[發明專利]一種基于像差圖圖像處理的主軸回轉誤差新算法

在審

• 申請號: 201710028856.3
• 申請日: 2017-01-16
• 公開（公告）號: CN106780562A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 付鵬強;曹慶輝;任博遠;王義文;周麗杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G06T7/246
• 分類號: G06T7/246;G06T7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于像差圖圖像處理的主軸回轉誤差新算法，其特征在于，該算法是基于搭建的主軸回轉誤差在線測試系統進行的，待測精密機床主軸(5)的上端連接專用夾具(4），高精度光學平晶(3)置于專用夾具(4)內便于固定與調整，利用干涉儀(1)采集主軸回轉完整圓周時高精度光學平晶(3)表面的像差圖，將干涉儀(1)采集的像差圖送入計算機(9)進行圖像處理，獲得主軸回轉誤差，從而實現在線檢測主軸回轉精度。

2.設置干涉儀(1)采集周期為30ms，設置采集圖像為M幅(如M=100)，獲取了主軸在不同圓周和不同轉速下的光學平晶(3)表面像差圖，對像差圖進行灰度化、去噪、閾值分割、形態學處理、邊緣特征提取等步驟提取特征圓邊緣信息，采用最小外接矩形法提取像差圖表面特征圓的形心坐標值，保存主軸每周時M幅像差圖形心坐標值，根據最小二乘法可得出并評定主軸回轉誤差。

3.所述的一種基于像差圖圖像處理的主軸回轉誤差新算法，其具體步驟為 ：

步驟1，所述像差圖為彩色圖像，表面上包含了主軸在每個相位的信息，而對彩色圖像進行圖像處理時，其效率很低，因此灰度化像差圖。

步驟2，在獲取像差圖過程中，外部實驗環境難免會產生噪聲對圖像生成干擾，從而導致獲取的像差圖質量不高，圖像噪聲會加大后期對特征圖像提取的難度，因此去除像差圖表面的噪聲是首要解決的問題。本算法采用中值濾波。

步驟3，圖像分割是圖像處理流程中一個較重要的環節，圖像分割的質量影響后期圖像特征圓提取的準確性，本算法采用全局閾值分割法將以整幅圖像的灰度直方圖按單閾值進行劃分。

步驟4，閾值分割后的像差圖，特征圓分界比較明顯，為了提高提取特征圓邊界的效率和準確性，需要對像差圖進行膨脹、腐蝕處理，當像素A被像素B膨脹，此操作可記作 ，當像素A被像素B腐蝕，此操作記作為。本算法采用膨脹3次腐蝕2次能得到清晰的特征圓。

步驟5，通過觀察Canny算子和FindContours函數提取邊緣后的像差圖發現FindContours函數只提取了白色區域的外輪廓，干擾信息較少有利于特征圓的提取，本算法應用OpenCV中庫函數FindContours進行邊緣提取。

步驟6，特征圓邊緣并非是一個規則的圓形，無法直接提取圓的圓心坐標，因此繪制特征圓的最小外接矩形后，求出最小外接矩形對角線的交點坐標值可代替特征圓的圓心坐標值。

步驟7，主軸回轉每周時采集M(如M=100)幅光學平晶像差圖，求解出每幅像差圖特征圓的形心坐標值并保存數據再利用最小二乘法可求得主軸回轉誤差。

4.根據權利要求1所述的一種基于像差圖圖像處理的主軸回轉誤差新算法，其特征在于，所述干涉儀(1)具有對振動和氣流不敏感等特性，其測量速度比常規的相移干涉儀快 5000 多倍，可以在單次曝光下獲得所有測量信息，最低曝光時間為30μsec。

5.根據權利要求1所述的一種基于像差圖圖像處理的主軸回轉誤差新算法，其特征在于，所述高精度光學平晶(3)，平面度誤差PV值是λ/20，其中λ=632.8nm。

6.根據權利要求1所述的一種基于像差圖圖像處理的主軸回轉誤差新算法，其特征在于，所述夾具為光學平晶專用夾具(4)，可對平晶進行固定和微調。