一种基于图像的大工件圆度测量装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于图像的大工件圆度测量装置及其方法，包括机架、用于放置被测工件并设在机架上的可旋转的第一载物台、设在机架上并用于采集被测工件图像信息的图像采集装置、对称设在机架两侧并带动图像采集装置平移的底座运动装置、设在底座运动装置上并测量平移距离的光栅尺，底座运动装置上方设有图像采集装置。测量人员只需将工件旋转一周并采集图像，即可得到圆度值，进而便于工程技术人员判断其是否满足工作要求，本发明专利技术可取代传统的测量方式，使大工件的测量更加灵活准确，便于测量和复位。

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像的大工件圆度测量装置及其方法
本专利技术涉及测量仪器领域，尤其是涉及一种基于图像的大工件圆度测量装置及其方法。
技术介绍
目前圆度仪有传感器回转式和工作台回转式两种，主要由传感器、放大器、滤波器、输出装置组成。市面上的圆度仪仅适用于小工件的测量，扩展性差。对于直径在300mm以上的大工件圆度测量以传统的人工测量方式居多。一般的圆度仪易受主轴回转精度和工件安装误差等因素影响，导致对工件的测量精度不高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术上的不足，解决在测量工件圆度的过程中受限于工件尺寸的难点，避免安装误差影响，提供一种基于图像的大工件圆度测量装置及其方法，测量人员只需将工件旋转一周并采集图像，即可得到圆度值，进而便于工程技术人员判断其是否满足工作要求，及时采取相应加强措施。本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案是：一种基于图像的大工件圆度测量装置，包括机架、用于放置被测工件并设在机架上的可旋转的第一载物台、设在机架上并用于采集被测工件图像信息的图像采集装置、对称设在机架两侧并带动图像采集装置平移的底座运动装置、设在底座运动装置上并测量平移距离的光栅尺，底座运动装置上方设有图像采集装置。第一载物台可旋转的设置，可以使得设在第一载物台上的被测工件旋转，将采集到的图片结合光栅尺平移距离信息进行图像分析，获得左右极点，可得到大工件的圆度值。作为优选，图像采集装置包括图像采集器、导轨、安装在导轨上的第一滑块、安装在机架上的第一支撑侧、第一丝杠、U型支座、安装有图像采集器的第一固定架、第一联轴器、第一电机，第一丝杠固定安装在第一支撑侧上，U型支座固定安装在第一滑块上并与第一丝杠连接，第一电机通过第一联轴器连接第一丝杠，第一固定架与U型支座固定连接。第一固定架包括螺母、防滑垫片，通过螺母调节完成对各种型号图像采集器的固定。启动第一电机，第一电机带动通过第一联轴器带动第一丝杠旋转，第一丝杠旋转带动U型支座上下移动，U型支座上下移动带动第一固定架移动，第一固定架移动带动图像采集器移动。图像采集器安装在第一固定架上，通过U型支座与第一滑块相连，通过第一电机设置，使得图像采集器可上下移动，当采集不同厚度工件时，确保物距不变。作为优选，机架包括竖直机架、第二固定架、底座机架，第一支撑侧、第二固定架均设在竖直机架上，第一载物台、竖直机架、底座运动装置均设在底座机架上，光栅尺对称固定安装在底座机架的一侧。作为优选，底座机架上设有第一凹槽，第一载物台设在第一凹槽中部，底座运动装置对称固定在第一凹槽两侧；竖直机架上设有第二凹槽，第一支撑侧、第二固定架均设在第二凹槽上。作为优选，还包括背光源，背光源安装在第二固定架上。图像采集器与背光源水平安装，并将两者中心点保持在同一垂直周线上。背光源可以使得图像采集器采集的图像更加清晰。作为优选，底座运动装置包括底座、第二丝杠、设在底座上并与第二丝杠连接的第二滑块、第二电机、第二载物台、固定在底座机架上的第二支撑侧，第二载物台固定安装在第二滑块上方并设在竖直机架下方，第二电机与第二丝杠连接，第二丝杠固定安装在第二支撑侧上，第二载物台上设有图像采集装置。图像采集器、导轨、第一滑块、第一支撑侧、第一丝杠、U型支座、第一固定架、第一联轴器、第一电机均安装在第二载物台上。启动第二电机，第二电机带动第二丝杠转动，第二丝杠带动第二滑块移动，第二滑块移动带动第二载物台移动，第二载物台移动带动设在第二载物台上方的竖直机架移动，竖直机架移动带动设在竖直机架上的图像采集装置移动，光栅尺设在底座上。