[发明专利]基于图像域的轴套类零件形位误差测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种形位误差测量装置及方法，具体讲是基于图像域的轴套类零件形位误差测量装置及方法。

背景技术

随着汽车、机床、家电、航空等工业领域制造技术的飞速发展和客户对产品质量要求的日趋提高，产品制造过程中的检测环节变得越来越重要。零件设计过程中公差的合理制定及制造过程中公差的正确检测对产品的质量至关重要。设计及加工过程中涉及到的误差有尺寸误差和形状与位置误差以下简称形位误差，尺寸误差的检测已有成熟的工具和方法，而形位误差由于其理论的复杂度、检测工具及设备的复杂性，目前的检测工具及方法还不成熟，从而影响产品的生产效率及产品质量。

形位误差是评定零件制造质量的一项重要技术指标，尤其是在精密机械、仪器仪表、航空航天和各种高科技设备中，零件的形位误差往往是影响整机工作的关键，它们会影响产品的工作精度、连接强度、运动平稳性、密封性、耐磨性和寿命等。回转零件的圆柱度误差会使配合性质不均匀；平面度误差会减少互配零件的实际支撑面积，增大单位面积的压力，使接触表面的变形增大；导轨的直线度误差会使得运动部件的运动精度受到影响；轴颈或者轴瓦的轮廓度误差会导致轴线在运动过程中产生跳动等等。为了保证机械产品的质量，保证零部件的互换性，需确保形位误差在规定的范围之内，形位公差的检测和评定是一项十分重要的工作。

目前工件形位误差测量一般是使用三坐标测量机或工具显微镜，这类设备价格昂贵，操作复杂，对环境要求高，检测效率低，并且这类设备一般属于接触式测量，易于损伤探头或划伤被测实体表面，而且这类设备不适于柔性材质产品表面测量，因为当探头触碰到待测工件表面时，会改变物体表面形状；并且这类设备大部分采用人工方式对工件进行旋转来完成各项形位误差检测，劳动强度大，工作效率低，检测结果可靠性差，因此在实际生产中，越来越迫切需要提供相应的专用设备用于工件的形位误差测量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够快速获取轴套类零件形位误差的基于图像域的轴套类零件形位误差测量装置。

为解决上述技术问题，本发明提供的基于图像域的轴套类零件形位误差测量装置，它包括机架、设于机架上的三维工作台、至少一个用于固定待测工件并能使待测工件绕其轴线旋转的夹持机构、计算机和控制器，三维工作台上设有三自由度调节的图像传感器和水平二自由度调节的顶部光源，夹持机构上的固定待测工件的位置的下方设有背景光源，图像传感器与计算机电连接，三维工作台和夹持机构均与控制器电连接，计算机与控制器电连接。

作为改进，所述的夹持机构包括同轴线设置的卡盘和活动顶尖，卡盘连接有驱动卡盘绕其轴线旋转的旋转电机。

作为改进，所述的三维工作台包括X向运动传输机构、Y向运动传输机构和Z向运动传输机构，X向运动传输机构包括X向步进电机、两条X向滑轨、输入轴同步转动的两个X向锥齿轮减速器，每条X向滑轨上均安装有一个X向丝杠，每个X向丝杠上均安装有一个X向滑块，X向步进电机的输出轴与其中一个X向锥齿轮减速器的输入轴传动连接，Y向运动传输机构和Z向运动传输机构安装在两个X向滑块上。

作为改进，所述的Y向运动传输机构包括Y向步进电机和第一Y向滑轨，第一Y向滑轨的两端分别安装在两个X向滑块上，第一Y向滑轨上安装有Y向丝杠，Y向丝杠上安装有第一Y向滑块，Y向步进电机的输出轴通过一Y向锥齿轮减速器与Y向丝杠传动连接，Z向运动传输机构安装在第一Y向滑块上。

作为改进，所述的Y向运动传输机构还包括设于第一Y向滑轨上方的第二Y向滑轨，第二Y向滑轨与第一Y向滑轨通过两块固定板固定，第二Y向滑轨上设有第二Y向滑块，Z向运动传输机构安装在第一Y向滑块和第二Y向滑块上。

作为改进，所述的Z向运动传输机构包括Z向步进电机和Z向滑轨，Z向滑轨安装在第一Y向滑块和第二Y向滑块上，Z向滑轨上安装有Z向丝杠，Z向丝杠上安装有Z向滑块，Z向步进电机的输出轴与Z向丝杠传动连接，图像传感器安装在Z向滑块上，顶部光源安装在Z向滑轨上。

作为改进，所述的图像传感器为线阵CCD图像传感器或面阵CCD图像传感器。

作为改进，所述的图像传感器的镜头为定心镜头、远心镜头或可变焦镜头。

作为改进，所述的顶部光源和背景光源为条形光源、环形光源或球形光源。

采用以上结构后，本发明与现有技术相比，具有以下的优点：