[發明專利]一種大尺寸圓柱類零件素線直線度誤差檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 202010146671.4
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111207657A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 楊林林;雷天才;孟玉堂;譚駿;朱元慶;楊維川;蔣家東;鐘文勇
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院機械制造工藝研究所
• 主分類號: G01B5/25
• 分類號: G01B5/25;G01B11/27
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 伍星

1.一種大尺寸圓柱類零件素線直線度誤差檢測裝置，其特征在于，包括分別用于設置在被測圓柱兩端的壓線裝置、拉線裝置，所述壓線裝置與拉線裝置之間連接鋼絲繩(2)，所述壓線裝置用于夾持鋼絲繩(2)的一端，所述拉線裝置用于將鋼絲繩(2)拉直；

還包括振鏡、激光器、相機、計算模塊；所述激光器用于發出線結構光線；所述振鏡用于將激光器發出的光線反射至被測圓柱表面；所述相機用于采集被測圓柱的圖像數據；所述計算模塊用于接收與處理相機采集的數據。

2.根據權利要求1所述的一種大尺寸圓柱類零件素線直線度誤差檢測裝置，其特征在于，所述壓線裝置包括第一拱形支撐(1)、固定在第一拱形支撐(1)上的夾線器(3)和第一水平儀(4)，所述夾線器(3)用于鋼絲繩(2)一端的固定夾緊。

3.根據權利要求1所述的一種大尺寸圓柱類零件素線直線度誤差檢測裝置，其特征在于，所述拉線裝置包括第二拱形支撐(6)、固定在第二拱形支撐(6)上的直角支架(7)和第二水平儀(5)，所述直角支架(7)上設置U型軸承(8)，所述鋼絲繩(2)的一端繞過U型軸承(8)后連接砝碼(9)。

4.根據權利要求1所述的一種大尺寸圓柱類零件素線直線度誤差檢測裝置，其特征在于，所述振鏡為單軸振鏡(10)，所述激光器為線激光器(11)，所述相機為CCD相機(12)，所述計算模塊為計算機(13)。

5.一種大尺寸圓柱類零件素線直線度誤差檢測方法，其特征在于，包括：

S1、將壓線裝置及拉線裝置分別安裝在被測圓柱面兩端，將鋼絲繩(2)一端用壓線裝置固定，另一端通過拉線裝置拉直繃緊，并調整鋼絲繩(2)與被測圓柱表面素線平行；啟動激光器；

S2、利用相機獲取不同掃描截面上的鋼絲繩(2)及被測圓柱表面在世界坐標系中的三維點云，計算模塊分離提取鋼絲繩(2)上特征點，通過空間直線最小二乘擬合獲取其所在直線的方向向量n₁(i₁,j₁,k₁)；分離提取圓柱表面三維點云，根據三維空間圓柱面方程，先通過隨機采樣一致性算法剔除異常點，并獲得圓柱面方程的初始解，然后建立空間圓柱面的誤差函數，根據圓柱面方程的初始解，并采用Levenberg-Marquardt方法計算出圓柱面特征參數的最優解，所述最優解包括軸線方向向量v(l,m,n)、圓柱軸線基點坐標Q(a,b,c)和圓柱半徑R；

S3、由鋼絲繩上三維特征點與圓柱軸線基點Q(a,b,c)確立投影平面A，通過平面最小二乘擬合獲取其方程及法向量n₂(i₂,j₂,k₂)，計算每個掃描截面上的圓柱表面各點到該平面的距離，將距離最小的點提取出來作為圓柱素線上的特征點P_i(X_i,Y_i,Z_i)；

S4、以鋼絲繩上第一個特征點P₀(X₀,Y₀,Z₀)為原點O，鋼絲繩所在直線方向向量n₁(i₁,j₁,k₁)為X軸，以上述投影平面A的法線方向n₂(i₂,j₂,k₂)為Y軸建立測量坐標系O-XYZ，則Z軸方向向量為將圓柱素線上的特征點P_i投影到XOZ平面上，投影點為P_i’，并計算其在測量坐標系下的三維坐標：

S5、根據直線度誤差檢測標準對獲得的投影點P_i’的坐標進行處理，計算出該素線的直線度誤差；轉動工件，測量并計算被測圓柱體若干條素線的直線度誤差，將最大的誤差值作為被測零件最終的直線度誤差值。

6.根據權利要求5所述的一種大尺寸圓柱類零件素線直線度誤差檢測方法，其特征在于，壓線裝置及拉線裝置分別安裝在被測圓柱面兩端的艾利點。