通过底座运动装置的设置，使得装置可以依据被测工件圆周大小进行平移，确保分别在工件两侧得到图像。作为优选，光栅尺包括光栅读头，光栅读头设在底座上并位于第二载物台的一侧。光栅尺还包括电缆，光栅读头与电缆连接，电缆与计算机连接，使得光栅读头的数据信息能够传输到计算机内。作为优选，第一载物台包括台面、第三联轴器、旋转轴、第三电机，台面、第三联轴器、旋转轴、第三电机依次连接。第三电机设在底座机架上。一种基于图像的大工件圆度测量方法，包括以下步骤：步骤一：图像采集器采集标准件的图像信息，读取四个部位的像素点数分别为N1、N2、N3、N4，标准件四个部位的实际尺寸均为M，计算获得左右两侧图像的每一点像素对应的毫米值，分别为XA、XB，具体公式公式为：XA＝1/2*L*1/N1+1/N2；XB＝1/2*L*1/N3+1/N4；步骤二：将被测工件安装在所述第一载物台上，调节底座运动装置上的第二滑块向两侧对称平移，第二滑块带动第二载物台平移，第二载物台平移带动光栅尺平移，读取光栅尺的数据得到图像采集器的平移量，单边平移量为Δx，直至被测工件轮廓落在可采集范围内；步骤三：启动图像采集器并启动第三电机带动第一载物台旋转，图像采集器采集被测工件旋转一周的轮廓图像，每采集一次得到两张图像，标记左侧图像的左极点A，右侧图像的右极点B，标记两张图像的垂直中心线，检测左极点A到左侧图像中心线距离像素点数为NA，右极点B到右侧图像中心线距离像素点数为NB；步骤四：计算实际距离LA、LB，具体计算公式为：LA＝XA*NA；LB＝XB*NB；步骤五：对采集到的图像进行矫正计算得到直径D1，具体计算公式为：D1＝L+2Δx-LA-LB，其中L为依据出厂校对所得的测量阀值。作为优选，步骤二包括以下步骤：步骤1：将被测工件安装在第一载物台上，保证被测工件轮廓平行于图像采集器；步骤2：启动第一电机，第一电机带动通过第一联轴器带动第一丝杠旋转，第一丝杠旋转带动U型支座上下移动，U型支座上下移动带动第一固定架移动，第一固定架移动带动图像采集器移动，从而调整图像采集器高度，保持物距不变；步骤3：启动第二电机，第二电机带动第二丝杠转动，第二丝杠带动第二滑块移动，第二滑块移动带动第二载物台移动，第二载物台平移带动光栅尺平移，读取光栅尺的数据得到图像采集器的平移量，单边平移量为Δx，直至被测工件轮廓落在可采集范围内。作为优选，还包括以下内容：对图像采集器采集的每对图像进行计算得到被测工件的直径Dn。根据所有的直径可以综合分析被测工件的轮廓圆度值。本专利技术具有的有益效果是：1.本专利技术可取代传统的测量方式，使大工件的测量更加灵活准确，便于测量和复位；2.本专利技术准确度更高，误差可控制在0.1mm内，仪器耐久度更高，内部的标准值设定不会随时间变化造成检测失灵；3.在实用性能上，本专利技术工艺构造简单，造价便宜，便于操作；4.通过对旋转台的结构设计，使得该系统能够更精确地测量圆度，从而规避人工测量大工件圆度过程中可能出现的误差，同时节省了大量时间附图说明图1为本专利技术的主视图；图2为本专利技术的机架的结构图；图3为本专利技术图像采集装置的主视图；图4为本专利技术第一固定架的结构示意图；图5为本专利技术底座运动装置的俯视图图6是图5的剖面图；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于图像的大工件圆度测量装置，其特征在于：包括机架(1)、用于放置被测工件并设在机架(1)上的可旋转的第一载物台(5)、设在机架(1)上并用于采集被测工件图像信息的图像采集装置(3)、对称设在机架(1)两侧并带动图像采集装置(3)平移的底座(49)运动装置(6)、设在底座(49)运动装置(6)上并测量平移距离的光栅尺(4)，底座(49)运动装置(6)上方设有图像采集装置(3)。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于图像的大工件圆度测量装置，其特征在于：包括机架(1)、用于放置被测工件并设在机架(1)上的可旋转的第一载物台(5)、设在机架(1)上并用于采集被测工件图像信息的图像采集装置(3)、对称设在机架(1)两侧并带动图像采集装置(3)平移的底座(49)运动装置(6)、设在底座(49)运动装置(6)上并测量平移距离的光栅尺(4)，底座(49)运动装置(6)上方设有图像采集装置(3)。


