[发明专利]一种大尺寸圆柱类零件素线直线度误差检测装置及方法

权利要求书

1.一种大尺寸圆柱类零件素线直线度误差检测装置，其特征在于，包括分别用于设置在被测圆柱两端的压线装置、拉线装置，所述压线装置与拉线装置之间连接钢丝绳(2)，所述压线装置用于夹持钢丝绳(2)的一端，所述拉线装置用于将钢丝绳(2)拉直；

还包括振镜、激光器、相机、计算模块；所述激光器用于发出线结构光线；所述振镜用于将激光器发出的光线反射至被测圆柱表面；所述相机用于采集被测圆柱的图像数据；所述计算模块用于接收与处理相机采集的数据。

2.根据权利要求1所述的一种大尺寸圆柱类零件素线直线度误差检测装置，其特征在于，所述压线装置包括第一拱形支撑(1)、固定在第一拱形支撑(1)上的夹线器(3)和第一水平仪(4)，所述夹线器(3)用于钢丝绳(2)一端的固定夹紧。

3.根据权利要求1所述的一种大尺寸圆柱类零件素线直线度误差检测装置，其特征在于，所述拉线装置包括第二拱形支撑(6)、固定在第二拱形支撑(6)上的直角支架(7)和第二水平仪(5)，所述直角支架(7)上设置U型轴承(8)，所述钢丝绳(2)的一端绕过U型轴承(8)后连接砝码(9)。

4.根据权利要求1所述的一种大尺寸圆柱类零件素线直线度误差检测装置，其特征在于，所述振镜为单轴振镜(10)，所述激光器为线激光器(11)，所述相机为CCD相机(12)，所述计算模块为计算机(13)。

5.一种大尺寸圆柱类零件素线直线度误差检测方法，其特征在于，包括：

S1、将压线装置及拉线装置分别安装在被测圆柱面两端，将钢丝绳(2)一端用压线装置固定，另一端通过拉线装置拉直绷紧，并调整钢丝绳(2)与被测圆柱表面素线平行；启动激光器；

S2、利用相机获取不同扫描截面上的钢丝绳(2)及被测圆柱表面在世界坐标系中的三维点云，计算模块分离提取钢丝绳(2)上特征点，通过空间直线最小二乘拟合获取其所在直线的方向向量n₁(i₁,j₁,k₁)；分离提取圆柱表面三维点云，根据三维空间圆柱面方程，先通过随机采样一致性算法剔除异常点，并获得圆柱面方程的初始解，然后建立空间圆柱面的误差函数，根据圆柱面方程的初始解，并采用Levenberg-Marquardt方法计算出圆柱面特征参数的最优解，所述最优解包括轴线方向向量v(l,m,n)、圆柱轴线基点坐标Q(a,b,c)和圆柱半径R；

S3、由钢丝绳上三维特征点与圆柱轴线基点Q(a,b,c)确立投影平面A，通过平面最小二乘拟合获取其方程及法向量n₂(i₂,j₂,k₂)，计算每个扫描截面上的圆柱表面各点到该平面的距离，将距离最小的点提取出来作为圆柱素线上的特征点P_i(X_i,Y_i,Z_i)；

S4、以钢丝绳上第一个特征点P₀(X₀,Y₀,Z₀)为原点O，钢丝绳所在直线方向向量n₁(i₁,j₁,k₁)为X轴，以上述投影平面A的法线方向n₂(i₂,j₂,k₂)为Y轴建立测量坐标系O-XYZ，则Z轴方向向量为将圆柱素线上的特征点P_i投影到XOZ平面上，投影点为P_i’，并计算其在测量坐标系下的三维坐标：

S5、根据直线度误差检测标准对获得的投影点P_i’的坐标进行处理，计算出该素线的直线度误差；转动工件，测量并计算被测圆柱体若干条素线的直线度误差，将最大的误差值作为被测零件最终的直线度误差值。

6.根据权利要求5所述的一种大尺寸圆柱类零件素线直线度误差检测方法，其特征在于，压线装置及拉线装置分别安装在被测圆柱面两端的艾利点。