CN105571488A - 一种孔组位置度的图像检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及测试测量器具技术领域，尤其涉及一种孔组位置度的图像检测装置及检测方法。该孔组位置度的图像检测装置，包括：底座，能水平固定于被测平台上；伸缩筒，安装于底座上，伸缩筒能沿其自身的轴向伸缩移动，且能以底座的轴为中心转动；伸缩筒可伸缩移动的一端还设有图像采集部件，图像采集部件用于定位被测平台上的被测孔、以及对被测孔进行位置数据采集。该孔组位置度的图像检测方法是基于如上所述的孔组位置度的图像检测装置提出的。该孔组位置度的图像检测装置结构简单、机动性强，能随时随地完成共面孔组位置度的测量任务，降低测量成本，提高测量效率，进而提高机械制造的生产效率。

Description

一种孔组位置度的图像检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及测试测量器具技术领域，尤其涉及一种孔组位置度的图像检测装置及检测方法。

背景技术

在机械领域中，有时会在平面上加工一系列的孔来安装其它部件。在打孔时都要以直尺或是其它量具来保证加工精度，对孔的位置度要求都非常的严格。

常用的测量孔组位置的检测设备有三坐标测量仪和投影测量仪，在使用过程中这些仪器需要零部件自身有一个加工面作为测量基准面，对外形尺寸不大的机械加工零部件使用这些仪器能够精确得出孔的位置尺寸。但是对于外形尺寸超出持有仪器量程或者零件表面没有加工面作为测量基准面的零件，如大型焊接结构件，这些方法就不能快捷、经济的得到测量结果。此外，测量时需要对应孔径配设相应滚棒，将滚棒插入孔内后将圆孔变成圆柱用三坐标进行测量，这种测量方法通常容易存在以下误差：一方面来自于棒与孔的配合误差，一方面来自于棒本身的变形误差，因此测量起来累计误差大，无法保证测量精度。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供了一种孔组位置度的图像检测装置及检测方法，能有效利用图像处理技术和数据采集技术，快速测量孔组位置度，以提高孔位置度的测量精度，确保满足安装部件的位置要求。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种孔组位置度的图像检测装置，包括：底座，能水平固定于被测平台上；伸缩筒，安装于所述底座上，所述伸缩筒能沿其自身的轴向伸缩移动，且能以所述底座的轴为中心转动；所述伸缩筒可伸缩移动的一端还设有图像采集部件，所述图像采集部件用于定位所述被测平台上的被测孔、以及对所述被测孔进行位置数据采集。

其中，所述图像采集部件包括：工业相机，所述工业相机的镜头垂直向下设置，所述镜头的两侧分别安装有对称光源，所述对称光源的光斑汇聚于一点，所述光斑汇聚点位于所述被测平面上，且与所述镜头对应设置；十字激光光源，能在被测平台上照射投影出十字激光光束，所述十字激光光束的一条光束平行于所述伸缩筒的轴线，另一条光束垂直于所述伸缩筒的轴线。

其中，所述伸缩筒包括外筒和内杆，所述内杆套设于所述外筒内，且能沿所述外筒的轴向伸缩移动；所述内杆能伸出外筒外的一端安装有图像采集部件，另一端通过滚珠丝杠连接有第一步进电机。

其中，所述第一步进电机上设有旋转编码器，所述旋转编码器用于检测所述伸缩筒的旋转半径。

其中，所述外筒内还设有用于为所述内杆的伸缩移动进行导向的导向键。

其中，所述伸缩筒通过蜗轮蜗杆转动安装于所述底座上；所述蜗轮蜗杆包括蜗轮和蜗杆，所述蜗轮的输出轴上安装有角度传感器，所述蜗杆与第二步进电机连接。

其中，所述底座的底部设有用于与被测平台固定的磁铁，所述磁铁的周围对称的设有至少两个水平调节螺母。

其中，还包括控制柜，所述控制柜用于控制所述伸缩筒的转动和伸缩移动来控制所述图像采集部件采集所述被测孔和所述十字激光光束的位置图像。

其中，所述控制柜包括数据信号接收模块、电机驱动模块和计算机，所述计算机分别连接所述信号接收模块和所述图像采集部件，所述数据信号接收模块分别与所述电机驱动模块和伸缩筒连接，所述电机驱动模块用于驱动所述伸缩筒的转动和伸缩移动，所述计算机用于对采集的图像和数据进行分析计算。

