The invention discloses a measuring device and testing method for the spindle heat elongation of CNC machine tools based on machine vision. The digital image is collected directly by the camera, and the digital image is transmitted to the computer for processing. The type of tool and the point of the cutter can be identified, and the camera acquisition tool has been started and running at the start and operation. After a period of time, the digital image, by comparing the tool image before and after the machine tool operation, calculates the center point offset of two images based on the OpenCV. The calculation of the offset of the point of the knife center can obtain the spindle thermal elongation value, without additional standard bar, saving the measuring time and having a higher precision.
【技术实现步骤摘要】
基于机器视觉的数控机床主轴热伸长测试装置及测试方法
本专利技术涉及热误差测试领域,具体涉及一种基于机器视觉的数控机床主轴热伸长测试装置及测试方法。
技术介绍
主轴是数控机床中最重要的功能部件之一,当主轴高速运转时,机械主轴轴承内部滚动体与内、外圈接触区域,由于摩擦会产生大量热,进而引起主轴系统温度升高,引起主轴热伸长;与机械主轴不同,电主轴系统中存在嵌入式电机,电机在实现能量转换的过程中,由于内部功率损耗,电机的转子和定子均产生大量热,这部分热量也会传入主轴进而产生一定的热变形,影响机床的加工精度。主轴热伸长是影响机床精度的主要误差源之一,如何快速、可靠的检测出主轴热伸长,建立热伸长补偿模型并实施补偿,是减小主轴热伸长、保证数控机床加工精度的关键。在国内,近年来也开展了多种主轴热伸长测试方法的研究。如商鹏利用球杆仪,分别对机床初始状态和发生热变形后进行多组数据采集,再依据热误差分析图进行几何关系计算,最终获得主轴在X、Y、Z三个方向的热误差。李书和专利技术了一种主轴热误差测量装置,该装置测试原理如下:在工作台上安装接触球(球阵列),在主轴端部安装接触测头,通过移动机床使测头分别触碰接触球并记录每一个球的坐标,通过对主轴在运行前和运行一段时间后两次测量得到的球坐标值进行相关计算,即可得到主轴热误差。阳红提出了一种利用标准球和电容传感器测试主轴热误差的测试方法,通过在主轴端部安装标准球,在工作台与标准球的平行位置安装电容传感器(工作台远离主轴系统热源,假设无热变形),测量主轴运转前后标准球与电容传感器之间的间距变化,可计算求得主轴热伸长。除此之外,ISO230 ...
【技术保护点】
1.基于机器视觉的数控机床主轴热伸长测试装置,其特征在于:包括刀具(1)、相机(3)和计算机(5);刀具(1)通过刀柄与数控机床主轴相联接,相机(3)安装在支架(4)上,使相机(3)的镜头瞄准刀具(1)的前端,相机(3)的视场水平方向与刀具(1)轴线相互垂直;通过相机(3)采集得到的图像信号通过数据线传输至计算机(5),利用OpenCV软件完成数字图像的处理、存储和显示。
【技术特征摘要】
1.基于机器视觉的数控机床主轴热伸长测试装置,其特征在于:包括刀具(1)、相机(3)和计算机(5);刀具(1)通过刀柄与数控机床主轴相联接,相机(3)安装在支架(4)上,使相机(3)的镜头瞄准刀具(1)的前端,相机(3)的视场水平方向与刀具(1)轴线相互垂直;通过相机(3)采集得到的图像信号通过数据线传输至计算机(5),利用OpenCV软件完成数字图像的处理、存储和显示。2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的数控机床主轴热伸长测试装置,其特征在于:在刀具(1)和相机(3)之间安装照明的光源(2)。3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的数控机床主轴热伸长测试装置,其特征在于:光源(2)为DOME光源。4.一种基于权利要求所述测试装置的数控机床主轴热伸长测试方法,其特征在于包括如下步骤:(1)相机精度标定:利用黑白棋盘格标定板完成相机精度标定,首先相机在不同角度对标定板拍照,将采集到的多张图像导入相机标定工具箱进行标定,计算获得工业相机内参和外参矩阵以及畸变系数;(2)刀具与刀尖点识别:通过移动刀具和调整相机(3)位置,保证相机(3)瞄准刀具(1)前端,刀具(1)进入相机(3)视场,且视场的水平方向与刀具(1)轴线相互垂直,记录当前机床坐标,记为(Xn,Yn,Zn),规定...
【专利技术属性】
技术研发人员:赵万华,李旸,苏东旭,路壮壮,
申请(专利权)人:西安交通大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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