[發(fā)明專利]發(fā)動機(jī)缸體結(jié)合面孔組在線檢測視覺定位方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210006551.X
• 申請日: 2012-01-10
• 公開（公告）號: CN102589424A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫長庫;段紅旭;石永強(qiáng);王鵬;王寶光
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 劉國威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)動機(jī)缸體結(jié)合面孔組在線檢測，尤其涉及發(fā)動機(jī)缸體結(jié)合面孔組在線檢測視覺定位方法。

背景技術(shù)

發(fā)動機(jī)缸體是發(fā)動機(jī)中絕大多數(shù)零件的定位零件。發(fā)動機(jī)缸體結(jié)合面孔組尺寸和位置十分重要，直接關(guān)系到發(fā)動機(jī)的整體耦合效應(yīng)，對產(chǎn)品的最終質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用，需要對其進(jìn)行測量。發(fā)動機(jī)缸體結(jié)合面孔組主要分為兩類：氣缸孔、定位孔和聯(lián)接孔。采用定位銷孔完成發(fā)動機(jī)缸體加工是加工機(jī)床主要的定位基準(zhǔn)之一，氣缸孔和連接孔是在此工藝基準(zhǔn)下進(jìn)行加工的，因此發(fā)動機(jī)氣缸孔和連接孔的位置度測量都是相對定位孔的位置進(jìn)行的，所以發(fā)動機(jī)氣缸孔和連接孔的位置度測量精度很大程度上取決于定位孔的定位精度，定位孔的定位精度對于發(fā)動機(jī)結(jié)合面孔組的測量起著至關(guān)重要的作用。

傳統(tǒng)上發(fā)動機(jī)缸體的加工大多采用一面兩銷定位，即利用發(fā)動機(jī)缸體底面的兩個(gè)銷孔作為定位基準(zhǔn)，完成發(fā)動機(jī)缸體的全部粗、精加工工序。但在實(shí)際測量過程中，使用傳統(tǒng)一面兩銷定位技術(shù)存在以下缺點(diǎn)：1、由于發(fā)動機(jī)缸體定位銷孔在加工過程中，很難保證定位銷孔之間的距離加工成相同的尺寸，因此無法實(shí)現(xiàn)定位基準(zhǔn)與測量基準(zhǔn)統(tǒng)一，導(dǎo)致測量基準(zhǔn)存在誤差。2、由于發(fā)動機(jī)缸體體積較大、重量較重、生產(chǎn)批量較大使用一面兩銷定位方法存在發(fā)動機(jī)缸體在檢測時(shí)裝載不方便，同時(shí)容易造成檢測設(shè)備上的定位銷損壞，從而影響發(fā)動機(jī)缸體整體測量精度。傳統(tǒng)的定位銷已經(jīng)很難滿足發(fā)動機(jī)缸體檢測線上的自動、快速、高精度的定位要求。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)和CCD成像技術(shù)的發(fā)展，基于圖像處理的視覺定位得到了越來越廣泛的應(yīng)用。視覺定位具有非接觸，實(shí)時(shí)性，柔性好等優(yōu)點(diǎn)，大大提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動化程度。這就需要將視覺定位技術(shù)發(fā)展的最新成果應(yīng)用于發(fā)動機(jī)缸體在線檢測定位系統(tǒng)當(dāng)中，研究基于發(fā)動機(jī)缸體定位雙銷孔的視覺圖像定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)缸體在線檢測過程中的快速、精確定位。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在解決克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種發(fā)動機(jī)缸體結(jié)合面孔組在線檢測視覺定位方法，滿足發(fā)動機(jī)缸體檢測線上的自動、快速、高精度的定位要求，為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，發(fā)動機(jī)缸體結(jié)合面孔組在線檢測視覺定位方法，借助于雙面陣CCD定位相機(jī)、圖像采集卡、標(biāo)定靶標(biāo)、光學(xué)反射鏡、反射鏡調(diào)整裝置、LED照明系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，包括如下步驟：將發(fā)動機(jī)缸體完成粗定位后，采用高亮度LED照明裝置對發(fā)動機(jī)缸體定位孔進(jìn)行照明，通過面陣CCD相機(jī)配合光學(xué)反射鏡獲取發(fā)動機(jī)缸體兩個(gè)定位銷孔的圖像信息，使用圖像采集卡與計(jì)算機(jī)完成標(biāo)定靶標(biāo)特征孔、被測發(fā)動機(jī)缸體定位銷孔圖像信息的采集；利用圖像處理技術(shù)提取定位銷孔中心位置，以此建立每個(gè)被測缸體的測量基準(zhǔn)。

所述方法進(jìn)一步細(xì)化為：

將帶有標(biāo)準(zhǔn)特征孔的銅制圓柱體嵌入標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動機(jī)缸體定位銷孔內(nèi)作為標(biāo)定靶標(biāo)，然后通過三坐標(biāo)測量銅質(zhì)金屬上特征孔在靶標(biāo)坐標(biāo)系下的位置。

建立標(biāo)定靶標(biāo)坐標(biāo)系O_w-X_wY_wZ_w：以標(biāo)定靶標(biāo)左側(cè)定位孔中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，以標(biāo)定靶標(biāo)底面兩定位孔中心連線為X軸，以垂直于靶標(biāo)底面的直線為Z軸建立右手坐標(biāo)系，實(shí)現(xiàn)靶標(biāo)基準(zhǔn)坐標(biāo)系O_w-X_wY_wZ_w的自動建立，將靶標(biāo)坐標(biāo)系視為世界坐標(biāo)系；

建立被測缸體坐標(biāo)系O_b-X_bY_bZ_b：以通過被測發(fā)動機(jī)左側(cè)定位孔中心且垂直發(fā)動機(jī)底面的直線為Z軸建立右手坐標(biāo)系，實(shí)現(xiàn)測量坐標(biāo)系O_b-X_bY_bZ_b的自動建立；

建立定位相機(jī)1圖像坐標(biāo)系O₁-U₁V₁，定位相機(jī)2圖像坐標(biāo)系O₂-U₂V₂；

通過標(biāo)定靶標(biāo)確定靶標(biāo)坐標(biāo)系與定位相機(jī)1、定位相機(jī)2圖像坐標(biāo)系之間的空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系：