本发明还提出了一种孔组位置度的图像检测方法，是基于如上所述的孔组位置度的图像检测装置提出的，包括：

S1、将底座固定于被测平台上的检测原点位置，并调节使所述底座垂直于所述被测平台；

S2、打开图像采集部件；

S3、调整伸缩筒的旋转角度和伸缩移动距离，使所述图像采集部件与被测孔对应设置；

S4、拍摄所述被测孔的位置图像；

S5、重复S3和S4的操作，采集其它孔的位置图像；

S6、分别将步骤S2～S5中测得的位置图像信息、所述伸缩筒的旋转角度数据和所述伸缩筒的伸缩移动距离数据采集并结合分析，能计算出各个所述被测孔的位置度。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有以下有益效果：本发明的孔组位置度的图像检测装置，包括：底座，能水平固定于被测平台上；伸缩筒，安装于底座上，伸缩筒能沿其自身的轴向伸缩移动，且能以底座的轴为中心转动；伸缩筒可伸缩移动的一端还设有图像采集部件，图像采集部件用于定位被测平台上的被测孔、以及对被测孔进行位置数据采集。本发明的孔组位置度的图像检测方法是基于如上所述的孔组位置度的图像检测装置提出的。该孔组位置度的图像检测装置结构简单、机动性强，通过伸缩筒的转动和伸缩移动可以带动图像采集部件精确采集并测量位于同一平面上的孔组位置度数据，可以直接替代三坐标等大型测量设备，随时随地完成共面孔组位置度的测量任务，降低测量成本，提高测量效率，进而提高机械制造的生产效率，且利用该检测装置提出的检测方法具有构思巧妙、简单易行、使用方便、实用性强等特点，有效降低使用者的操作难度。

附图说明

图1为本发明实施例的孔组位置度的图像检测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例的孔组位置度的图像检测装置的工作原理图；

图3为本发明实施例的孔组位置度的图像检测装置的投影成像图。

其中，1、旋转编码器；2、第一步进电机；3、导向键；4、滚珠丝杠；5、伸缩筒；6、第二步进电机；7、对称光源；8、十字激光光源；9、工业相机；10、控制柜；11、被测平台；12、被测孔；13、磁铁；14、水平调节螺母；15、蜗轮蜗杆；16、角度传感器；17、底座。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，本实施例提供的孔组位置度的图像检测装置包括：底座17，能水平固定于被测平台11上；伸缩筒5，安装于底座17上，伸缩筒5能沿其自身的轴向伸缩移动，且能以底座17的轴为中心转动；伸缩筒5可伸缩移动的一端还设有图像采集部件，图像采集部件用于定位被测平台11上的被测孔12、以及对被测孔12进行位置数据采集，通过伸缩筒5的转动和伸缩移动可以带动图像采集部件移动，从而精确调整其位置，使其与被测平台11上的被测孔12相对，通过图像采集部件记录并采集被测孔12的位置数据，从而实现孔位置度的精确测量。特别是当需要测量同平面上的孔组的位置度时，通过调节伸缩筒5的伸缩距离和转动角度，可以精确的采集测量各个被测孔的位置信息，操作简单且机动性强，可以直接替代三坐标等大型测量设备，随时随地完成共面孔组位置度的测量任务，降低测量成本，提高测量效率，进而提高机械制造的生产效率。

本实施例的图像采集部件包括工业相机9，工业相机9的镜头垂直向下设置，利用工业相机9垂直拍摄并采集被测孔12的位置，在镜头的两侧分别安装有对称光源7，对称光源7的光斑汇聚于一点，该光斑汇聚点位于被测平面上，且与镜头对应设置，当镜头对准被测孔12时，该光斑汇聚点能够汇聚于被测孔12内，以便于为镜头拍摄提供合理光源。

本实施例的图像采集部件还包括十字激光光源8，十字激光光源8能在被测平台11上照射投影出十字激光光束，该十字激光光束的一条光束平行于伸缩筒5的轴线，另一条光束垂直于伸缩筒5的轴线，当工业相机9的镜头对准被测孔12位置时，十字激光光束作为基准十字线被投影在被测孔12的附近位置，通过拍摄并测量各个被测孔12的中心点与十字激光光束的距离，结合伸缩筒5的旋转半径(即伸缩筒5的轴向伸缩移动距离)和旋转角度来计算孔组位置度。

