轴孔装配位姿精度的检测方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本申请公开了一种轴孔装配位姿精度的检测方法、装置、电子设备及存储介质，其中，方法包括：首先，对孔与轴进行空间三维外形检测及轴心拟合；之后，在装配前，将孔与轴表面预先涂覆光固化树脂。执行装配后，通过紫外光线照射，使树脂固化，保证孔与轴固定连接。并参照孔与轴空间三维外形检测结果，选取特定截面作为剖切面，将装配后的轴孔沿所选剖切面铣削出一个截面；对剖面内的孔与轴进行平面二维外形检测；剖面内平面二维外形与空间三维外形数据对准，最后，将剖面内孔与轴轴线恢复，并进行装配精度的检测。从而，准确检测紧密配合的配合面型数据。由此，解决了轴孔装配精度检测等问题。解决了轴孔装配精度检测等问题。解决了轴孔装配精度检测等问题。

Testing method, device, equipment and storage medium for the pose accuracy of shaft hole assembly

【技术实现步骤摘要】
轴孔装配位姿精度的检测方法、装置、设备及存储介质


[0001]本申请涉及精度检测
，特别涉及一种轴孔装配位姿精度的检测方法、装置、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]轴孔装配是工业产品中最为常见的一种装配形式。对于高精度轴孔装配任务而言，在装配过程中，需要严格保证轴和孔间的轴线同轴度、轴线倾斜度。
[0003]相关技术中，接触式体式检测方法(探针式三坐标测量机)可以准确检测物体外表面型数据，但无法检测装配完成后的配合面型数据；非接触式体式检测方法(如工业CT，超声)，不能准确检测紧密配合(间隙量<5微米)的配合面型数据，亟待解决。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种轴孔装配位姿精度的检测方法、装置、电子设备及存储介质，以解决轴孔装配精度检测等问题。
[0005]本申请第一方面实施例提供一种轴孔装配位姿精度的检测方法，包括以下步骤：利用预先采集的轴孔装配的孔内侧壁面形点云数据与轴外侧壁面形点云数据构建孔和轴的空间三维外形，对所述孔和轴的空间三维外形进行轴线拟合得到第一轴线；根据所述孔和轴的空间三维外形截取所述轴孔装配后的一个剖切面得到第一轴孔截面，通过数据对准分别确定所述孔和轴的空间三维外形中与所述第一轴孔截面相似度最高的第一孔截面和第一轴截面；通过所述第一轴线的坐标关系分别得到所述第一孔截面对应的第二轴线的坐标和所述第一轴截面对应的第三轴线的坐标，根据所述第二轴线的坐标和第三轴线的坐标计算所述第二轴线和所述第三轴线间倾斜度与同轴度，以确定所述轴孔装配的轴孔装配位姿精度。
[0006]可选地，在本申请的一个实施例中，所述对所述孔和轴的空间三维外形进行轴线拟合得到第一轴线，包括：在所述轴孔装配的孔或轴的侧壁为圆柱面时，根据所述孔内侧壁面形点云数据与所述轴外侧壁面形点云数据构建出圆柱形的空间三维外形，以所述圆柱形的轴线作为所述第一轴线；在所述轴孔装配的孔或轴的部分侧壁为圆柱面时，在所述孔内侧壁面形点云数据与所述轴外侧壁面形点云数据中筛选所述侧壁为圆柱面的点云数据，根据筛选出的点云数据构建出圆柱形的空间三维外形，以所述圆柱形的轴线作为所述第一轴线。
[0007]可选地，在本申请的一个实施例中，所述对所述孔和轴的空间三维外形进行轴线拟合得到第一轴线之后，还包括：在轴孔装配坐标系中构建所述第一轴线的初始方程，根据拟合过程确定所述初始方程的初始参数；构建所述初始方程的误差方程，利用线性化最小二乘法求解所述误差方程，得到线性化的误差方程；将所述孔内侧壁面形点云数据带入所述线性化的误差方程，得到所述初始方程的参数调整量，根据所述参数调整量调整所述初始参数，并更新所述初始方程；迭代多次，直至满足迭代结束条件，输出当前初始方程，得到
所述第一轴线的坐标关系。
