[发明专利]一种多轴视觉测量装置中夹具角向零位找正方法

说明书

本发明属于机器视觉与视觉测量技术领域，特别涉及一种多轴视觉测量装置中夹具角向零位找正方法。所述找正方法包括：将角向定位靶标插入到夹具上的角向零位孔中，将工业摄像头和回转台调整为初始状态；将平行照明光源放置在工业摄像头的对侧位置，使角向定位靶标处于背向照明可采集状态，采集所述角向定位靶标的背向照明图像；对所述背向照明图像进行提取处理，提取出所述背向照明图像中的靶标区域中心线和图像中心线。本发明通过工业摄像头和角向定位靶标，能够确定出夹具角向零位孔的中心在回转台上的角度位置，解决了多轴视觉测量装置中的夹具角向零位找正难题，具有很大的创新价值和实用意义，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于机器视觉与视觉测量技术领域，特别涉及一种多轴视觉测量装置中夹具角向零位找正方法。

背景技术

在航空、航天、船舶和汽车等众多工业领域中，回转体零件在各类零件中占有很大比重，大多都为工业设备或机械装备中的关键组成部分，发挥着不可替代的作用。在使用过程中，其形位误差和制造精度会对整个零件的装配和使用性能产生重要影响，不仅会影响到接触表面的配合性质，还会影响到旋转部件的振动、噪声、回转精度和疲劳寿命等。因此，在回转体零件的加工现场，迫切需要实现对其关键几何特征的高精高效检测与评定，以保证此类零件的制造精度。

然而，回转体零件普遍具有变批量、几何元素多、轮廓形状复杂和精度要求高等特点，因而对相应的测量手段和设备提出了很大挑战和很高要求。近年来，随着测量技术及其它相关学科的发展，视觉测量作为一种非接触式的测量手段和方法，可以解决传统测量手段难以或无法解决的多种问题，已经广泛应用于现代工业的各个领域。视觉测量源于计算机视觉技术，是以工业摄像头、照明光源和图像采集卡等为基础的新型测量技术。具体说来，视觉测量是将计算机视觉应用于几何尺寸的测量和定位，把图像作为获取信息的手段，具有成本低、操作简便、机动灵活、实时性强和信息丰富等优点。

将工业摄像头与三维运动平台相结合，应用三维运动平台作为工业摄像头的移动载体，通过三个直线轴的移动来实现工业摄像头的运动轨迹，可以进一步拓展视觉测量技术的应用范围。另外，针对回转体零件的结构特点，单一方位的成像系统只能完成某一部分测量数据的获取，而要获取全部的测量数据，就需要在三个直线轴的基础上增加一个回转轴(第四轴)，即回转台，从而形成新型的多轴视觉测量装置。

通过回转台的配合来实现被测物体的不同方位的测量，以获得完整的测量数据，并提高测量效率。在实际应用中，回转体零件上的某些孔、台等几何特征均有较高的角向分布精度要求，需要准确确定出这些几何特征的实际角向位置。这就需要对回转体零件或者夹具的角向零位进行找正，以确定回转体零件或者夹具的角向定位特征在多轴视觉测量装置中的角度位置，这样才能最终获取到被测几何特征的实际角向分布信息。目前，由于多轴视觉测量装置的前端传感器为工业摄像头，与常规的接触式三维测头显著不同，因而对于此种设备环境下的回转体零件或者夹具的角向零位找正难题，尚无有效且可靠的解决方法。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种多轴视觉测量装置中的夹具角向零位找正方法，所述找正方法包括：

步骤S1：将角向定位靶标插入到夹具上的角向零位孔中，将工业摄像头和回转台调整为初始状态；

步骤S2：将平行照明光源放置在工业摄像头的对侧位置，使角向定位靶标处于背向照明可采集状态，采集所述角向定位靶标的背向照明图像；

步骤S3：对所述背向照明图像进行提取处理，提取出所述背向照明图像中的靶标区域中心线和图像中心线，并计算出靶标区域中心线和图像中心线间的物理距离；

步骤S4：根据中心偏角计算公式，计算得到角向定位靶标的中心偏角θ；

步骤S5：将回转台转动角度θ；

步骤S6：重复步骤S2-步骤S5，直至中心偏角θ在角度定位精度范围内，记录此时回转台的角度位置值θ₀，完成夹具的角向零位找正。