基准线相垂直。
本发明还提供了一种数控机床滚珠丝杠装配同轴度误差的视觉检测方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一,首先将两个同心检套分别插设在两个轴承座的支承孔内,然后将三个同心检棒分别插设在两个同心检套以及丝母座的支承孔内,将两个相机安装在相机支架上以及将基准线激光器固定安装在数控机床上,并开启基准线激光器以产生激光基准线;
步骤二,采用两个相机分别在第一方向和第二方向上拍摄相邻的两个同心检棒以及激光基准线的图像;
步骤三,采用图像采集卡接收图像;
步骤四,采用图像处理部对图像进行图像清晰化处理;
步骤五,采用图像分析部对处理后的图像进行分析并得到同心检棒之间的同轴度误差,是通过以下步骤实现:
首先,对处理后的图像进行分析并得到相邻的同心检棒的轴线的直线方程和方向向量,是根据以下过程实现:
设定两个同心检棒的轴线L1、轴线L2的两端分别记为点A1、点B1以及点A2、点B2,在激光基准线上分别选取O1、O2为原点,以激光基准线为x轴、水平向右为y轴以及竖直方向为z轴,建立O1-x1y1z1坐标系和O2-x2y2z2坐标系,并分别建立两个相机拍摄图像的O-xy平面和O-xz平面,
在O-xy平面中求得点A1、点B1、点A2以及点B2到激光基准线的距离分别为da1y、db1y、da2y、db2y,同理,在O-xz平面中求得点A1、点B1、点A2以及点B2到激光基准线的距离分别为da1z、db1z、da2z、db2z,
可以得出点A1以及点B1在O1-x1y1z1坐标系中的坐标分别为A1(a1x,a1y,a1z)、B1(b1x,b1y,b1z),转换写成A1(0,da1y,da1z)、B1(l1,db1y,db1z),并得出点A2以及点B2在O2-x2y2z2坐标系中的坐标分别为A2(a2x,a2y,a2z)、B2(b2x,b2y,b2z),转换写成A2(0,da2y,da2z)、B1(l2,db1y,db1z),
轴线L1的直线方程为
则轴线L1的方向向量s1为
s1=(m1,n1,p1)=(a1x-b1x,a1y-b1y,a1z-b1z) (2)
同理,在O2-x2y2z2坐标系中轴线L2的直线方程和方向向量s2分别为
s2=(m2,n2,p2)=(a2x-b2x,a2y-b2y,a2z-b2z) (4)
根据O1-x1y1z1坐标系的原点O1和O2-x2y2z2坐标系的原点O2之间的距离为L12,可知O1-x1y1z1坐标系和O2-x2y2z2坐标系之间的坐标转换关系为
其中,旋转矩阵平移向量
所以,
根据公式(6)可以得到轴线L2在01-x1y1z1坐标系下的直线方程为
然后,计算得到同心检棒的轴线的俯仰角和偏航角,是通过以下过程实现:
设定俯仰角γ为同心检棒的轴线与o-xy水平面的夹角以及偏航角β为同心检棒的轴线在o-xy水平面上的投影与x轴之夹角,
已知轴线的方向向量s=(m,n,p),则可以得出轴线的俯仰角γ和偏航角β为
由公式(8)和公式(9)可知,俯仰角γ和偏航角β的值域均为(-π/2,π/2),
通过判断方向向量s所处的卦限,按照以下修正公式对俯仰角进行归一化的修正而得到修正俯仰角γ′,
γ'=γ×k (10)
其中,k为修正量,当方向向量s分别在第Ⅰ卦限、第Ⅱ卦限、第Ⅲ卦限、第Ⅳ卦限、第Ⅴ卦限、第Ⅵ卦限、第Ⅶ卦限和第Ⅷ卦限时k的值分别为1、-1、-1、1、1、-1、-1和1,
因此可以求得轴线L1的修正俯仰角γ'1和偏航角β1分别为
并求得轴线L2的修正俯仰角γ′2和偏航角β1分别为
通过公式(11)和公式(13)计算得到轴线L2与轴线L1的之间的俯仰角差Δγ21为
Δγ21=γ'2-γ'1 (15)
通过公式(11)和公式(13)计算得到轴线L2与轴线L1的之间的偏航角差Δβ21为
Δβ21=β2-β1 (16);
最后,计算得到同心检棒之间的同轴度误差,是通过以下过程实现:
已知空间点P0(x0,y0,z0)和方程为的直线L之间的距离公式为
其中,点P1(xt,yt,zt)为直线L上的已知点,
根据公式(6)计算得到轴线L2上的点A2和点B2在O1-x1y1z1坐标系下的坐标分别为:A2(a2x-L21,a2y,a2z)、B2(b2x-L21,b2y,b2z),分别计算向量和向量
