[发明专利]一种伺服进给运动动态性能视觉检测方法

说明书

一种伺服进给运动动态性能视觉检测方法，将高速相机安装在伺服进给运动部件运动范围的上方，对高速相机进行标定，获取高速相机的内外部参数；对图像中的每一帧图像进行滤波去噪，提取几何标志图形，计算几何标志图形的中心像素坐标；根据高速相机的内外部参数将几何标志图形的中心像素坐标转为伺服进给运动部件的实际位置，得到时间‑位移关系曲线，完成伺服进给运动部件的动态性能视觉检测。本发明通过采用高速相机对伺服进给运动信息进行采集，得到该运动部件的运动性能，能够为包含伺服运动的装备调试安装、性能分析、参数优化提供了一种状态监测手段。本发明中的部件结构简单，易于实现，成本低。

技术领域

本发明属于工业设备伺服进给运动动态性能检测与分析诊断领域，涉及一种伺服进给运动动态性能视觉检测方法。

背景技术

伺服进给运动是机床、激光加工等各种制造装备与精密检测设备中最为重要的运动实现形式，在装备制造调试初期，需要对各个运动方向的运动动态性能进行调试与改进，以及在装备的长期使用中，由于负载、环境等各方面原因会使装备在精度、效率等性能上有所下降。在这种背景下，对制造装备伺服进给运动动态性能进行检测，并根据检测结果对伺服运动参数调整与优化变得尤为重要。

基于激光干涉仪、激光尺等传统的检测分析方法能够实现对这种伺服进给运动位置的获取，但这些方法也存在着一些明显的弊端。广泛使用的激光干涉仪存在明显的不足：准备与安装过程繁琐，价格昂贵，最为重要的是激光干涉仪通常用于定位精度、重复定位精度等方面的检测，而对于伺服进给运动动态性能的检测往往难以实现。激光尺能够实现伺服运动动态性能的检测，但其准备与安装过程同样繁琐，价格更为昂贵，并没有得到较多的使用。光栅尺能够用于静态与动态运动性能的检测，但半闭环伺服运动系统上并没有光栅尺这样的测量反馈装置，从而不能实现对设备的运动性能进行检测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种伺服进给系统运动特性检测方法，根据该方法的结果可以对系统参数进行调优，从而实现对系统性能的优化。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种伺服进给运动动态性能视觉检测方法，包括以下步骤：

(1)将高速相机安装在伺服进给运动部件运动范围的上方，并使高速相机和伺服进给运动部件的运动方向平行；

(2)对高速相机进行标定，获取高速相机的内外部参数；

(3)将几何标志图形贴在伺服进给运动部件上，并使几何标志图形始终在高速相机的视场范围内，然后使用高速相机续采集伺服进给运动部件动态运动过程的图像；

(4)对步骤(3)采集的图像中的每一帧图像进行滤波去噪，提取几何标志图形，计算几何标志图形的中心像素坐标；根据步骤(2)中高速相机的内外部参数将几何标志图形的中心像素坐标转为伺服进给运动部件的实际位置；

(5)根据步骤(4)中获取的伺服进给运动部件的实际位置，得出时间-位移离散关系，并采用插值法完成数据拟合，得到时间-位移关系曲线，完成伺服进给运动部件的动态性能视觉检测。

本发明进一步的改进在于，采用两个分布于高速相机两侧的条形光源对伺服进给运动部件进行打光。

本发明进一步的改进在于，高速相机设置在伺服进给运动部件运动范围的中心位置的正上方。

本发明进一步的改进在于，采用水平仪、千分表使高速相机和伺服进给运动部件运动方向保持平行。

本发明进一步的改进在于，采用标定板对高速相机进行标定，获取高速相机的内外部参数。

本发明进一步的改进在于，插值法是线性插值或多项式插值。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：