一种大尺寸圆柱类零件素线直线度误差检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种大尺寸圆柱类零件素线直线度误差检测装置，包括分别用于设置在被测圆柱两端的压线装置、拉线装置，所述压线装置与拉线装置之间连接钢丝绳，所述压线装置用于夹持钢丝绳的一端，所述拉线装置用于将钢丝绳拉直；还包括振镜、激光器、相机、计算模块；所述激光器用于发出线结构光线；所述振镜用于将激光器发出的光线反射至被测圆柱表面；所述相机用于采集被测圆柱的图像数据；所述计算模块用于接收与处理相机采集的数据。本实用新型专利技术用以解决现有技术中大尺寸圆柱类零件的素线直线度检测难度大，检测过程复杂，检测精度低的问题，实现便于携带、适用范围广、测量精度高的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种大尺寸圆柱类零件素线直线度误差检测装置
本技术涉及测量领域，具体涉及一种大尺寸圆柱类零件素线直线度误差检测装置。
技术介绍
圆柱类零件是工程上一种典型零件，被广泛应用于航海、航空、汽车等领域，是机械制造行业不可或缺的基础零部件，例如制造业中的机床主轴、齿轮、电机转子，武器系统中的炮筒等零件都是通过圆柱形毛坯经过机械加工而成。为衡量圆柱类零件的制造精度，通常需要对其素线的直线度误差进行检测，从而准确评估其表面形状误差。对于圆柱类零件的素线直线度检测，目前常用三坐标测量机、圆度仪等精密测量设备进行测量，或使用百分表、刀口形直尺、水平仪、平晶等工具进行测量，但对于大尺寸圆柱类零件，特别是对于锻造、铸造出的大尺寸圆柱类毛坯(如大于Φ500mm×1000mm)，由于其体积及重量大，目前的检测设备或量具受限于承载能力、检测范围及精度等因素，难以满足检测需求。当前广泛使用光学自准直仪来测量大尺寸零件的直线度误差，但由于需要等距移动反射镜，测量过程较复杂，时间较长。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种大尺寸圆柱类零件素线直线度误差检测装置，以解决现有技术中大尺寸圆柱类零件的素线直线度检测难度大，检测过程复杂，检测精度低的问题，实现便于携带、适用范围广、测量精度高的目的。本技术通过下述技术方案实现：一种大尺寸圆柱类零件素线直线度误差检测装置，包括分别用于设置在被测圆柱两端的压线装置、拉线装置，所述压线装置与拉线装置之间连接钢丝绳，所述压线装置用于夹持钢丝绳的一端，所述拉线装置用于将钢丝绳拉直；<br>还包括振镜、激光器、相机、计算模块；所述激光器用于发出线结构光线；所述振镜用于将激光器发出的光线反射至被测圆柱表面；所述相机用于采集被测圆柱的图像数据；所述计算模块用于接收与处理相机采集的数据。进一步的，所述压线装置包括第一拱形支撑、固定在第一拱形支撑上的夹线器和第一水平仪，所述夹线器用于钢丝绳一端的固定夹紧。进一步的，所述拉线装置包括第二拱形支撑、固定在第二拱形支撑上的直角支架和第二水平仪，所述直角支架上设置U型轴承，所述钢丝绳的一端绕过U型轴承后连接砝码。本技术工作时，将夹线装置和拉线装置安装在圆柱类零件两端，安装点位于被测零件的艾利点处，即距被测零件的两端2L/9处(L为零件长度)，第一、第二拱形支撑的两臂与被测圆柱表面相切，利用水平仪调整两边拱形支撑横梁处于水平状态；将钢丝绳一端利用夹线装置固定，另一端绕过拉线装置上的U型轴承与砝码相连，使得钢丝绳处于拉直绷紧状态，调整钢丝绳的位姿，使其与被测圆柱素线近似平行；利用振镜式线结构光三维扫描系统扫描钢丝绳与被测圆柱体零件，获得其三维点云数据。进一步的，所述振镜为单轴振镜，所述激光器为线激光器，所述相机为CCD相机，所述计算模块为计算机。一种大尺寸圆柱类零件素线直线度误差检测方法，包括：S1、将压线装置及拉线装置分别安装在被测圆柱面两端，将钢丝绳一端用压线装置固定，另一端通过拉线装置拉直绷紧，并调整钢丝绳与被测圆柱表面素线平行；启动激光器；S2、利用相机获取不同扫描截面上钢丝绳及被测圆柱表面在世界坐标系中的三维点云，计算模块分离提取钢丝绳上特征点，通过空间直线最小二乘拟合获取其所在直线的方向向量n1(i1,j1,k1)；分离提取圆柱表面三维点云，根据三维空间圆柱面方程，先通过随机采样一致性(RANSAC)算法剔除异常点，并获得圆柱面方程的初始解，然后建立空间圆柱面的误差函数，根据圆柱面方程的初始解，并采用Levenberg-Marquardt方法计算出圆柱面特征参数的最优解，所述最优解包括轴线方向向量v(l,m,n)、圆柱轴线基点坐标Q(a,b,c)和圆柱半径R；S3、由钢丝绳上三维特征点与圆柱轴线基点Q(a,b,c)确立投影平面A，通过平面最小二乘拟合获取其