计算轴线L1的方向向量s1分别与向量向量的叉乘,
将公式(2)、公式(20)、公式(21)代入公式(17)分别计算并得到点A2、点B2到轴线L1的距离,
比较da2、db2的大小,取d0=max{da2、db2},则得到轴线线L2与轴线L1之间的同轴度误差α=2d0,该同轴度误差α即为滚珠丝杠装配同轴度误差。
本发明提供的数控机床滚珠丝杠装配同轴度误差的视觉检测方法,还可以具有这样的特征:其中,步骤二是采用中值滤波方法对图像进行图像清晰化处理的。
发明作用与效果
本实施例所涉及的数控机床滚珠丝杠装配同轴度误差的视觉检测装置以及视觉检测方法,通过基准线激光器提供激光基准线,利用两个相机采集分别插设在轴承座和丝母座上的同心检棒以及激光基准线的图像,用图像采集卡采集接收图像,采用图像处理部对图像进行图像轮廓清晰化处理,使得图像分析部能够分析得到同心检棒的轴线的直线方程和方向向量,进而得到轴线的俯仰角和偏航角以及同轴度误差,容易安装测量、测量精度高且效率高,对机床生产厂家调整控制滚珠丝杠装配精度及机床装配精度具有很重要的意义。
附图说明
图1是本发明的实施例中数控机床滚珠丝杠装配同轴度误差的视觉检测装置的结构示意图;
图2是本发明的实施例中同心检棒的轴线的空间位置示意图;
图3是本发明的实施例中同心检棒的轴线在O-xy平面的正投影图;
图4是本发明的实施例中同心检棒的轴线在O-xz平面的正投影图;
图5是本发明的实施例中轴线的空间姿态示意图;以及
图6是现有技术中滚珠丝杆副的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明,以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
图1是本发明的实施例中数控机床滚珠丝杠装配同轴度误差的视觉检测装置的结构示意图。
如图1所示,本实施例中的数控机床滚珠丝杠装配同轴度误差的视觉检测装置100,用于对分别装配在滚珠丝杠201的两个端部和中间部位的两个轴承座202和丝母座203之间的同轴度误差进行检测。该视觉检测装置100包括两个同心检套10、三个同心检棒20、基准线激光器30、两个相机40、图像采集(图中未示出)、图像处理部(图中未示出)以及图像分析部(图中未示出)。
如图1所示,两个同心检套10分别插设在两个支撑轴承座的支承孔内。
如图1所示,三个同心检棒20分别插设在两个同心检套10以及丝母座201的支承孔内。本实施例中,数控机床具有导向轨(图中未示出),丝母座201的支承孔的中轴线与导向轨的长度方向相平行。
如图1所示,基准线激光器30用于产生激光基准线31。在本实施例中,激光基准线31与导向轨的长度方向相平行。
如图1所示,两个相机40分别安装在固定设置在数控机床的相机支架41上,用于分别在第一方向和第二方向上拍摄同心检棒20以及激光基准线31的图像。在本实施例中,第一方向和第二方向相互垂直且均与激光基准线31相垂直。
图像采集卡,用于接收图像。
图像处理部,用于对图像进行图像轮廓清晰化处理。
图像分析部,用于对处理后的图像进行分析并得到同心检棒之间的同轴度误差。
本实施例中的数控机床滚珠丝杠装配同轴度误差的视觉检测方法采用如图1所示的视觉检测装置,包括以下步骤:
步骤一,首先将两个同心检套10分别插设在两个轴承座202的支承孔内,然后将三个同心检棒20分别插设在两个同心检套10以及丝母座203的支承孔内,将两个相机40安装在相机支架41上以及将基准线激光器30固定安装在数控机床上,并开启基准线激光器30以产生激光基准线。
步骤二,采用两个相机40分别在第一方向和第二方向上拍摄相邻的两个同心检棒20以及激光基准线31的图像。
步骤三,采用图像采集卡接收图像。
步骤四,采用图像处理部对图像进行图像清晰化处理。在本实施例中,采用中值滤波方法对图像进行图像清晰化处理。
步骤五,采用图像分析部对处理后的图像进行分析并得到同心检棒之间的同轴度误差,是通过以下步骤实现:
首先,对处理后的图像进行分析并得到相邻的同心检棒的轴线的直线方程和方向向量,是根据以下过程实现:
图2是本发明的实施例中同心检棒的轴线的空间位置示意图。
为方便图像分析处理,每次相机仅拍摄两个同心检棒的图像。
