[發明專利]一種軸孔自動化裝配過程中間隙測量裝置及方法

有效

• 申請號: 202110373012.9
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN112964186B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 付磊;孫鵬飛;肖虹;于長志;李芳;曹宇;宋穎慧;龐培川;張思煜
• 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: G01B11/14
• 分類號: G01B11/14
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 伍旭偉

本發明公開了一種軸孔自動化裝配過程中間隙測量裝置及方法，該裝置包括兩路線激光傳感器、四組視覺測量系統，升降軸和工控機；兩路線激光傳感器安裝于升降軸上，兩路線激光傳感器、升降軸、四組視覺測量系統通過網絡與工控機相連；兩路線激光傳感器配合升降軸在裝配前對軸工件的輪廓信息的進行測量，計算軸工件形貌數據，同時在裝配過程中為視覺測量系統提供輔助激光線；四組視覺測量系統用于完成裝配前孔位置測量，同時在軸孔裝配過程中進行狀態監控以及軸孔間隙測量；運行在工控機內的測量軟件進行線激光傳感器、視覺傳感器的數據采集、算法處理以及升降軸的運動控制。本發明提高了軸孔裝配過程中間隙測量的檢測精度。

技術領域

本發明涉及產品裝配及制造技術領域，具體涉及一種軸孔自動化裝配過程中間隙測量裝置及方法。

背景技術

隨著我國現代裝備制造業的高速發展，對于一些高精度、高復雜度的大型系統，裝配的過程對產品的質量、時間、成本的影響越來越大。為了在裝配過程中提高效率、降低成本同時擺脫不穩定性、個人差異等人為因素，大量的智能化、自動化測量技術在裝配領域得到應用。軸孔裝配作為機械制造領域中一種常見的裝配方式，在汽車、航空航天等多個領域存在大量應用。在軸孔裝配過程中，軸孔間隙的測量值可以作為裝配完成后產品合格檢測依據或者作為自動化裝配過程中軸孔配合運動機構的調節依據，其測量的穩定性、精度至關重要。

然而，現有技術中軸孔裝配過程中間隙測量方法存在以下缺點：

(1)傳統軸向間隙測量過程中，一般使用塞尺進行人工測量，由于塞尺精度有限以及引入人為誤差，間隙測量精度不高。測量過程需要人工的大量干預，無法在裝配過程中進行實時的測量，并且測量過程中需要對軸工件和孔工件進行接觸，造成該技術使用場景有限。

(2)傳統軸孔間隙測量過程只能在孔工件頂部和孔工件底部對軸孔間隙進行測量，對于具有一定深度的孔工件且軸工件存在彎曲情況下，傳統方法無法獲取孔深度內部軸孔間隙情況。

(3)基于視覺圖像的管孔測量技術通過CCD拍攝孔軸圖像，提取孔邊緣、軸邊緣信息進行位置判斷，由于軸孔工件多為金屬工件，其圖像邊緣不穩定，檢測精度低，同時由于軸工件的遮擋，孔工件邊緣信息缺失，降低了孔工件的圖像擬合精度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有軸孔裝配過程中間隙測量裝置及方法存在檢測精度低的問題，本發明目的在于提供一種軸孔自動化裝配過程中間隙測量裝置，該方法使用線激光傳感器和視覺傳感器兩種非接觸測量技術，由傳感器采集數據，工控機內的測量軟件完成計算實現了軸孔間隙自動化、非接觸實時測量。

本發明通過調整傳感器安裝位置以及選用高精度的激光傳感器以及視覺傳感器，優化視覺檢測算法極大提高了軸孔間隙的測量精度。

本發明在裝配前，利用線激光傳感器獲取軸工件的輪廓信息，為裝配過程中軸孔間隙計算提供數據輸入，由孔的位置、軸的位置以及軸的形貌數據可以實時計算孔內各個截面上軸孔間隙；線激光傳感器獲取的軸工件的半徑信息可以為視覺測量過程中軸工件圖像擬合算法的先驗輸入，提高了圖像擬合算法的魯棒性。本發明在裝配前，四個相機同時對孔位置進行拍攝，通過圖像處理技術計算孔在視覺測量坐標系中位置信息，避免軸工件遮擋引起的孔檢測過程中圖像擬合精度問題。

本發明在軸孔裝配過程中，利用線激光器照射在軸工件上形成一條可見的半圓弧激光標線，該標線位置在圖像系統中形成穩定的、清晰的光斑，通過圖像處理技術準確計算軸工件在視覺測量坐標系中的位置。激光輔助標線有效解決了視覺檢測過程準中軸工件圖像邊緣不穩定，檢測精度低問題。

本發明通過下述技術方案實現：

第一方面，本發明提供了一種軸孔自動化裝配過程中間隙測量裝置，包括兩路線激光傳感器、四組視覺測量系統，升降軸和工控機；所述兩路線激光傳感器安裝于所述升降軸上，所述兩路線激光傳感器、升降軸、四組視覺測量系統中的CCD相機均通過網絡與工控機相連；