[0008]可选地，在本申请的一个实施例中，所述通过数据对准分别确定所述孔和轴的空间三维外形中与所述第一轴孔截面相似度最高的第一孔截面和第一轴截面，包括：对于所述空间三维外形中的任一截面，基于动态时间归整的方法分别确定所述任一截面左右两侧的孔与轴的曲线与所述第一轴孔截面中的孔和轴曲线的边界距离；分别选取左右的所述边界距离和最小的截面作为所述第一孔截面和所述第一轴截面。
[0009]可选地，在本申请的一个实施例中，所述通过所述第一轴线的坐标关系分别得到所述第一孔截面对应的第二轴线的坐标和所述第一轴截面对应的第三轴线的坐标，根据所述第二轴线的坐标和第三轴线的坐标计算所述第二轴线和所述第三轴线间倾斜度与同轴度，包括：根据所述第一轴线的坐标关系得到所述第二轴线的孔轴线投影和孔上点投影；根据所述第一轴线的坐标关系得到所述第三轴线的轴轴线投影和轴上点投影；根据所述孔上点投影和所述轴上点投影利用夹角计算公式计算所述第二轴线和所述第三轴线间的夹角，根据所述夹角得到所述第二轴线和所述第三轴线间倾斜度；根据所述孔轴线投影、所述轴轴线投影、所述孔上点投影和所述轴上点投影利用轴线间距计算公式计算所述第二轴线和所述第三轴线间的轴厚度中心的轴线间距，根据所述轴厚度中心的轴线间距得到所述第二轴线和所述第三轴线间同轴度。
[0010]本申请第二方面实施例提供一种轴孔装配位姿精度的检测装置，包括：拟合模块，用于利用预先采集的轴孔装配的孔内侧壁面形点云数据与轴外侧壁面形点云数据构建孔和轴的空间三维外形，对所述孔和轴的空间三维外形进行轴线拟合得到第一轴线；截取模块，用于根据所述孔和轴的空间三维外形截取所述轴孔装配后的一个剖切面得到第一轴孔截面，通过数据对准分别确定所述孔和轴的空间三维外形中与所述第一轴孔截面相似度最高的第一孔截面和第一轴截面；精度检测模块，用于通过所述第一轴线的坐标关系分别得到所述第一孔截面对应的第二轴线的坐标和所述第一轴截面对应的第三轴线的坐标，根据所述第二轴线的坐标和第三轴线的坐标计算所述第二轴线和所述第三轴线间倾斜度与同轴度，以确定所述轴孔装配的轴孔装配位姿精度。
[0011]可选地，在本申请的一个实施例中，所述拟合模块，包括：构建单元，用于在所述轴孔装配的孔或轴的侧壁为圆柱面时，根据所述孔内侧壁面形点云数据与所述轴外侧壁面形点云数据构建出圆柱形的空间三维外形，以所述圆柱形的轴线作为所述第一轴线；筛选单元，用于在所述轴孔装配的孔或轴的部分侧壁为圆柱面时，在所述孔内侧壁面形点云数据与所述轴外侧壁面形点云数据中筛选所述侧壁为圆柱面的点云数据，根据筛选出的点云数据构建出圆柱形的空间三维外形，以所述圆柱形的轴线作为所述第一轴线。
[0012]可选地，在本申请的一个实施例中，所述对所述孔和轴的空间三维外形进行轴线拟合得到第一轴线之后，还包括：参数确定模块，用于对所述孔和轴的空间三维外形进行轴线拟合得到第一轴线之后，在轴孔装配坐标系中构建所述第一轴线的初始方程，根据拟合过程确定所述初始方程的初始参数；求解模块，用于构建所述初始方程的误差方程，利用线性化最小二乘法求解所述误差方程，得到线性化的误差方程；调整模块，用于将所述孔内侧壁面形点云数据带入所述线性化的误差方程，得到所述初始方程的参数调整量，根据所述参数调整量调整所述初始参数，并更新所述初始方程；迭代模块，用于迭代多次，直至满足迭代结束条件，输出当前初始方程，得到所述第一轴线的坐标关系。
[0013]可选地，在本申请的一个实施例中，所述截取模块，包括：距离确定单元，用于对于所述空间三维外形中的任一截面，基于动态时间归整的方法分别确定所述任一截面左右两侧的孔与轴的曲线与所述第一轴孔截面中的孔和轴曲线的边界距离；选取单元，用于分别选取左右的所述边界距离和最小的截面作为所述第一孔截面和所述第一轴截面。