如图2所示,设定三个同心检棒的轴线L1、轴线L2的两端分别记为点A1、点B1、点A2、点B2,在激光基准线上分别选取O1、O2为原点,以激光基准线为x轴、水平向右为y轴以及竖直方向为z轴,建立O1-x1y1z1坐标系和O2-x2y2z2坐标系,并分别建立两个相机拍摄图像的O-xy平面和O-xz平面。
图3是本发明的实施例中同心检棒的轴线在O-xy平面的正投影图;图4是本发明的实施例中同心检棒的轴线在O-xz平面的正投影图。
如图3所示,在O-xy平面中求得点A1、点B1、点A2以及点B2到激光基准线的距离分别为da1y、db1y、da2y、db2y,同理,如图4所示,在O-xz平面中求得点A1、点B1、点A2以及点B2到激光基准线的距离分别为da1z、db1z、da2z、db2z,
可以得出点A1以及点B1在O1-x1y1z1坐标系中的坐标分别为A1(a1x,a1y,a1z)、B1(b1x,b1y,b1z),转换写成A1(0,da1y,da1z)、B1(l1,db1y,db1z),并得出点A2以及点B2在O2-x2y2z2坐标系中的坐标分别为A2(a2x,a2y,a2z)、B2(b2x,b2y,b2z),转换写成A2(0,da2y,da2z)、B1(l2,db1y,db1z),
轴线L1的直线方程为
则轴线L1的方向向量s1为
s1=(m1,n1,p1)=(a1x-b1x,a1y-b1y,a1z-b1z) (2)
同理,在O2-x2y2z2坐标系中轴线L2的直线方程和方向向量s2分别为
s2=(m2,n2,p2)=(a2x-b2x,a2y-b2y,a2z-b2z) (4)
根据O1-x1y1z1坐标系的原点O1和O2-x2y2z2坐标系的原点O2之间的距离为L12,可知O1-x1y1z1坐标系和O2-x2y2z2坐标系之间的坐标转换关系为
其中,旋转矩阵平移向量
所以,
根据公式(6)可以得到轴线L2在O1-x1y1z1坐标系下的直线方程为
然后,计算得到同心检棒的轴线的俯仰角和偏航角,是通过以下过程实现:
图5是本发明的实施例中轴线的空间姿态示意图。
如图5所示,设定俯仰角γ为同心检棒的轴线与o-xy水平面的夹角以及偏航角β为同心检棒的轴线在o-xy水平面上的投影与x轴之夹角,
已知轴线的方向向量s=(m,n,p),则可以得出轴线的俯仰角γ和偏航角β为
由公式(8)和公式(9)可知,俯仰角γ和偏航角β的值域均为(-π/2,π/2),
通过判断方向向量s所处的卦限,按照以下修正公式对俯仰角进行归一化的修正而得到修正俯仰角γ',
γ'=γ×k (10)
其中,k为修正量,当方向向量s分别在第Ⅰ卦限、第Ⅱ卦限、第Ⅲ卦限、第Ⅳ卦限、第Ⅴ卦限、第Ⅵ卦限、第Ⅶ卦限和第Ⅷ卦限时k的值分别为1、-1、-1、1、1、-1、-1和1,
因此可以求得轴线L1的修正俯仰角γ'1和偏航角β1分别为
并求得轴线L2的修正俯仰角γ′2和偏航角β1分别为
通过公式(11)和公式(13)计算得到轴线L2与轴线L1的之间的俯仰角差Δγ21为
Δγ21=γ′2-γ′1 (15)
通过公式(11)和公式(13)计算得到轴线L2与轴线L1的之间的偏航角差Δβ21为
Δβ21=β2-β1 (16);
最后,计算得到同心检棒之间的同轴度误差,是通过以下过程实现:
已知空间点P0(x0,y0,z0)和方程为的直线L之间的距离公式为
其中,点P1(xt,yt,zt)为直线L上的已知点,
根据公式(6)计算得到轴线L2上的点A2和点B2在O1-x1y1z1坐标系下的坐标分别为:A2(a2x-L21,a2y,a2z)、B2(b2x-L21,b2y,b2z),分别计算向量和向量
计算轴线L1的方向向量s1分别与向量向量的叉乘,
将公式(2)、公式(20)、公式(21)代入公式(17)分别计算并得到点A2、点B2到轴线L1的距离,
比较da2、db2的大小,取d0=max{da2、db2},则得到轴线线L2与轴线L1之间的同轴度误差α=2d0,该同轴度误差α即为滚珠丝杠装配同轴度误差。
实施例作用与效果
本实施例所涉及的数控机床滚珠丝杠装配同轴度误差的视觉检测装置以及视觉检测方法,通过基准线激光器提供激光基准线,利用两个相机采集分别在第一方向和第二方向上对插设在轴承座和丝母座上的同心检棒以及激光基准线的图像,用图像采集卡采集接收图像,采用图像处理部对图像进行图像轮廓清晰化处理,使得图像分析部能够分析得到同心检棒的轴线的直线方程和方向向量,进而得到轴线的俯仰角和偏航角以及同轴度误差,容易安装测量、快速、精确,对机床生产厂家调整控制滚珠丝杠装配精度及机床装配精度具有很重要的意义。
