[发明专利]光学测孔内螺旋导轨旋转角度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学测孔内螺旋导轨旋转角度的方法。

背景技术

对于孔内螺旋导轨，目前通常采用机械接触式测量方法。即，测量传感器的前端为一触头，在弹簧力作用下始终同螺旋导轨某一侧接触，由驱动机构带动传感器沿待测孔的轴线方向移动，通过编码器分别获取传感器轴向移动的距离和触头的转动角度，通过所得到的多组数据，得到孔内螺旋导轨的方程，进而得到螺旋导轨的旋转角度。

但是这样一种测量方法，存在误差较大、测量受条件限制大的问题。

发明内容

针对现有测量方法存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种利用光学原理，以非接触的方式，准确且便利地测量孔内螺旋导轨旋转角度的方法，即，一种光学测孔内螺旋导轨旋转角度的方法。

本发明所提供的光学测孔内螺旋导轨旋转角度的方法，其包括以下步骤：a、将激光发生器按与待测孔同轴的方式放入该待测孔内，并使之工作；b、利用与待测孔同轴配置的光拾取元件拾取图像，并制作模板；c、沿待测孔轴向，同时移动激光发生器和光拾取元件；d、再次拾取图像，并与上述模板对比，记录对比数据；e、进行一次以上的上述步骤c和d之后，通过所得到的上述数据，得到螺旋导轨的相关参数。

该光学测孔内螺旋导轨旋转角度的方法，使用的是一种光学测量方法，而光学方法本身是一种以非接触方法。此外，由于本发明所使用的是建立模板后，与模板进行比较的方式来测量，因此，本方法还能够保证测量的准确与操作的便利性。

在技术方案1的基础上，本发明技术方案2的光学测孔内螺旋导轨旋转角度的方法中，所述激光发生器是环形激光发生器。

采用一种环形激光发生器，不需要旋转就可以在待测孔的内壁上形成一环形光斑，因此，可以简化设备的结构和操作上的步骤，从而，提高了测量上的效率。

在技术方案1或2的基础上，本发明技术方案3的光学测孔内螺旋导轨旋转角度的方法中，在所述激光发生器和所述光拾取元件之间还具有光反射构件，此时，在进行步骤c的移动动作时，使该光反射构件与激光发生器和光拾取元件同时移动。

设置这样的光反射构件，可缩短光束的从激光发生器到待测孔内壁之间的长度，从而，可进一步提升测量上能力。

在技术方案1的基础上，本发明技术方案4的光学测孔内螺旋导轨旋转角度的方法中，在步骤b中，所创建的模板具有多个，且每个模板相对于所直接得到的原拾取到的图像具有不同的旋转角度，每两个相邻模板之间具有相同的旋转角度差，该旋转角度等于拾取到的图像上的曲线上2～5个象素对应的圆心角的角度值。

这样，对于不同的孔采用不同的角度值来制作模板，可提升测量的准确程度。

在技术方案1的基础上，本发明技术方案5的光学测孔内螺旋导轨旋转角度的方法中，所述激光发生器和光拾取元件的移动是匀速运动，所述光拾取动作是以固定的频率进行的。

通过匀速运动激光发生器和光拾取元件，同时使所述光拾取动作以固定的频率进行，这样可以连续地取得数据，可以进一步提升测量的能力。

在技术方案5的基础上，本发明技术方案6的光学测孔内螺旋导轨旋转角度的方法中，所述移动速度是1～5mm/s，所述频率是0.5～2Hz。

这样，可以进一步提高测量的能力。

在技术方案1的基础上，本发明技术方案7的光学测孔内螺旋导轨旋转角度的方法中，所述d步骤中的对比方法为：将上述模板分别与拾取到的图像相对比，并计算出模板同该拾取到的图像之间的相关系数，取相关系数最高的模板的旋转角度作为当前拾取图像相对起始检测拾取图像的旋转角度。

这样，通过计算相关系数来计算待测孔内螺旋导轨的旋转角度，可简化计算过程，可以进一步提高测量的效率，此外，还可以提高测量精度。

在技术方案1的基础上，本发明技术方案8的光学测孔内螺旋导轨旋转角度的方法中，所述e步骤的处理包括：根据每一次采样图像的旋转角度和轴向距离，采用最小二乘法拟合螺旋导轨方程，确定螺旋导轨方程后，再根据方程系数求出该螺旋导轨的相关参数值。

这样，可以提高测量的准确程度和效率。

在技术方案1的基础上，本发明技术方案9的光学测孔内螺旋导轨旋转角度的方法中，在步骤d中，对每一次采样的图像设定环形有效区域，使该区域完全包含由激光形成的曲线，与上述模板之间的对比，仅在该环形区域内进行。

这样，可以提高测量的效率。