[发明专利]一种用于非接触式测量孔的在线检测装置及其使用方法

权利要求书

1.一种用于非接触式测量孔的在线检测装置的使用方法，其特征在于，所述在线检测装置包括夹具（1）、相机（2）、卡环（3）、支架（4）、联接杆（5）、激光发生器（6）、光照补偿器（7）；相机上端（2.1）固定在夹具（1）上，相机下端（2.5）依次连接卡环（3）、支架（4）和光照补偿器（7）；联接杆（5）的一端与支架（4）固定，联接杆（5）的另一端与激光发生器（6）固定；所述在线检测装置的使用方法如下：

步骤一、将在线检测装置的夹具柄部（1.1）安装在刀柄（11）上，刀柄（11）与机床主轴连接，保证相机（2）、夹具柄部（1.1）、机床主轴三者同轴；

步骤二、将制有标准孔的样件（12）置于工作台上，使主轴轴线与样件（12）中孔的轴线重合，光照补偿器（7）向样件（12）上表面发射强光，激光发生器（6）发射激光且在样件（12）上表面形成光斑；

步骤三、保持主轴X、Y坐标不变，在竖直方向上移动主轴或工作台，依次使孔口上表面移动至N个位置，在此N个位置对装置进行拍照标定，相机拍摄的每张照片均包含孔、第一光斑、第二光斑、第三光斑、第四光斑，使用最小二乘法对这N个位置采集到的参数进行线性拟合，并分别获得如下关系式：

孔口上表面Z坐标、光斑至照片坐标系原点距离L之间的关系式；

孔的直径误差补偿值△D与孔口上表面Z坐标之间的关系式；

孔心X坐标误差补偿值△X与孔口上表面Z坐标之间的关系式；

孔心Y坐标误差补偿值△Y与孔口上表面Z坐标之间的关系式；

步骤四：移动主轴使相机（2）依次运动至样件（12）所有孔的正上方进行拍照，结合图像识别技术和步骤三获得的各个误差补偿公式求解孔参数。

2.根据权利要求1所述的一种用于非接触式测量孔的在线检测装置的使用方法，其特征在于，所述相机（2）配备远心镜头。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于非接触式测量孔的在线检测装置的使用方法，其特征在于，相机下端（2.5）的外表面制有外螺纹M1，卡环（3）和光照补偿器（7）的内壁制有内螺纹M2，M1和M2具有相同的螺纹规格。

4.根据权利要求1所述的一种用于非接触式测量孔的在线检测装置的使用方法，其特征在于，所述支架（4）上均匀布置了若干套激光发生器（6）和联接杆（5）。

5.根据权利要求1所述的一种用于非接触式测量孔的在线检测装置的使用方法，其特征在于，所述夹具包括夹具凹槽和夹具柄部，夹具柄部与刀柄（11）连接，刀柄（11）与机床主轴连接，夹具凹槽与相机上端形成过盈配合并通过螺钉固定连接在一起。

6.根据权利要求1所述的一种用于非接触式测量孔的在线检测装置的使用方法，其特征在于，所述激光发生器（6）的轴线与联接杆（5）的轴线成45°夹角。

7.根据权利要求1所述的一种用于非接触式测量孔的在线检测装置的使用方法，其特征在于，所述卡环（3）、支架（4）、联接杆（5）的材料为工程塑料。

8.根据权利要求1所述的一种用于非接触式测量孔的在线检测装置的使用方法，其特征在于，步骤四中，孔参数的求解过程包括：

由光斑至照片坐标系原点距离L求解孔口上表面Z坐标；

由若干个光斑拟合平面的法向量求解孔轴线的方向向量；

由图像识别得到的孔径结果值、孔径误差补偿值求解孔径实测值；

由图像识别得到的孔心X坐标结果值、孔心X坐标误差补偿值求解孔心X坐标实测值；

由图像识别得到的孔心Y坐标结果值、孔心Y坐标误差补偿值求解孔心Y坐标实测值。