进一步,由于第一方向和第二方向相互垂直,即两个相机拍摄图像的平面相互垂直,同心检棒以及激光基准线不会因为投影而改变比例,确保了同心检棒以及激光基准线的图像的尺寸和比例的准确性,进一步提高了检测精度。
Claims (5)
1.一种数控机床滚珠丝杠装配同轴度误差的视觉检测装置,用于对分别装配在滚珠丝杠的两个端部和中间部位的两个轴承座和丝母座之间的同轴度误差进行检测,所述轴承座和所述丝母座分别固定放置在具有导向轨的数控机床上且分别具有用于安装所述滚珠丝杠的支承孔,其特征在于,包括:
两个同心检套,分别插设在两个所述支撑轴承座的支承孔内;
三个同心检棒,分别插设在两个所述同心检套以及所述丝母座的支承孔内;
基准线激光器,用于产生激光基准线;
两个相机,分别安装在固定设置在所述数控机床上的相机支架上,用于分别在第一方向和第二方向上拍摄所述同心检棒以及所述激光基准线的图像;
图像采集卡,用于接收所述图像;
图像处理部,用于对所述图像进行图像轮廓清晰化处理;以及
图像分析部,用于对处理后的所述图像进行分析并得到所述同心检棒之间的所述同轴度误差。
2.根据权利要求1所述的数控机床滚珠丝杠装配同轴度误差的视觉检测装置,其特征在于:
其中,所述丝母座的支承孔的中轴线以及所述激光基准线均与所述导向轨的长度方向相平行。
3.根据权利要求1所述的数控机床滚珠丝杠装配同轴度误差的视觉检测装置,其特征在于:
其中,所述第一方向和所述第二方向相互垂直且均与所述激光基准线相垂直。
4.一种数控机床滚珠丝杠装配同轴度误差的视觉检测方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一,首先将两个同心检套分别插设在两个轴承座的支承孔内,然后将三个同心检棒分别插设在两个所述同心检套以及丝母座的支承孔内,将两个相机安装在相机支架上以及将基准线激光器固定安装在数控机床上,并开启基准线激光器以产生激光基准线;
步骤二,采用两个所述相机分别在第一方向和第二方向上拍摄相邻的两个所述同心检棒以及所述激光基准线的图像;
步骤三,采用图像采集卡接收所述图像;
步骤四,采用图像处理部对所述图像进行图像清晰化处理;
步骤五,采用图像分析部对处理后的所述图像进行分析并得到所述同心检棒之间的同轴度误差,是通过以下步骤实现:
首先,对处理后的所述图像进行分析并得到相邻的所述同心检棒的轴线的直线方程和方向向量,是根据以下过程实现:
设定两个所述同心检棒的轴线L1、轴线L2的两端分别记为点A1、点B1以及点A2、点B2,在所述激光基准线上分别选取O1、O2为原点,以所述激光基准线为x轴、水平向右为y轴以及竖直方向为z轴,建立O1-x1y1z1坐标系和O2-x2y2z2坐标系,并分别建立两个所述相机拍摄图像的O-xy平面和O-xz平面,
在所述O-xy平面中求得所述点A1、所述点B1、所述点A2以及所述点B2到所述激光基准线的距离分别为da1y、db1y、da2y、db2y,同理,在所述O-xz平面中求得所述点A1、所述点B1、所述点A2以及所述点B2到所述激光基准线的距离分别为da1z、db1z、da2z、db2z,
可以得出所述点A1以及所述点B1在所述O1-x1y1z1坐标系中的坐标分别为A1(a1x,a1y,a1z)、B1(b1x,b1y,b1z),转换写成A1(0,da1y,da1z)、B1(l1,db1y,db1z),并得出所述点A2以及所述点B2在所述O2-x2y2z2坐标系中的坐标分别为A2(a2x,a2y,a2z)、B2(b2x,b2y,b2z),转换写成A2(0,da2y,da2z)、B1(l2,db1y,db1z),
所述轴线L1的直线方程为
则所述轴线L1的方向向量s1为
s1=(m1,n1,p1)=(a1x-b1x,a1y-b1y,a1z-b1z) (2)
同理,在所述O2-x2y2z2坐标系中所述轴线L2的直线方程和方向向量s2分别为
s2=(m2,n2,p2)=(a2x-b2x,a2y-b2y,a2z-b2z) (4)