[0014]可选地，在本申请的一个实施例中，所述精度检测模块，包括：第一投影单元，用于根据所述第一轴线的坐标关系得到所述第二轴线的孔轴线投影和孔上点投影；第二投影单元，用于根据所述第一轴线的坐标关系得到所述第三轴线的轴轴线投影和轴上点投影；第一计算单元，用于根据所述孔上点投影和所述轴上点投影利用夹角计算公式计算所述第二轴线和所述第三轴线间的夹角，根据所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轴孔装配位姿精度的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：利用预先采集的轴孔装配的孔内侧壁面形点云数据与轴外侧壁面形点云数据构建孔和轴的空间三维外形，对所述孔和轴的空间三维外形进行轴线拟合得到第一轴线；根据所述孔和轴的空间三维外形截取所述轴孔装配后的一个剖切面得到第一轴孔截面，通过数据对准分别确定所述孔和轴的空间三维外形中与所述第一轴孔截面相似度最高的第一孔截面和第一轴截面；通过所述第一轴线的坐标关系分别得到所述第一孔截面对应的第二轴线的坐标和所述第一轴截面对应的第三轴线的坐标，根据所述第二轴线的坐标和第三轴线的坐标计算所述第二轴线和所述第三轴线间倾斜度与同轴度，以确定所述轴孔装配的轴孔装配位姿精度。2.根据权利要求1所述的方法，其特性在于，所述对所述孔和轴的空间三维外形进行轴线拟合得到第一轴线，包括：在所述轴孔装配的孔或轴的侧壁为圆柱面时，根据所述孔内侧壁面形点云数据与所述轴外侧壁面形点云数据构建出圆柱形的空间三维外形，以所述圆柱形的轴线作为所述第一轴线；在所述轴孔装配的孔或轴的部分侧壁为圆柱面时，在所述孔内侧壁面形点云数据与所述轴外侧壁面形点云数据中筛选所述侧壁为圆柱面的点云数据，根据筛选出的点云数据构建出圆柱形的空间三维外形，以所述圆柱形的轴线作为所述第一轴线。3.根据权利要求1所述的方法，其特性在于，所述对所述孔和轴的空间三维外形进行轴线拟合得到第一轴线之后，还包括：在轴孔装配坐标系中构建所述第一轴线的初始方程，根据拟合过程确定所述初始方程的初始参数；构建所述初始方程的误差方程，利用线性化最小二乘法求解所述误差方程，得到线性化的误差方程；将所述孔内侧壁面形点云数据带入所述线性化的误差方程，得到所述初始方程的参数调整量，根据所述参数调整量调整所述初始参数，并更新所述初始方程；迭代多次，直至满足迭代结束条件，输出当前初始方程，得到所述第一轴线的坐标关系。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过数据对准分别确定所述孔和轴的空间三维外形中与所述第一轴孔截面相似度最高的第一孔截面和第一轴截面，包括：对于所述空间三维外形中的任一截面，基于动态时间归整的方法分别确定所述任一截面左右两侧的孔与轴的曲线与所述第一轴孔截面中的孔和轴曲线的边界距离；分别选取左右的所述边界距离和最小的截面作为所述第一孔截面和所述第一轴截面。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述第一轴线的坐标关系分别得到所述第一孔截面对应的第二轴线的坐标和所述第一轴截面对应的第三轴线的坐标，根据所述第二轴线的坐标和第三轴线的坐标计算所述第二轴线和所述第三轴线间倾斜度与同轴度，包括：根据所述第一轴线的坐标关系得到所述第二轴线的孔轴线投影和孔上点投影；根据所述第一轴线的坐标关系得到所述第三轴线的轴轴线投影和轴上点投影；
根据所述孔上点投影和所述轴上点投影利用夹角计算公式计算所述第二轴线和所述第三轴线间的夹角，根据所述夹角得到所述第二轴线和所述第三轴线间倾斜度；根据所述孔轴线投影、所述轴轴线投影、所述孔上点投影和所述轴上点投影利用轴线间距计算公式计算所述第二轴线和所述第三轴线间的轴厚度中心的轴线间距，根据所述轴厚度中心的轴线间距得到所述第二轴线和所述第三轴线间同轴度。6.一种轴孔装配位姿精度的检测装置，其特征在于，包括：拟合模块，用于利用预先采集的轴孔装配的孔内侧壁面形点云数据与轴外侧壁面形点云数据构建孔和轴的空间三维外形，对所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴丹，盖宇航，张继文，徐静，王国磊，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：