[發明專利]一種在線非接觸式軸徑測量方法

有效

• 申請號: 202110944205.5
• 申請日: 2021-08-17
• 公開（公告）號: CN113446952B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 李學哲;羅建國;付永欽;李清林;張嘉洋;張涵;黃亞坤;韓宇
• 申請（專利權）人: 華北科技學院(中國煤礦安全技術培訓中心）
• 主分類號: G01B11/08
• 分類號: G01B11/08
• 代理公司: 安徽順超知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 34120
• 代理人: 賀湘君

1.一種在線非接觸式軸徑測量方法，其特征在于，采用2D激光輪廓傳感器同步采集被測軸檢驗剖面的二維坐標數據，基于采集的坐標數據和最小二乘圓擬合算法求解被測軸的半徑，實現軸類工件半徑的非接觸在線測量；

其中，采用最小二乘圓擬合算法處理有效坐標數據P_i(X_i,Y_i)，求解被測軸的半徑R_c，最小二乘圓擬合算法模型如公式（1）~（8）所示；

設R_c為擬合圓曲線的半徑，其值可以采用最小二乘圓擬合算法確定：

(1)；

(2)；

(3)；

式（1）、（2）、（3）中，X_i、Y_i為有效坐標點，N為有效坐標點數，為過程參量，求解模型如下：

(4)；

(5)；

(6)；

(7)；

(8)；2D激光輪廓傳感器采用線激光投射于被測軸表面，一次采樣輸出光幕寬度方向X和距離方向Y兩個軸的位置數據；

在被測軸上規劃一個檢驗剖面，規劃的檢驗剖面垂直于被測軸的中軸線，調整2D激光輪廓傳感器的位姿，使線激光沿檢驗剖面方向投射到被測軸表面，并確保傳感器可以采集到清晰、完整、對稱的圖像數據；

采用全量程標定校準方法和二次多項式最小二乘圓擬合算法建立軸徑測量誤差模型，補償系統的非線性誤差，提高軸徑測量的精度；

其中，建立軸徑測量誤差模型的步驟包括，

首先建立測量坐標系O-XY，并在2D激光輪廓傳感器的全量程測量范圍內，沿Y方向等間距規劃11個測量位置P₁~P₁₁，相鄰測量位置的間距為5mm；然后以半徑r=15 mm、圓度誤差小于2μm的標準芯軸為測量對象，分別在位置P₁~P₁₁測量并基于最小二乘圓擬合算法求解軸徑r₁~r₁₁；最后基于求解的軸徑誤差，采用二次多項式最小二乘圓擬合算法建立測量系統全量程軸徑測量的誤差模型，如公式（9）所示；

(9)；

其中，Y為測量位置，取值范圍為-25mm~+25mm，A、B、C為模型系數，采用二次多項式最小二乘圓擬合算法確定；

依據全量程標定校準方法求解的軸徑測量誤差模型和實時提取的測量位置Y，補償軸徑測量結果，從而實現軸類工件的快速、非接觸、在線、高精度軸徑測量。

2.根據權利要求1所述的一種在線非接觸式軸徑測量方法，其特征在于，優化2D激光輪廓傳感器的測量模式和輪廓提取算法，提高坐標測量的精度。

3.根據權利要求1所述的一種在線非接觸式軸徑測量方法，其特征在于，測試計算機通過USB接口與2D激光輪廓傳感器通信，利用測量軟件采集測量數據并完成軸徑計算與分析。