[发明专利]激光线标记的长轴类零件图像拼接及弯曲变形检测方法

说明书

本发明公开了一种激光线标记的长轴类零件图像拼接及弯曲变形检测方法。本发明的线激光器发射出均匀的线激光束照射到被测轴类零件圆周柱面上，在朝向被测轴类零件的圆周柱面任一径向位置下沿被测轴类零件轴线方向采集到被测轴类零件的圆周柱面两幅不同轴向位置的图像，两幅图像之间具有重叠区域，采用基于激光标记线位置相关的两孔径拼接方法将两幅图像进行拼接，拼接后的图像进行坐标变换转换到同一坐标系下，获得拼接图像；对所有拼接图像进行处理计算激光标记线和轴线的斜率值，最后根据两个斜率值计算获得弯曲变形误差，完成弯曲变形检测。本发明可实现无明显特征点子柱面的无缝拼接，具有较强的抗干扰能力，成本低，易于实用化。

技术领域

本发明涉及机械零件弯曲变形测量方法，尤其是涉及一种激光线标记的长轴类零件图像拼接及弯曲变形检测方法。

背景技术

轴类分为光滑轴、阶梯轴和异形轴等，已广泛应用于机械工业中的各个领域。而光滑轴是各种轴类零件的基础类型，其弯曲变形测量是表征机械轴类零部件性能的基础。其弯曲变形测量是轴类零件性能测试的重要研究内容之一，通过对轴类零件弯曲变形的精确测量，以保证零部件加工质量的提高。

目前，国内外轴类零件弯曲变形测量的方法主要有接触式测量方法和非接触式测量方法。接触式测量方法以百分表式和多路位移法为典型代表，其存在的不足是在轴类零件弯曲变形测量过程中，测量设备与被测轴类零件之间的摩擦将引入测量误差；另外，在轴类零件弯曲变形测量过程中，测量设备对被测轴类零件表面易造成划痕，因此无法实现对被测零件的无损测量；非接触式测量方法主要分计算机视觉测量法和激光扫描测量法。计算机视觉测量法是利用CCD采集被测目标的图像，然后采用各种图像处理技术和模式识别技术对被测目标进行弯曲变形检测。该方法受CCD视场限制，无法实现大尺寸轴类零件测量。激光扫描测量法能实现大轴弯曲远距离非接触测量，测量精度达±5μm。但该方法在测量过程中测点少，限制了测量精度的提高。

发明内容

针对机械零件性能测试等技术领域需要高精度的长轴类零件弯曲变形测量，本发明的目的在于提供了一种激光线标记的长轴类零件图像拼接及弯曲变形检测方法。本发明采用了激光直线作为拼接标记实现无明显特征点子柱面的无缝拼接和轴类零件弯曲变形高精度测量，是一种非接触式的长轴类零件弯曲变形测量方法，解决了现有方法难以实现无明显特征点图像的拼接和测量尺寸受限等问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案步骤如下：

1)线激光器发射出均匀的线激光束照射到被测轴类零件圆周柱面上，获得一条平行于被测轴类零件轴线方向并且长度和被测轴类零件沿轴线方向长度相同的激光标记线，所述激光标记线作为被测长轴类零件外轮廓的参考基准线；

2)测量前先调整CCD相机的位置，使得激光标记线位于采集图像的中间位置并尽可能水平，即尽可能使得激光标记线平行于采集图像的横向方向；

3)通过CCD相机在朝向被测轴类零件的圆周柱面任一径向位置下，沿被测轴类零件轴线方向采集到被测轴类零件的圆周柱面两幅不同轴向位置的图像，两幅图像之间具有至少1/6的重叠图像区域；

4)将获得的两幅图像分别进行数字图像预处理，然后采用基于激光标记线位置相关的两孔径拼接方法将两幅图像进行拼接，获得拼接图像；

5)重复步骤3)和4)，并同时被测轴类零件绕自身中心轴旋转10^°，再用CCD相机采集被测轴类零件的圆周柱面；

6)对步骤5)获得的所有拼接图像进行处理，获得被测轴类零件的圆周柱面的测量点，经坐标变换转换到同一坐标系下，利用测量点拟合直线分别计算激光标记线和被测零件轴线的斜率值，最后根据两斜率值计算获得弯曲变形误差，完成弯曲变形检测。