根据所述O1-x1y1z1坐标系的原点O1和所述O2-x2y2z2坐标系的原点O2之间的距离为L12,可知所述O1-x1y1z1坐标系和所述O2-x2y2z2坐标系之间的坐标转换关系为
其中,旋转矩阵平移向量
所以,
根据公式(6)可以得到所述轴线L2在所述O1-x1y1z1坐标系下的直线方程为
然后,计算得到所述同心检棒的轴线的俯仰角和偏航角,是通过以下过程实现:
设定俯仰角γ为所述同心检棒的轴线与所述o-xy水平面的夹角以及偏航角β为所述同心检棒的轴线在所述o-xy水平面上的投影与x轴之夹角,
已知所述轴线的方向向量s=(m,n,p),则可以得出所述轴线的所述俯仰角γ和所述偏航角β为
由公式(8)和公式(9)可知,所述俯仰角γ和所述偏航角β的值域均为(-π/2,π/2),
通过判断所述方向向量s所处的卦限,按照以下修正公式对所述俯仰角进行归一化的修正而得到修正俯仰角γ′,
γ′=γ×k (10)
其中,k为修正量,当所述方向向量s分别在第Ⅰ卦限、第Ⅱ卦限、第Ⅲ卦限、第Ⅳ卦限、第Ⅴ卦限、第Ⅵ卦限、第Ⅶ卦限和第Ⅷ卦限时所述k的值分别为1、-1、-1、1、1、-1、-1和1,
因此可以求得所述轴线L1的修正俯仰角γ′1和偏航角β1分别为
并求得所述轴线L2的修正俯仰角γ′2和偏航角β1分别为
通过公式(11)和公式(13)计算得到所述轴线L2与所述轴线L1的之间的俯仰角差Δγ21为
Δγ21=γ′2-γ′1 (15)
通过公式(11)和公式(13)计算得到所述轴线L2与所述轴线L1的之间的偏航角差Δβ21为
Δβ21=β2-β1 (16);
最后,计算得到所述同心检棒之间的同轴度误差,是通过以下过程实现:
已知空间点P0(x0,y0,z0)和方程为的直线L之间的距离公式为
其中,点P1(xt,yt,zt)为所述直线L上的已知点,
根据公式(6)计算得到所述轴线L2上的所述点A2和所述点B2在所述O1-x1y1z1坐标系下的坐标分别为:A2(a2x-L21,a2y,a2z)、B2(b2x-L21,b2y,b2z),
分别计算向量和向量
计算所述轴线L1的所述方向向量s1分别与所述向量所述向量的叉乘,
将公式(2)、公式(20)、公式(21)代入公式(17)分别计算并得到所述点A2、所述点B2到所述轴线L1的距离,
比较da2、db2的大小,取d0=max{da2、db2},则得到所述轴线线L2与所述轴线L1之间的同轴度误差α=2d0,该同轴度误差α即为滚珠丝杠装配同轴度误差。
5.根据权利要求4所述的数控机床滚珠丝杠装配同轴度误差的视觉检测方法,其特征在于:
其中,所述步骤二是采用中值滤波方法对所述图像进行图像清晰化处理的。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810177813.6A CN108453564B (zh) | 2018-03-05 | 2018-03-05 | 数控机床滚珠丝杠装配同轴度误差的视觉检测装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810177813.6A CN108453564B (zh) | 2018-03-05 | 2018-03-05 | 数控机床滚珠丝杠装配同轴度误差的视觉检测装置及方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108453564A true CN108453564A (zh) | 2018-08-28 |
CN108453564B CN108453564B (zh) | 2019-12-03 |
Family
ID=63217110
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810177813.6A Expired - Fee Related CN108453564B (zh) | 2018-03-05 | 2018-03-05 | 数控机床滚珠丝杠装配同轴度误差的视觉检测装置及方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108453564B (zh) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110091162A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-08-06 | 格力电器(武汉)有限公司 | 打螺钉*** |