为了保证伸缩筒5的伸缩移动的稳定性和准确性，本实施例的伸缩筒5包括外筒和内杆，内杆套设于外筒内，且能沿外筒的轴向伸缩移动；内杆能伸出外筒外的一端安装有图像采集部件，通过内杆相对外筒的伸缩移动带动图像采集部件沿伸缩筒5的轴向移动，内杆的另一端通过滚珠丝杠4连接有第一步进电机2，步进电机通过滚珠丝杠4来带动并控制内杆的伸缩移动。为了便于精确检测并记录图像采集部件沿伸缩筒5的轴向移动的距离，在第一步进电机2上优选设有旋转编码器1，旋转编码器1用于检测所述伸缩筒5的旋转半径。

为了确保内杆能够稳定的沿外筒轴向伸缩，在外筒内还设有用于为内杆的伸缩移动进行导向的导向键3，优选在内杆的外壁上安装有导向键3，在外筒的内壁设有导向槽，导向键3沿导向槽移动，从而使内杆在沿外筒轴向移动时不会发生旋转，以确保测量过程的精确性。

为了保证伸缩筒5能稳定准确的以底座17的轴为中心转动，伸缩筒5优选通过蜗轮蜗杆15转动安装于底座17上；蜗轮蜗杆15包括蜗轮和蜗杆，蜗轮的输出轴上安装有角度传感器16，通过角度传感器16测量并收集伸缩筒5的旋转角度，蜗杆与第二步进电机6连接，通过第二步进电机6来带动并控制蜗杆的转动，从而带动并控制伸缩筒5的转动。

需要说明的是，本实施例的伸缩筒5除了通过蜗轮蜗杆15转动安装于底座17上以外，还可以通过如齿轮传动等其他结构转动安装于底座17上，只要满足能使伸缩筒5安装于底座17上，且能以底座17的轴为中心转动即可。

为了便于底座17与被测平台11之间的装卸方便，也便于该孔组位置度的图像检测装置的移动，优选在底座17的底部设有用于与被测平台11固定的磁铁13，通过磁铁13的磁性将底座17吸附固定于被测平台11上，在磁铁13的周围还对称的设有至少两个水平调节螺母14，以确保底座17处于水平位置，从而确保测量数据的更加精确可靠，本实施例中，优选设置有四个水平调节螺母14。

为了便于收集采集的数据并快速计算孔组位置度，本实施例的孔组位置度的图像检测装置还包括控制柜10，该控制柜10用于控制伸缩筒5的转动和伸缩移动来控制图像采集部件采集被测孔12和十字激光光束的位置图像。

本实施例的控制柜10包括数据信号接收模块、电机驱动模块和计算机，计算机分别连接信号接收模块和图像采集部件，优选计算机与图像采集部件中的工业相机9连接；数据信号接收模块分别与电机驱动模块和伸缩筒5连接，为了保证数据信号接收模块的信号接收准确，优选该数据信号接收模块与伸缩筒5上的角度传感器16、旋转编码器1连接，电机驱动模块用于驱动伸缩筒5的转动和伸缩移动，通过数据信号接收模块的旋转半径和旋转角度以及被测孔12与十字激光光束的相对位置图像，计算机用于对采集的图像和数据进行分析计算。

本实施例的控制柜10内设有的计算机，计算机分别于工业相机9和数据接收模块连接，数据信号接收模块分别与旋转编码器1、角度传感器16以及电机驱动模块连接，以便于分别收集伸缩筒5的旋转半径数据、旋转角度数据以及拍摄到的被测孔12相对于十字激光光束的距离图片；电机驱动模块分别与第一步进电机2和第二步进电机6连接，通过第一步进电机2和第二步进电机6分别控制伸缩筒5的旋转半径和旋转角度；计算机内装有孔组位置度检测计算软件，通过软件分析工业相机9拍摄的图片并对其进行处理后，结合旋转编码器1和角度传感器16的电信号数据的采集和处理，从而计算孔组位置度，并显示结果。

