[发明专利]一种用于导管法兰端面视觉检测的柔性测量工装及其标定方法

说明书

本发明公开了一种用于导管法兰端面视觉检测的柔性测量工装及其标定方法。测量工装由用于法兰上圆孔周向定位的滑块、圆凸台螺母、卡爪、丝盘、转轴、把手、轴承、顶盖、底座组成。测量工装底部有一定数量的视觉标记点，它们分别布置在底座和滑块上。该柔性测量工装可以通过旋转把手调节卡爪的伸缩，因而可以适配不同口径的法兰端面。对标记点标定后，会建立一个在真实尺度下的测量工装坐标系，该坐标系可以表征法兰端面的法向量、中心点位置以及法兰上圆孔的周向位置。通过识别并三维重建测量工装端面的标记点而不是管件端面本身，可以有效提高导管法兰端面的检测精度。

技术领域

本发明涉及机器视觉检测领域，特别是涉及一种用于导管法兰端面视觉检测的柔性测量工装及其标定方法。

背景技术

导管在各行各业中有着广泛的应用，其加工质量直接影响产品的性能和可靠性。目前，工程中的导管通常由数控弯管机加工而成。由于弯曲回弹、塑性延伸以及焊接变形的影响，致使导管与理论数模要求之间会存在一定误差。为了确保导管能够正确安装，减少装配应力的出现，需要严格控制导管端面的法向、中心点位置、法兰上圆孔的周向位置等参数。

目前，对于工业导管的检测主要使用靠模法、三坐标测量法以及激光扫描的测量方法。靠模法需要针对不同形状的导管制造相应的检验模具，无法精确量化测量导管端点的位置以及端点之间的距离。用于导管测量的三坐标测量机使用活动桥上的探针来测量导管，活动桥的行程限制了测量的距离，对于复杂的长管不适用，测量效率也相对较低。而导管专用的激光扫描测量机则是利用机械臂末端的激光叉形测头来测量自由形状弯管、具有连续转弯的弯管几何参数，但是只适合无分支导管的管段长度、折弯半径等参数的测量，无法实现导管法兰端面位置、法向以及法兰孔周向分布位置的测量。因此，需要一种新的技术方案以解决上述问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种用于导管法兰端面视觉检测的柔性测量工装，利用该测量工装实现导管端面的法向、中心点位置以及法兰上圆孔周向位置的定位。

本发明同时提供了使用上述柔性测量工装对导管端面尺寸数据的标定方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明可采用以下技术方案。

一种用于导管法兰端面视觉检测的柔性测量工装，包括顶盖、与顶盖配合的底座，顶盖具有盖面，而底座具有与盖面向背的背面、顶盖盖面上设有卡爪；底座上设有用于法兰上圆孔周向定位的滑块，包括上滑块和下滑块的连接，滑块两侧面分别包容在顶盖和底座中的导槽内；底座与下滑块背对盖板的一面上设有若干随机放置的标记点，标记点包括编码点与非编码点，经标定后可获得一个测量工装坐标系，其X轴正向为滑块移动方向，与导管夹紧后即为法兰上其中一个圆孔的周向位置，根据这个周向位置便可确定法兰的周向安装精度；坐标Z轴正向为测量工装底座平面的法向，与导管夹紧后即可确定法兰端面的法向；坐标XY平面为测量工装顶盖的上平面，与导管夹紧后即为法兰端面，由于本发明的测量工装的自定心结构，因此原点O即为法兰端面的中心。

进一步的，所述顶盖内设置三爪联动卡盘，所述卡爪为三爪联动卡盘包含的卡爪；三爪联动卡盘还包括圆凸台螺母、卡爪、设置有平面螺纹的丝盘、转轴、把手、轴承；卡爪两侧面包容在顶盖中的导槽内，该导槽由顶盖中心内向外延伸，卡爪沿该导轨向内或向外直线移动，卡爪的下方为多个卡脚，卡脚伸到丝盘的螺旋槽内；丝盘中心为一正方形槽，与转轴的正方形花键配合。

进一步的，上滑块前方有一螺纹孔，螺钉拧紧在螺纹孔中，螺钉与圆凸台螺母配合。

进一步的，丝盘上有三条周向位置相隔120°形状完全相同的螺旋槽。

进一步的，丝盘上的螺旋槽的螺旋线任意一点处的法线与到圆心连线的夹角不得大于丝盘的材料与卡爪的材料之间的自锁角。

进一步的，用于夹持工件的卡爪的下方为多个由两圆弧线包围的卡脚，卡脚靠近圆心一侧圆弧的半径应比螺旋槽的螺旋线上任意一点的等效半径大，卡脚远离圆心一侧圆弧的半径应比螺旋槽的螺旋线上任意一点的等效半径小。