CN111251092A (zh) * | 2020-03-02 | 2020-06-09 | 张彦辉 | 一种铝合金棒材的同轴度校准加工设备及工作方法 |
CN111283485A (zh) * | 2020-03-02 | 2020-06-16 | 张彦辉 | 一种铝合金棒材的同轴度校准加工设备的组成 |
CN113804128A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-12-17 | 西安交通大学 | 一种双轴承孔同轴度误差视觉测量装置及测量方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05107025A (ja) * | 1991-10-15 | 1993-04-27 | Nec Corp | 同軸度測定装置 |
CN102706265A (zh) * | 2012-06-26 | 2012-10-03 | 苏州江源精密机械有限公司 | 可调式检棒组件及使用方法 |
CN102997870A (zh) * | 2012-12-10 | 2013-03-27 | 中国工程物理研究院流体物理研究所 | 一种同轴度光学检测方法及装置 |
CN103217100A (zh) * | 2013-03-29 | 2013-07-24 | 南京工业大学 | 一种大型客车车厢的在线双目视觉测量装置 |
CN104354073A (zh) * | 2014-12-01 | 2015-02-18 | 鲁玉琼 | 一种同轴度偏差测量数显装置及同轴度偏差计算方法 |
CN105300322A (zh) * | 2015-10-20 | 2016-02-03 | 清华大学 | 叉耳耳片装配体销孔同轴度测量方法 |
CN107421473A (zh) * | 2017-05-26 | 2017-12-01 | 南京理工大学 | 基于图像处理的两束激光同轴度检测方法 |
-
2018
- 2018-03-05 CN CN201810177813.6A patent/CN108453564B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05107025A (ja) * | 1991-10-15 | 1993-04-27 | Nec Corp | 同軸度測定装置 |
CN102706265A (zh) * | 2012-06-26 | 2012-10-03 | 苏州江源精密机械有限公司 | 可调式检棒组件及使用方法 |
CN102997870A (zh) * | 2012-12-10 | 2013-03-27 | 中国工程物理研究院流体物理研究所 | 一种同轴度光学检测方法及装置 |
CN103217100A (zh) * | 2013-03-29 | 2013-07-24 | 南京工业大学 | 一种大型客车车厢的在线双目视觉测量装置 |
CN104354073A (zh) * | 2014-12-01 | 2015-02-18 | 鲁玉琼 | 一种同轴度偏差测量数显装置及同轴度偏差计算方法 |
CN105300322A (zh) * | 2015-10-20 | 2016-02-03 | 清华大学 | 叉耳耳片装配体销孔同轴度测量方法 |
CN107421473A (zh) * | 2017-05-26 | 2017-12-01 | 南京理工大学 | 基于图像处理的两束激光同轴度检测方法 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110091162A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-08-06 | 格力电器(武汉)有限公司 | 打螺钉*** |
