[發明專利]基于激光傳感器的軸承內孔測量裝置及方法

在審

• 申請號: 202110285459.0
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN112902872A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 于寶成;李為;石進;徐文霞;張敏;吳靜;王春梅;王邯;吳云韜;盧濤;張彥鐸;陳燈
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 汪瑋華

本發明提出一種基于激光傳感器的軸承內孔測量裝置及方法，包括底座、軸承夾具、滑動平臺、旋轉關節、激光測距傳感器和控制模塊，具體包括如下步驟：步驟S1:確定激光測距傳感器的運動學模型和參數，并建立三維坐標系；步驟S2:使用激光測距儀對軸承內壁進行測量，獲取軸承內壁三維點云數據；步驟S3:對所得到的的三維點云數據進行特征提取；步驟S4:去噪處理，使用濾波對點云數據進行平滑處理；步驟S5:使用三維重建算法對處理過高的點云數據進行重建，得到相對應的軸承內壁完整的三維模型。本發明能夠快速方便的采集軸承內孔信息，并繪制出三維模型。

技術領域

本發明屬于激光測量的技術領域，尤其涉及一種基于激光傳感器的軸承內孔測量裝置及方法。

背景技術

軸承是機械在傳動過程中不可或缺的機械零部件，它起著固定和減小載荷摩擦系數的作用，其安裝在器械上并與其他機件在軸上彼此產生相對運動，用以降低動力傳遞過程中的摩擦系數和保持軸中心位置的固定。它的主要功能是支撐機械旋轉體，用以降低設備在傳動過程中的機械載荷摩擦系數。軸承屬于高精度產品，其精度對軸承整體的性能起著舉足輕重的作用。

軸承由于內孔較小，通過手工進行測量，檢測的精度差。而且還會出現人為誤差，在人工檢測的過程中，需要耗費大量的人力資源，經濟效益較低。當前檢測方法效率低下，導致檢測技術不能滿足市場的需求，不利于軸承機械領域的發展，無法跟上現代技術趨勢。

隨著激光測量技術和三維建模技術的快速發展，人們對于高精度、高效率的追求越來越高，三維激光測量技術克服了傳統的測量限制，可以在不需要與被測物碰觸的情況下進行全自動測量，獲取需要的數據信息。該技術可以獲取任何特定物體的的信息并進行一定的處理，通過三維建模技術生成實體三維立體模型。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述存在的問題，提供一種基于激光傳感器的軸承內孔測量裝置及方法，通過安裝在移動平臺上的激光測距傳感器自動測量軸承內孔數據，并進行三維模型重建，能夠較好的還原待測軸承的內孔信息。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：基于激光傳感器的軸承內孔測量裝置，其特征在于，包括底座、軸承夾具、滑動平臺、旋轉關節、激光測距傳感器和控制模塊，所述軸承夾具豎直固定于所述底座一側，其上固定待測軸承，所述滑動平臺通過驅動電機沿底座上安設的滑動導軌滑動，所述旋轉關節通過支架安設于滑動平臺上，所述激光測距傳感器安設于旋轉關節的端頭，所述控制模塊包括控制器和上位機，所述控制器的輸入端與激光測距傳感器相連，輸出端分別與旋轉關節和激光測距傳感器相連，控制器與上位機相連，實現信息交互。

按上述方案，所述軸承夾具包括固定板、上夾臂和下夾臂，所述上、下夾臂堆成固定于所述固定板上，固定板底部固定于所述底座上，上、下夾臂的間距與待測軸承外徑相同，實現卡合固定。

按上述方案，所述旋轉關節為步進電機，所述步進電機的輸出軸的端頭安設所述激光測距傳感器，步進電機的輸出軸與待測軸承內孔相對應設置。

按上述方案，所述激光測距傳感器為單目激光測距傳感器，激光光源方向與滑動平臺的滑動方向垂直。

基于激光傳感器的軸承內孔測量方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1)建立坐標系：確定激光測距傳感器的運動學模型和參數，并建立三維坐標系；

S2)激光測量：使用激光測距儀對軸承內壁進行測量，獲取軸承內壁三維點云數據；

S3)特征提取：對所得到的的三維點云數據進行特征提取；

S4)光順濾波：去噪處理，使用濾波器對點云數據進行平滑濾波處理；

S3)模型重建：使用三維重建算法對處理過后的點云數據進行重建，得到相對應的軸承內壁完整的三維模型