[发明专利]基于机器视觉的梯形丝杠参数自动测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉的梯形丝杠参数自动测量装置及方法，包括图像采集系统、照明系统、图像连续采集与焦/物距调节装置和工件定位装置；图形采集处理系统包括工业相机、镜头和图像处理显示装置；所述的镜头与工业相机相连，工业相机与图像处理显示装置；照明系统为配合镜头使用的平行绿光源及其配套电源；图像连续采集与焦距/物距调节装置包括两套三坐标移动机构，其中一套三坐标移动机构用于安装工业相机和镜头，另外一套三坐标移动机构用于安装照明系统；工件定位装置用于安装工件，其设置两套三坐标移动机构之间。

技术领域

本发明涉及一种基于机器视觉的梯形丝杠参数自动测量装置，属于视觉测量领域。

背景技术

梯形丝杠作为机械设备中一种重要的传动件，主要应用在运行平稳、精密、免维护的精密仪器中。而梯形丝杠的螺距误差及牙型角作为梯形丝杠两个重要的加工参数，其加工精度的好坏，将直接影响设备的性能。梯形丝杠因其自身尺寸的限制，难以实现自动测量，且现有的梯形丝杠测量方法具有一定的局限性；

第一，工业生产中对于梯形丝杠螺距误差的测量大都依赖于线下人工测量，但是这种方法存在着一些不可忽略的问题：(1)人工测量，精度较低；(2)效率低、耗时长，难以实现自动化测量，成本高；(3)容易对测量工件外表造成损伤，导致测量精度降低。

第二，目前采用的检测装置不适用于实际生产工况。《丝杠精度动态检测系统设计及其不确定度分析》(出处：孟兆新,李志伟等.丝杠精度动态检测系统设计及其不确定度分析[J].大连交通大学学报,2010,31(1):1-4.)一文中提到的利用双频激光干涉仪及圆光栅对丝杠精度进行动态检测，但检测环境的温度变化会造成检测元件的测量误差，将直接影响检测的结果。由北京机床研究所研制的激光滚珠丝杠副动态行程测量仪以圆光栅编码器作为测量角的基准，以双频激光干涉仪作为测长基准，但测量时测量头需与工件接触，给工件带来直接损伤，影响测量结果的精度。《机器视觉技术在螺纹检测中的应用》(出处：左建中,刘峰.机器视觉技术在螺纹检测中的应用[J].机械设计与制造，2006,(4)：113-114.)一文中，采用CCD及普通镜头的测量方式，成像质量差、镜头畸变大，测量精度难以达到要求。

第三，目前用于流水线上的测量装置的镜头不单独固定，就导致在采集图像的过程中，除了电子设备导致的无法避免的相机抖动之外，还有因镜头重心不稳带来的抖动，严重影响了所采集图像的质量；且现有装置的对焦及调整物距的机构，操作复杂，对焦不准、定位精度差。

第四，实际工业生产中，大都采用前向光源，不适用于获得工件的几何参数信息。

发明内容

本发明针对现有梯形丝杠参数自动测量装置技术存在的不足，提供一种镜头畸变小、成像清晰，对焦操作便捷准确、支撑机构刚性强、相机抖动小的基于机器视觉的梯形丝杠参数自动测量装置，同时提供该装置的测量方法。

本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提出的基于机器视觉的梯形丝杠参数自动测量装置，包括图像采集系统、照明系统、图像连续采集与焦/物距调节装置和工件定位装置；

所述的图形采集处理系统包括工业相机、镜头和图像处理显示装置；所述的镜头与工业相机相连，工业相机与图像处理显示装置相连；

所述照明系统为配合镜头使用的平行绿光源及其配套电源；

所述图像连续采集与焦距/物距调节装置包括两套三坐标移动机构，其中一套三坐标移动机构用于安装工业相机和镜头，另外一套三坐标移动机构用于安装照明系统；

所述的工件定位装置用于安装工件，其设置两套三坐标移动机构之间。

作为进一步的技术方案，所述工件定位装置包括两个V形块，工件两端设置在两个V形块之间。