[发明专利]一种用于车床的回转体零件在线测量系统及方法

权利要求书

1.一种用于车床的回转体零件在线测量方法，其特征在于，基于用于车床的回转体零件在线测量系统，所述用于车床的回转体零件在线测量系统包括数据采集与处理器(7)、用于获取加工过程中待测车床中刀具的位置图像信息的光学传感器(4)、用于标定待加工零件轴线位置的激光发射器(5)、用于定位车床上的刀架(2)的标定球(3)；

所述光学传感器(4)固定于待测机床的正上方，激光发射器(5)固定于待测车床的车床尾座(6)上，测量时，激光发射器(5)发射的激光与待加工零件的轴线及待测机床中卡盘(1)的轴线在同一条直线上，标定球(3)固定于待测机床中刀架(2)的回转轴线上；

所述光学传感器(4)的输出端与数据采集与处理器(7)的输入端相连接；

还包括警报灯(9)，警报灯(9)的控制端与数据采集与处理器(7)的输出端相连接；

包括以下步骤：

1)标定光学传感器(4)，再通过车床对待加工零件进行加工，光学传感器(4)实时获取刀具的位置图像信息，并将所述刀具的位置图像信息转发至数据采集与处理器(7)中；

2)数据采集与处理器(7)获取刀具的位置图像信息，并从所述刀具的位置图像信息中提取出标定球(3)球心的像素坐标，然后根据光学传感器(4)标定的结果将标定球(3)球心的像素坐标转换为刀具刀尖处的物理坐标，并利用插值算法获取刀具的连续运动路径，然后根据刀具的连续运动路径恢复出加工过程中待加工零件的尺寸，并显示待加工零件当前的图形；

步骤1)中标定光学传感器(4)的具体步骤为：

21)将刀具的刀尖移动至工作坐标系原点，所述工作坐标系原点是指待加工件的端面与其轴线的交点；

22)以待加工零件的坐标系原点为起点，按逆时针方向将待加工零件分别移动至边长为200mm的正方形框上的12个点处，所述12个点在工件坐标系中坐标为(X_w(i),Y_w(i))，i＝1,2,3…，11,12，其中，所述12个点包括正方形框中4条边上的8个三等分点和4个角点；

23)光学传感器(4)采集刀具移动到步骤22)中的12点处的位置图像信息，并将所述12个点处的位置图像信息的数据转发至数据采集与处理器(7)中；

24)数据采集与处理器(7)从所述12个点处的位置图像信息中提取出标定球(3)球心在图像坐标系中的像素坐标(X_c(i),Y_c(i))；

25)根据12个点处标定球(3)球心在工件坐标系中的坐标(X_w(i),Y_w(i))与标定球(3)球心在图像坐标系中的像素坐标(X_c(i),Y_c(i))的对应关系计算得到光学传感器(4)的标定参数、以及图像像素点与物理空间点的坐标转换关系。

2.根据权利要求1所述的用于车床的回转体零件在线测量方法，其特征在于，步骤2)还包括：加工完成后，数据采集与处理器(7)判断待加工零件的尺寸相对于预设尺寸的误差是否在预设的范围内，当待加工零件的尺寸相对于预设尺寸的误差不在预设的范围内时，则控制警报灯(9)变亮。

3.根据权利要求1所述的用于车床的回转体零件在线测量方法，其特征在于，还包括用于对待加工零件起照明作用的照明灯(8)。

4.根据权利要求1所述的用于车床的回转体零件在线测量方法，其特征在于，所述光学传感器(4)为CCD光学传感器。

5.根据权利要求1所述的用于车床的回转体零件在线测量方法，其特征在于，所述标定球(3)的直径为10mm。