2.根据权利要求1所述的基于图像的大工件圆度测量装置，其特征在于：图像采集装置(3)包括图像采集器(7)、导轨(31)、安装在导轨(31)上的第一滑块(32)、安装在机架(1)上的第一支撑侧(33)、第一丝杠(34)、U型支座(35)、安装有图像采集器(7)的第一固定架(36)、第一联轴器(39)、第一电机(310)，第一丝杠(34)固定安装在第一支撑侧(33)上，U型支座(35)固定安装在第一滑块(32)上并与第一丝杠(34)连接，第一电机(310)通过第一联轴器(39)连接第一丝杠(34)，第一固定架(36)与U型支座(35)固定连接。


3.根据权利要求2所述的基于图像的大工件圆度测量装置，其特征在于：机架(1)包括竖直机架(21)、底座机架(23)，第一支撑侧(33)设在竖直机架(21)上，第一载物台(5)、竖直机架(21)、底座(49)运动装置(6)均设在底座机架(23)上，光栅尺(4)对称固定安装在底座机架(23)的一侧。


4.根据权利要求3所述的基于图像的大工件圆度测量装置，其特征在于：底座机架(23)上设有第一凹槽(231)，第一载物台(5)设在第一凹槽(231)中部，底座(49)运动装置(6)对称固定在第一凹槽(231)两侧；竖直机架(21)上设有第二凹槽(211)，第一支撑侧(33)设在第二凹槽(211)上。


5.根据权利要求3或4所述的基于图像的大工件圆度测量装置，其特征在于：底座(49)运动装置(6)包括底座(49)、第二丝杠(47)、设在底座(49)上并与第二丝杠(47)连接的第二滑块(48)、第二电机(41)、第二载物台(42)、固定在底座机架(23)上的第二支撑侧(43)，第二载物台(42)固定安装在第二滑块(48)上方并设在竖直机架(21)下方，第二电机(41)与第二丝杠(47)连接，第二丝杠(47)固定安装在第二支撑侧(43)上，第二载物台(42)上设有图像采集装置(3)。


6.根据权利要求5所述的基于图像的大工件圆度测量装置，其特征在于：光栅尺(4)包括光栅读头(45)，光栅读头(45)设在底座(49)上并位于第二载物台(42)的一侧。


7.根据权利要求1或2或3或4或6所述的基于图像的大工件圆度测量装置，其特征在于：第一载物台(5)包括台面(51)、第三联轴器(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙蔡霞，蔡晋辉，章乐，党思雨，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33