[发明专利]一种孔垂直度测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种孔垂直度测量装置，其特征在于，包括：

测量单元（1），所述测量单元（1）包括一端开口另一端封闭的筒体（101），所述筒体（101）封闭一端的内壁上设置有图像获取单元（103），所述筒体（101）内设置有小孔板（102），所述小孔板（102）与所述筒体（101）封闭一端端面相互平行，所述小孔板（102）上对应筒体（101）轴线位置处开设有小孔，所述小孔板（102）上朝向所述筒体（101）开口一侧设置有光源（104）；

检测基准件（2），所述检测基准件（2）包括配合部（201）和基准部（202），所述配合部（201）可配合插设到待测孔内，所述基准部（202）端面上设置有至少三个标记点，且标记点之间的间距不相等，所述基准部（202）端面与配合部（201）轴线相互垂直。

2.根据权利要求1所述的孔垂直度测量装置，其特征在于，所述筒体（101）的开口一端设置有若干个接触脚，所述接触脚的下端所在的平面与图像获取单元（103）所处平面相互平行。

3.根据权利要求2所述的孔垂直度测量装置，其特征在于，所述图像获取单元（103）的对角线长度与图像获取单元（103）与小孔板（102）之间的距离比值小于筒体（101）内径与接触脚下端所在平面与小孔板（102）之间的距离比值。

4.根据权利要求1所述的孔垂直度测量装置，其特征在于，所述图像获取单元（103）选用CMOS图像传感器。

5.根据权利要求1所述的孔垂直度测量装置，其特征在于，所述光源（104）包括若干个沿圆周方向均布设置的大功率LED。

6.一种孔垂直度测量方法，其特征在于，采用权利要求1-5任意一项所述的孔垂直度测量装置，包括如下步骤：

S01：获取待测孔的直径；

S02：选取与待测孔直径相互匹配的检测基准件（2）配合插入到待测孔中；

S03：通过图像获取单元（103）获取所述基准部（202）端面上标记点的二维图像，计算三个标记点在图像获取单元（103）的坐标系下的空间坐标，获取三个标记点所在平面的参数；

S04：根据三个标记点所在平面的参数得到待测孔的垂直度。

7.根据权利要求6所述的孔垂直度测量方法，其特征在于，步骤S01中，获取待测孔的直径包括以下步骤：

S11：将所述筒体（101）罩于待测孔上，使待测孔的中心位于筒体（101）中轴线上；

S12：利用所述小孔板（102）上设置的光源（104）进行高强度曝光，拍摄待测孔的二维图像；

S13；提取图像上的圆特征，计算其像素直径，基于小孔成像模型和测量单元（1）的几何尺寸换算为孔径。

8.根据权利要求6所述的孔垂直度测量方法，其特征在于，步骤S03中获取三个标记点所在平面度的参数包括以下步骤：

S31：将所述筒体（101）罩于待测孔和检测基准件（2）上，使待测孔的中心位于所述筒体（101）中心轴线上；

S32：利用所述小孔板（102）上设置的光源（104）进行高强度曝光，拍摄所述基准部（202）的二维图像；

S33：提取所述基准部（202）图像上的标记点特征，计算各标记点的中心坐标；

S34：根据标记点之间的物理距离、标记点成像的像素距离和小孔成像模型，以图像获取单元（103）所在的平面为基准建立图像获取单元（103）坐标系，计算各标记点在图像获取单元（103）坐标系的空间坐标，根据各标记点的空间坐标得到其所在平面的参数。

9.根据权利要求6所述的孔垂直度测量方法，其特征在于，步骤S04中，根据获取的各标记点所在平面的参数，计算平面法线与图像获取单元（103）所在平面法线之间的夹角，得到待测孔的垂直度。