方程及法向量n2(i2,j2,k2)，计算每个扫描截面上的圆柱表面各点到该平面的距离，将距离最小的点提取出来作为圆柱素线上的特征点Pi(Xi,Yi,Zi)；S4、以钢丝绳上第一个特征点P0(X0,Y0,Z0)为原点O，钢丝绳所在直线方向向量n1(i1,j1,k1)为X轴，以上述投影平面A的法线方向n2(i2,j2,k2)为Y轴建立测量坐标系O-XYZ，则Z轴方向向量为将圆柱素线上的特征点Pi投影到XOZ平面上，投影点为Pi’，并计算其在测量坐标系下的三维坐标：S5、根据直线度误差检测标准对获得的投影点Pi’的坐标进行处理，计算出该素线的直线度误差；转动工件，测量并计算被测圆柱体若干条素线的直线度误差，将最大的误差值作为被测零件最终的直线度误差值。进一步的，压线装置及拉线装置分别安装在被测圆柱面两端的艾利点。所述艾利点即距被测零件的两端2L/9处(L为零件长度)。进一步的，步骤S1中：压线装置中第一拱形支撑的两臂与被测圆柱表面相切，利用第一水平仪调节第一拱形支撑的横梁，使其均处于水平状态；拉线装置中第二拱形支撑的两臂与被测圆柱表面相切，利用第二水平仪调节第二拱形支撑的横梁，使其均处于水平状态。进一步的，步骤S1中钢丝绳的设置方法具体为：将钢丝绳一端用夹线器固定，另一端通过U型轴承与砝码相连，利用砝码重力将钢丝绳拉直绷紧，并调整钢丝绳与被测圆柱表面素线平行。进一步的，步骤S2中，所述圆柱面的误差函数为：f(x,y,z)＝(x-a)2+(x-b)2+(z-c)2-[l(x-a)+m(y-b)+n(z-c)]2-R2。本技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：1、本技术一种大尺寸圆柱类零件素线直线度误差检测装置，采用拉线装置和夹线装置将钢丝绳绷直张紧作为测量基准，装置整体结构简单，体积小，重量轻，便携性能好。2、本技术一种大尺寸圆柱类零件素线直线度误差检测装置，通过振镜式线结构光测量系统扫描被测圆柱及钢丝绳，通过改变振镜驱动电压的范围及增量可获得不同密度不同测量范围内圆柱的点云数据，适用于不同长度的圆柱素线直线度测量。3、本技术一种大尺寸圆柱类零件素线直线度误差检测装置，通过算法从大量点云中分离提取出被测圆柱素线上的特征点，并将其投影到同一平面上进行分析获得圆柱素线直线度误差，是一种非接触的自动检测方法，测量精度及效率高。附图说明此处所说明的附图用来提供对本技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本技术实施例的限定。在附图中：图1为本技术具体实施例的结构示意图；图2为本技术具体实施例中坐标系建立示意图。附图中标记及对应的零部件名称：1-第一拱形支撑，2-钢丝绳、3-夹线器、4-第一水平仪、5-第二水平仪、6-第二拱形支撑、7-直角支架、8-U型轴承、9-砝码、10-单轴振镜、11-线激光器、12-CCD相机，13-计算机。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大尺寸圆柱类零件素线直线度误差检测装置，其特征在于，包括分别用于设置在被测圆柱两端的压线装置、拉线装置，所述压线装置与拉线装置之间连接钢丝绳(2)，所述压线装置用于夹持钢丝绳(2)的一端，所述拉线装置用于将钢丝绳(2)拉直；/n还包括振镜、激光器、相机、计算模块；所述激光器用于发出线结构光线；所述振镜用于将激光器发出的光线反射至被测圆柱表面；所述相机用于采集被测圆柱的图像数据；所述计算模块用于接收与处理相机采集的数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种大尺寸圆柱类零件素线直线度误差检测装置，其特征在于，包括分别用于设置在被测圆柱两端的压线装置、拉线装置，所述压线装置与拉线装置之间连接钢丝绳(2)，所述压线装置用于夹持钢丝绳(2)的一端，所述拉线装置用于将钢丝绳(2)拉直；
还包括振镜、激光器、相机、计算模块；所述激光器用于发出线结构光线；所述振镜用于将激光器发出的光线反射至被测圆柱表面；所述相机用于采集被测圆柱的图像数据；所述计算模块用于接收与处理相机采集的数据。


2.根据权利要求1所述的一种大尺寸圆柱类零件素线直线度误差检测装置，其特征在于，所述压线装置包括第一拱形支撑(1)、固定在第一拱形支撑(1)上的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨林林，雷天才，孟玉堂，谭骏，朱元庆，杨维川，蒋家东，钟文勇，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，
类型：新型
国别省市：四川;51