CN103759674A - 一种用于内圆锥的圆锥度测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于内圆锥的圆锥度测量装置及方法，包括向内圆锥表面发射线激光的线激光器，所述线激光在内圆锥表面形成激光图形，该激光图形由图像传感器获取，并将激光图形发送至中心处理器，按照弦长公式和圆锥度公式进行图像处理。本发明在于利用机器视觉实现一种测量方法，可以快速测量被测工件内圆锥度，提高检测的效率和准确性，将原本只能抽检的被测要素，实现快速全检。以达到取代实物检具，提高产品质量，降低劳动强度，提高客户满意度的目的。

Description

一种用于内圆锥的圆锥度测量装置及方法

技术领域

本发明涉及一种用于内圆锥的圆锥度测量装置及方法，属于测量装置领域。

背景技术

目前，制造业的发展日新月异，给零件生产厂商的质量提出了更高的要求，特别是关键性的尺寸，更需要全数检查，以保证产品的可靠性，通常的做法是利用实物检具或者检查设备进行人工全检，这样的检查手段通常十分耗费时间，而且由于不同员工的操作会造成较大的操作误差，无法保证检查的准确和快速。

发明内容

发明目的：本发明提出一种用于内圆锥的圆锥度测量装置及方法，快速测量被测工件内圆锥度，提高检测的效率和准确性。

技术方案：本发明采用的技术方案为一种用于内圆锥的圆锥度测量方法，包括以下步骤：

1）校正线激光器和图像传感器的位置，得到线激光器所发射的线激光与内圆锥中心轴的距离W；

2）由线激光器发射线激光在内圆锥的内表面形成激光图形，该激光图形与内圆锥由图像传感器获取并传输至中心处理器；

3）所述激光图形在中心处理器内作图像处理，首先根据激光图像获得圆锥上底面弦长L₂，由弦长L₂和所述距离W计算出上底面半径R₂；

4）在给定的高度h处，根据所述激光图像获得该高度h处的弦长L，由弦长L和所述距离W计算出该高度h处的半径R；

5）根据所计算出的上底面半径R₂、高度h处的半径R，按照下列公式计算出tanθ：

R＝R₂-htanθ

其中θ为圆锥角的一半，则圆锥度为2tanθ。

作为本发明的一种改进，重复所述步骤4）和5）至少两次，对多次所得内圆锥度求平均后得到更为精确的圆锥度。

作为本发明的另一种改进，所述步骤3）中根据下式计算出上底面半径R₂：

$L_2=\sqrt{R_2^2-W^2}$

作为本发明的又一种改进，所述步骤4）中根据下式计算出所述高度h处的半径R：

$L=\sqrt{R^2-W^2}$

本发明提出一种用于内圆锥的圆锥度测量设备，包括向内圆锥表面发射线激光的线激光器，所述线激光在内圆锥表面形成激光图形，该激光图形由图像传感器获取，并将激光图形发送至中心处理器进行图像处理。

作为本发明的一种改进，该设备还包括容纳所述线激光器和图像传感器的外壳，所述外壳设有开口部，该开口部与线激光器相对应。

有益效果：本发明在于利用机器视觉实现一种测量方法，可以快速测量被测工件内圆锥度，提高检测的效率和准确性，将原本只能抽检的被测要素，实现快速全检。以达到取代实物检具，提高产品质量，降低劳动强度，提高客户满意度的目的。

附图说明

图1为本发明一种用于内圆锥的圆锥度测量设备的结构示意图；

图2为本发明一种应用于所述用于内圆锥的圆锥度测量设备的内圆锥度测量方法中弦长计算示意图；

图3为本发明一种应用于所述用于内圆锥的圆锥度测量设备的内圆锥度测量方法中圆锥度计算示意图；

图4为本发明一种应用于所述用于内圆锥的圆锥度测量设备的内圆锥度测量方法中激光图形抛物线方程计算示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1所示，本发明所提出的用于内圆锥的圆锥度测量设备，具有一长方体形状的外壳6。所述外壳6朝上的一面设有开口部7，开口部7内设有挡板8以便于放置内圆锥工件1。

所述外壳6内容纳有线激光器3和图像传感器4。当内圆锥工件1放置在所述开口部7内时，其内圆锥朝向线激光器3的发射端口，因此线激光器3所发射的线激光能够照射在内圆锥表面形成线状图形。

线激光在内圆锥表面形成一个没有底边的抛物线状的激光图形，该激光图形与内圆锥的高平行。图像传感器4与线激光器3成一锐角放置，其能够获取所述三角形的激光图形，并将该激光图形发送至与外壳6相邻的中心处理器5。在中心处理器5中按照下述一种用于内圆锥的圆锥度测量方法中第二至五步进行图像处理。所述中心处理器5可以是任何一种通用的嵌入式处理器，例如ARM、单片机。

一种用于内圆锥的圆锥度测量方法，包括以下步骤：

首先将标准件安装在开口部7，并调整校正线激光器3和图像传感器4的位置，同时得到线激光器3所发射的线激光与内圆锥中心轴的距离W。

第二步，由线激光器发射线激光在内圆锥的内表面形成激光图形，该激光图形为没有底边的抛物线，并与内圆锥的高平行。所述激光图形由图像传感器获取并传输至中心处理器。

第三步，所述激光图形在中心处理器内作图像处理，首先根据激光图像获得圆锥上底面弦长L₂，由弦长L₂和已知的所述距离W根据下式计算出上底面半径R₂：

$L_2=\sqrt{R_2^2-W^2}$

第四步，如图2按照同样的方法，在给定的高度h处，根据所述激光图像获得该高度h处的弦长L，由弦长L和所述距离W根据下式计算出所述高度h处的半径R：

$L=\sqrt{R^2-W^2}$

第五步，如图3所示，最后根据所计算出的上底面半径R₂、高度h处的半径R，按照下列公式计算出tanθ：

R＝R₂-htanθ

其中θ为圆锥角的一半，则圆锥度为2tanθ。同时如图4所示，也得出了所述激光图形的抛物线方程：

x²＝(R₂-yTanθ)²-W²

上式中x坐标轴为圆台上底面与线激光所在平面的相交直线，y坐标轴为与圆台中心轴平行的直线。

Claims (6)

1.一种用于内圆锥的圆锥度测量方法，其特征在于，包括以下步骤： 

1）校正线激光器和图像传感器的位置，得到线激光器所发射的线激光与内圆锥中心轴的距离W； 

2）由线激光器发射线激光在内圆锥的表面形成激光图形，该激光图形与内圆锥由图像传感器获取并传输至中心处理器； 

3）所述激光图形在中心处理器内作图像处理，首先根据激光图像获得圆锥上底面弦长L₂，由弦长L₂和所述距离W计算出上底面半径R₂； 

4）在给定的高度h处，根据所述激光图像获得该高度h处的弦长L，由弦长L和所述距离W计算出该高度h处的半径R； 

5）根据所计算出的上底面半径R₂、高度h处的半径R，按照下列公式计算出tanθ： 

R＝R₂-htanθ 

其中θ为圆锥角的一半，则圆锥度为2tanθ。 

2.根据权利要求1所述的用于内圆锥的圆锥度测量方法，其特征在于，重复所述步骤4）和5）至少两次，对多次所得内圆锥度求平均后得到更为精确的圆锥度。 

3.根据权利要求1所述的用于内圆锥的圆锥度测量方法，其特征在于，所述步骤3）中根据下式计算出上底面半径R₂： 

。

4.根据权利要求1所述的用于内圆锥的圆锥度测量方法，其特征在于，所述步骤4）中根据下式计算出所述高度h处的半径R： 

。

5.一种用于内圆锥的圆锥度测量设备，其特征在于，包括向内圆锥表面发射线激光的线激光器，所述线激光在内圆锥表面形成激光图形，该激光图形由图像传感器获取，并将激光图形发送至中心处理器进行图像处理。 

6.根据权利要求5所述的用于内圆锥的圆锥度测量设备，其特征在于，还包括容纳所述线激光器和图像传感器的外壳，所述外壳设有开口部，该开口部与线激光器相对应。 

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