CN111251092A (zh) * | 2020-03-02 | 2020-06-09 | 张彦辉 | 一种铝合金棒材的同轴度校准加工设备及工作方法 |
CN111283485A (zh) * | 2020-03-02 | 2020-06-16 | 张彦辉 | 一种铝合金棒材的同轴度校准加工设备的组成 |
CN111283485B (zh) * | 2020-03-02 | 2022-06-07 | 广州协安机电设备有限公司 | 一种铝合金棒材的同轴度校准加工设备的组成 |
CN111251092B (zh) * | 2020-03-02 | 2022-07-01 | 佛山市富恒建材有限公司 | 一种铝合金棒材的同轴度校准加工设备及工作方法 |
CN113804128A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-12-17 | 西安交通大学 | 一种双轴承孔同轴度误差视觉测量装置及测量方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108453564B (zh) | 2019-12-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108453564B (zh) | 数控机床滚珠丝杠装配同轴度误差的视觉检测装置及方法 | |
CN109029299B (zh) | 舱段销孔对接转角的双相机测量装置及测量方法 | |
DE102016001337A1 (de) | Werkstückpositionierungsvorrichtung, die eine Bildgabeeinheit verwendet | |
CN109655079B (zh) | 星敏感器测量坐标系到棱镜坐标系测量方法 | |
CN107121093A (zh) | 一种基于主动视觉的齿轮测量装置及测量方法 | |
CN106524934A (zh) | 一种高精度小模数齿轮视觉测量方法 | |
CN109471333B (zh) | 一种振镜矫正***及方法 | |
CN104316293B (zh) | 一种确定连续变焦电视光轴平行性的装置及确定方法 | |
CN108833912A (zh) | 一种摄像机机芯光轴中心和视场角的测量方法及*** | |
CN104602872A (zh) | 作业装置 | |
CN106197292A (zh) | 一种建筑物位移监测方法 | |
CN107063640A (zh) | 一种背靠式双镜头光轴一致性测试治具及其测试方法 | |
CN105865335A (zh) | 一种基于机器视觉的定子线棒截面尺寸检测*** | |
CN114346759B (zh) | 一种用于孔在线检测与孔精加工的装置及其加工方法 | |
CN105352449A (zh) | 一种机器视觉零件外形、外廓尺寸测量***及测量检验方法 | |
CN112361957B (zh) | 一种多个***空间位置关系测量与调整方法 | |
CN107860347B (zh) | 钻孔机two pin精度检测方法 | |
CN115494652A (zh) | 一种对头显设备进行装配的方法、装置、设备及存储介质 | |
CN114459345B (zh) | 基于视觉空间定位的飞机机身位置姿态检测***及方法 | |
CN108115466A (zh) | 一种立式加工中心的几何运动误差检测方法及*** | |
CN105783710A (zh) | 一种位置标定的方法及装置 | |
CN109345500A (zh) | 一种基于机器视觉的机床刀具刀尖点位置计算方法 | |
CN107421476A (zh) | 一种空间孔位测量基准误差补偿方法 | |
CN108537748B (zh) | 一种基于角度的远场图像畸变校正方法及*** | |
CN110706292B (zh) | 一种基于机器视觉的二维工作台误差自标定方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20191203 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |