[发明专利]一种静电附着标准球的三维几何视觉测量机及测量方法

说明书

本发明属于机械几何测量领域，涉及一种静电附着标准球的三维几何视觉测量机及测量方法。所述的装置包括升降机构、工作转台、相机阵装置和伞状容器；工作转台为十字架结构，十字架结构的四端分别依次设有装卸工位、着球工位、测量工位和脱球工位，且四个工位距离十字架结构中心均为R；装卸工位、着球工位、测量工位和脱球工位上分别固定升降机构；在装卸工位进行工件的装卸，着球工位实现工件上附着标准小球，测量工位由相机阵视觉测量附着在工件上的标准小球，脱球工位实现将工件上的标准小球进行回收；本发明采用了平面连杆机构，实现最高扫描速度达10m/s；在基准建立上，采用粗测量激光传感器，实现无人参与的自动高速基准建立。

技术领域

本发明属于机械几何测量领域，涉及一种静电附着标准球的三维几何视觉测量机及测量方法。

背景技术

随着技术进步，产品形状越来越复杂、尺寸精度越来越高，传统的产品的检测方法已越来越难以满足生产的需要。以航空叶片为例，它是航空发动机的核心部件，其叶身是典型的弱刚度空间旋钮曲面，形状、尺寸精度要求越来越高，三坐标检测已经成为叶片制造过程中不能缺少的工序。虽然理论上叶片的加工已经实现了100％的数控加工，可以由抽检实现产品的质量控制，而实际上由于毛坯、机床、夹具、刀具等工艺系统存在很多不稳定不确定因素，数控加工产品的一致性稳定性还远远没有达到产品的精度要求，需要通过测量进行及时的反馈调整。要保证产品质量100％合格，目前还需较高的抽检比例，另外数控加工后还有其它工序，如抛磨、钎焊、喷丸等，成品检验比例也较高，复检率达到3，即每个特征参数都检查了3次，整个检测时间超过产品的加工时间，严重制约了产品生产效率。迫切需要新的高效检测方法。现有的测量技术主要是三坐标机械接触式测量，采用打点方式建立坐标系，采用基于特征的编程方式进行编程，编程困难、测量效率低，编制一个复杂叶片测量程序需要1周，测量一个250mm长的叶片需要60分钟。

目前已知的可以商用的速度最快的检测方法是基于结构光条纹视觉检测和激光三角法测量。其检测速度快，每秒可以采集处理成千上万个数据点。但其存在一个最大的局限就由于其基于图像，不同环境光线、不同材料反光特性都会造成测量误差。

本发明克服视觉测量受被测对象反光特性影响的缺陷，通过引入中间标准小球，构造标准光环境，实现快速高精度的复杂产品测量。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术中存在的上述不足，提供一种静电附着标准球的三维几何视觉测量机及测量方法。

按照本发明提供的技术方案，通过静电着附高精度标准小球，然后工业相机视觉检测标准小球，在标准环境光下进而实现对被测对象的三维几何测量。通过标准小球作为中间介质，有效避免了被测对象反光特性对检测精度的影响，提高了检测精度。

本发明的技术方案如下：

一种静电附着标准球的三维几何视觉测量机，包括包括升降机构、工作转台25、相机阵装置和伞状容器7；工作转台25为十字架结构，十字架结构的四端分别依次设有装卸工位1、着球工位2、测量工位3和脱球工位4，且四个工位距离十字架结构中心均为R；装卸工位1、着球工位2、测量工位3和脱球工位4上分别固定升降机构；装卸工位1实现工件8的装卸，着球工位2实现工件8上附着标准小球，测量工位3由相机阵视觉测量附着在工件8上的标准小球，脱球工位4实现将工件8上的标准小球进行回收。

所述的升降机构包括升降传动齿16、丝杠螺母17、丝杠18、夹具29、滑座44和导杆45；所述滑座44为中心设有孔的圆柱结构，滑座44通过导杆45与工作转台25滑动连接，滑座44沿导杆45上下滑动；滑座44中心孔通过轴承与丝杠18连接；丝杠18上端外套丝杠螺母17，丝杠螺母17外部与升降传动齿轮16固连，丝杠18下端穿过滑座44，并固定夹具29，夹具29下端固定有工件8；四个升降传动齿轮16分别通过升降轴座15固定在工作转台25上表面的四个工位处，升降传动齿轮16的下端通过齿轮轴轴承14穿过工作转台25，实现丝杠18穿过工作转台25向下探入标准小球5中。