[發(fā)明專利]大尺寸凸輪非圓磨削智能尋位及在線測(cè)量方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910052043.3
• 申請(qǐng)日: 2009-05-26
• 公開（公告）號(hào): CN101561250A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李靜;何永義;沈南燕;姚俊;于拯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/00
• 分類號(hào): G01B11/00;G01B11/24
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所（普通合伙）
• 代理人: 何文欣

1.一種凸輪非圓磨削智能尋位及在線測(cè)量方法，其特征在于操作步驟為：

1)根據(jù)計(jì)算機(jī)視覺(jué)檢測(cè)原理設(shè)計(jì)檢測(cè)系統(tǒng)硬件平臺(tái)方案，確定具體的硬件組成及安裝方案；

2)計(jì)算機(jī)控制圖像采集系統(tǒng)在每個(gè)采樣周期內(nèi)采集凸輪上激光線的圖像；

3)在不同閾值下進(jìn)行圖像分割并在不同卷積掩模下進(jìn)行圖像平滑，對(duì)比結(jié)果選擇最好的效果圖；

4)輪廓上點(diǎn)的坐標(biāo)值求解：凸輪邊緣輪廓點(diǎn)對(duì)應(yīng)于圖像上端面和側(cè)面光條的交點(diǎn)，只要用光條中心提取后的像素點(diǎn)分別擬和出凸輪端面和側(cè)面的光條直線，再求出兩條直線的交點(diǎn)，即為凸輪端面輪廓點(diǎn)在圖像上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)；

5)凸輪回轉(zhuǎn)中心坐標(biāo)標(biāo)定：固定攝像機(jī)的安裝位置，保證激光器發(fā)出的光平面通過(guò)凸輪回轉(zhuǎn)中心的前提下，調(diào)整激光器的照射角度，對(duì)應(yīng)每一個(gè)照射角度，用攝像機(jī)采集一幅圖像，這樣可以得到一組采集圖像，在這一組采集圖像中激光平面與凸輪端面相交形成的光條都通過(guò)一個(gè)公共點(diǎn)，這個(gè)公共點(diǎn)就是凸輪回轉(zhuǎn)中心；

6)輪廓點(diǎn)的向徑求解：視覺(jué)系統(tǒng)是經(jīng)過(guò)標(biāo)定的，通過(guò)已經(jīng)標(biāo)定好的視覺(jué)系統(tǒng)，就可以將圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到工件坐標(biāo)系，求出輪廓點(diǎn)和回轉(zhuǎn)中心在工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)，進(jìn)而求出輪廓點(diǎn)的向徑；

7)通過(guò)曲線擬合得到實(shí)際凸輪輪廓曲線，結(jié)合凸輪理論輪廓曲線，根據(jù)凸輪的定位原理確定凸輪的加工零位，實(shí)現(xiàn)凸輪在線自動(dòng)定位；

8)依據(jù)凸輪在線自動(dòng)定位的過(guò)程，對(duì)磨削完成的工件進(jìn)行在線的測(cè)量，采用敏感點(diǎn)法，遵循最小條件原則對(duì)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，即可對(duì)凸輪輪廓實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸輪非圓磨削智能尋位及在線測(cè)量方法，其特征在所述步驟4)中輪廓點(diǎn)的坐標(biāo)求解，采用最小二乘法求解坐標(biāo)值，對(duì)光條中心提取后得到的像素點(diǎn)的坐標(biāo)序列(x_i，y_i)，i＝0，1.，...，m，用直線y＝kx+b擬合可得：

Xc＝Y(jié)????(1)

可解出：

c＝(X^TX)^-1X^TY????(3)

其中，各個(gè)像素點(diǎn)橫坐標(biāo)構(gòu)造矩陣X，縱坐標(biāo)構(gòu)造矩陣Y，X^T是X的轉(zhuǎn)置；

從而確定出擬合光條直線的斜率k和截距b，分別由凸輪圖像上端面和側(cè)面光條擬合出兩條直線，兩條直線的交點(diǎn)即為輪廓點(diǎn)的坐標(biāo)值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸輪非圓磨削智能定位及在線測(cè)量方法，其特征在于所述步驟5)中凸輪回轉(zhuǎn)中心坐標(biāo)標(biāo)定是通過(guò)如下步驟完成：

a)利用最小二乘法提取對(duì)應(yīng)激光器不同照射角度的一組光條直線，得到一組直線方程：

式(4)中直線方程式分別代表激光器第1、2、3……n個(gè)照射角度的光條直線方程，y_n＝k_nx_x+b_n為對(duì)應(yīng)于激光器第n個(gè)照射角度得到的光條直線方程，其中，k_n和b_n為第n個(gè)照射角度的光條直線方程的斜率和截距；

b)利用式(4)中求出的n個(gè)光條直線方程，兩兩求交，可以得到n(n-1)/2個(gè)交點(diǎn)，這些交點(diǎn)的坐標(biāo)(x_ij，y_ij)可表示為：

式中，x_ij、y_ij分別為第i條光條直線與第j條光條直線交點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；k_i、b_i分別為第i條光條直線的斜率和截距；k_j、b_j分別為第j條光條直線的斜率和截距；

c)分別計(jì)算橫坐標(biāo)x_ij的算術(shù)平均值和縱坐標(biāo)y_ij的算術(shù)平均值即得到凸輪回轉(zhuǎn)中心的坐標(biāo)：

。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的凸輪非圓磨削智能尋位及在線測(cè)量方法，其特征在于所述步驟6)中凸輪輪廓點(diǎn)的向徑求解是通過(guò)下式計(jì)算輪廓各點(diǎn)到回轉(zhuǎn)中心的距離得到：

其中，d_i是凸輪上第i個(gè)采樣角處的向徑，(x_di，y_di)凸輪輪廓上第i個(gè)采樣點(diǎn)的坐標(biāo)，凸輪回轉(zhuǎn)中心的坐標(biāo)。