[发明专利]大尺寸凸轮非圆磨削智能寻位及在线测量方法

权利要求书

1.一种凸轮非圆磨削智能寻位及在线测量方法，其特征在于操作步骤为：

1)根据计算机视觉检测原理设计检测系统硬件平台方案，确定具体的硬件组成及安装方案；

2)计算机控制图像采集系统在每个采样周期内采集凸轮上激光线的图像；

3)在不同阈值下进行图像分割并在不同卷积掩模下进行图像平滑，对比结果选择最好的效果图；

4)轮廓上点的坐标值求解：凸轮边缘轮廓点对应于图像上端面和侧面光条的交点，只要用光条中心提取后的像素点分别拟和出凸轮端面和侧面的光条直线，再求出两条直线的交点，即为凸轮端面轮廓点在图像上的对应点；

5)凸轮回转中心坐标标定：固定摄像机的安装位置，保证激光器发出的光平面通过凸轮回转中心的前提下，调整激光器的照射角度，对应每一个照射角度，用摄像机采集一幅图像，这样可以得到一组采集图像，在这一组采集图像中激光平面与凸轮端面相交形成的光条都通过一个公共点，这个公共点就是凸轮回转中心；

6)轮廓点的向径求解：视觉系统是经过标定的，通过已经标定好的视觉系统，就可以将图像坐标系中的坐标转换到工件坐标系，求出轮廓点和回转中心在工件坐标系的坐标，进而求出轮廓点的向径；

7)通过曲线拟合得到实际凸轮轮廓曲线，结合凸轮理论轮廓曲线，根据凸轮的定位原理确定凸轮的加工零位，实现凸轮在线自动定位；

8)依据凸轮在线自动定位的过程，对磨削完成的工件进行在线的测量，采用敏感点法，遵循最小条件原则对测量得到的数据进行处理，即可对凸轮轮廓实现在线检测。

2.根据权利要求1所述的凸轮非圆磨削智能寻位及在线测量方法，其特征在所述步骤4)中轮廓点的坐标求解，采用最小二乘法求解坐标值，对光条中心提取后得到的像素点的坐标序列(x_i，y_i)，i＝0，1.，...，m，用直线y＝kx+b拟合可得：

Xc＝Y    (1)

可解出：

c＝(X^TX)^-1X^TY    (3)

其中，各个像素点横坐标构造矩阵X，纵坐标构造矩阵Y，X^T是X的转置；

从而确定出拟合光条直线的斜率k和截距b，分别由凸轮图像上端面和侧面光条拟合出两条直线，两条直线的交点即为轮廓点的坐标值。

3.根据权利要求1所述的凸轮非圆磨削智能定位及在线测量方法，其特征在于所述步骤5)中凸轮回转中心坐标标定是通过如下步骤完成：

a)利用最小二乘法提取对应激光器不同照射角度的一组光条直线，得到一组直线方程：

式(4)中直线方程式分别代表激光器第1、2、3……n个照射角度的光条直线方程，y_n＝k_nx_x+b_n为对应于激光器第n个照射角度得到的光条直线方程，其中，k_n和b_n为第n个照射角度的光条直线方程的斜率和截距；

b)利用式(4)中求出的n个光条直线方程，两两求交，可以得到n(n-1)/2个交点，这些交点的坐标(x_ij，y_ij)可表示为：

式中，x_ij、y_ij分别为第i条光条直线与第j条光条直线交点的横坐标和纵坐标；k_i、b_i分别为第i条光条直线的斜率和截距；k_j、b_j分别为第j条光条直线的斜率和截距；

c)分别计算横坐标x_ij的算术平均值和纵坐标y_ij的算术平均值即得到凸轮回转中心的坐标：

。

4.根据权利要求3所述的凸轮非圆磨削智能寻位及在线测量方法，其特征在于所述步骤6)中凸轮轮廓点的向径求解是通过下式计算轮廓各点到回转中心的距离得到：

其中，d_i是凸轮上第i个采样角处的向径，(x_di，y_di)凸轮轮廓上第i个采样点的坐标，凸轮回转中心的坐标。