[发明专利]一种同轴度光学检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种同轴度检测领域，尤其是涉及一种同轴度光学检测方法及装置。

背景技术

在工业、机械、科研等领域，往往需要对两个圆杆的同轴度进行定量测量。如图1所示，圆杆轴线不重合有三种情况：1）如图1a所述，X1、X2平行但O点与X1不重合；2）如图1b所示，X1、X2有夹角但O点与X1重合；3）如图1c所示，X1、X2有夹角且O点与X1不重合。

目前针对圆杆的同轴度测量方法主要是机械准直法。机械准直法是建立在机械实物基础上进行的测量方法，主要有拉钢丝法或量规法，由于钢丝挠度、环境振动、材料磨损等原因，机械准直法的测量精度比较低，而且由于采用接触式测量，在很多环境下不适用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有的圆杆同轴度测量方法采用接触式测量和测量精度较低的缺点，本发明提供一种基于非接触测量的高精度同轴度光学检测方法，该方法可以实现非接触测量，且测量精度较高。同时由计算机处理图像，检测快速，可大大提高圆杆的同轴度检测效率。

本发明采用的技术方案如下：

一种同轴度光学检测方法包括

步骤1：第一光学检测装置、第二光学检测装置分别采集基准圆杆与相向圆杆数字图像信号；

步骤2：处理器接收第一光学检测装置采集的数字图像信号，获得基准圆杆与相向圆杆轴线第一夹角θ1、基准圆杆与相向圆杆的轴线第一偏移分量y1、由第一光学检测装置对基准圆杆的检测直径值D1，处理器接收第二光学检测装置采集的数字图像信号，获得基准圆杆与相向圆杆轴线第二夹角θ2、基准圆杆与相向圆杆的轴线第二偏移分量y2、由第二光学检测装置对基准圆杆的检测直径值D2，计算得到基准圆杆与相向圆杆的同轴度轴线偏移参数d、轴线夹角参数θ。

所述第一光学检测装置光轴与第二光学检测装置光轴夹角是φ，所述φ范围是：0°＜φ＜180°，且位于与基准圆杆垂直同一平面内。

所述步骤2中基准圆杆与相向圆杆的同轴度计算具体过程是：

步骤21：第一光学测量装置采集基准圆杆与相向圆杆数字图像信号，处理器接收第一光学测量装置输出的数字图像信号获得基准圆杆检测直径值D1、基准圆杆与相向圆杆轴线夹角θ1、基准圆杆与相向圆杆的轴线偏移分量y1；处理器根据公式（1）得到第一光学测量装置的采样率

                                               （1）

其中D是基准圆杆实际直径，D1是第一光学测量装置获得的相向圆杆检测直径值；

步骤22：处理器根据公式（2）计算第一偏移分量d1：

                                              （2）

其中y1是第一光学测量装置采集的数字图像信号中相向圆杆相对于基准圆杆的轴偏移值。

步骤23：第二光学测量装置采集基准圆杆与相向圆杆数字图像信号，处理器接收第二光学测量装置输出的数字图像信号获得基准圆杆检测直径值D2、基准圆杆与相向圆杆轴线夹角θ2、基准圆杆与相向圆杆的轴线偏移分量y2；处理器根据公式（3）得到第二光学测量装置的采样率

                                               （3）

其中D2是第二光学测量装置获得的相向圆杆检测直径值；

步骤24：处理器根据公式（4）计算第二偏移分量d2：

                                              （4）

其中y2是第二光学测量装置采集的数字图像信号中相向圆杆相对于基准圆杆的轴偏移值。

步骤25：根据公式（5）得到相向圆杆相对于基准圆杆的同轴度轴线偏移参数d，

                                   （5）                          

相向圆杆相对基准圆杆的同轴度轴线夹角参数θ与θ1、θ2、φ满足公式（6）

              （6）

可得到同轴度轴线夹角参数θ值。

所述当φ=90°时，分别根据公式（7）和（8）

                                            （7）

                            （8）

得到基准圆杆与相向圆杆的同轴度轴线偏移参数d和轴线夹角参数θ值。