本实施例的孔组位置度的图像检测方法是基于如上所述的孔组位置度的图像检测装置提出的，包括：

S1、将底座17固定于被测平台11上的检测原点位置，并调节使底座17垂直于所述被测平台11；

S2、打开图像采集部件；

S3、调整伸缩筒5的旋转角度和伸缩移动距离，使图像采集部件与被测孔12对应设置；

S4、拍摄被测孔12的位置图像；

S5、重复S3和S4操作，拍摄其它孔的位置图像；

S6、分别将步骤S2～S5中测得的位置图像信息、伸缩筒5的旋转角度数据和伸缩筒5的伸缩移动距离数据采集并结合分析，能计算出各个被测孔12的位置度。

如图2、图3所示，该本实施例中，运用该孔组位置度的图像检测方法在对被测孔12进行检测时，先将底座17置于检测原点位置，如图2所示的O点，通过磁铁13吸紧固定于被测平台11上，然后调节水平调节螺母14使底座17垂直于被测平台11，操作计算机上的检测软件，打开工业相机9，驱动第一步进电机2和第二步进电机6来调节伸缩筒5的旋转角度和伸缩移动距离；当显示器出现如图3所示的图像时拍摄图像，接着继续旋转伸缩筒5到下一个孔的位置进行拍摄。在拍照完成后，通过软件对图像进行处理，找到孔的圆心，计算出圆心到十字激光光束的距离，结合旋转编码器1确定的伸缩筒5的旋转半径和角度传感器16确定的伸缩筒5的旋转角度，自动计算该被测孔12的位置度，然后重复上述步骤，测量下一个被测孔的位置度，测量完毕后将孔组位置度的计算结果显示在显示器相应位置。

综上所述，本实施例的孔组位置度的图像检测装置，包括：底座17，能水平固定于被测平台11上；伸缩筒5，安装于底座17上，伸缩筒5能沿其自身的轴向伸缩移动，且能以底座17的轴为中心转动；伸缩筒5可伸缩移动的一端还设有图像采集部件，图像采集部件用于定位被测平台11上的被测孔12、以及对被测孔12进行位置数据采集。本发明的孔组位置度的图像检测方法是基于如上所述的孔组位置度的图像检测装置提出的。该孔组位置度的图像检测装置结构简单、机动性强，通过伸缩筒5的转动和伸缩移动可以带动图像采集部件精确采集并测量位于同一平面上的孔组位置度数据，可以直接替代三坐标等大型测量设备，随时随地完成共面孔组位置度的测量任务，降低测量成本，提高测量效率，进而提高机械制造的生产效率，且利用该检测装置提出的检测方法具有构思巧妙、简单易行、使用方便、实用性强等特点，有效降低使用者的操作难度。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种孔组位置度的图像检测装置，其特征在于，包括：

底座(17)，能水平固定于被测平台(11)上；

伸缩筒(5)，安装于所述底座(17)上，所述伸缩筒(5)能沿其自身的轴向伸缩移动，且能以所述底座(17)的轴为中心转动；

所述伸缩筒(5)可伸缩移动的一端还设有图像采集部件，所述图像采集部件用于定位所述被测平台(11)上的被测孔(12)、以及对所述被测孔(12)进行位置数据采集。

2.根据权利要求1所述的孔组位置度的图像检测装置，其特征在于，所述图像采集部件包括：

工业相机(9)，所述工业相机(9)的镜头垂直向下设置，所述镜头的两侧分别安装有对称光源(7)，所述对称光源(7)的光斑汇聚于一点，所述光斑汇聚点位于所述被测平面(11)上，且与所述镜头对应设置；

十字激光光源(8)，能在所述被测平台(11)上照射投影出十字激光光束，所述十字激光光束的一条光束平行于所述伸缩筒(5)的轴线，另一条光束垂直于所述伸缩筒(5)的轴线。

3.根据权利要求1所述的孔组位置度的图像检测装置，其特征在于，所述伸缩筒(5)包括外筒和内杆，所述内杆套设于所述外筒内，且能沿所述外筒的轴向伸缩移动；所述内杆能伸出外筒外的一端安装有图像采集部件，另一端通过滚珠丝杠(4)连接有第一步进电机(2)。

4.根据权利要求3所述的孔组位置度的图像检测装置，其特征在于，所述第一步进电机(2)上设有旋转编码器(1)，所述旋转编码器(1)用于检测所述伸缩筒(5)的旋转半径。

5.根据权利要求3所述的孔组位置度的图像检测装置，其特征在于，所述外筒内还设有用于为所述内杆的伸缩移动进行导向的导向键(3)。

6.根据权利要求1所述的孔组位置度的图像检测装置，其特征在于，所述伸缩筒(5)通过蜗轮蜗杆(15)转动安装于所述底座(17)上；所述蜗轮蜗杆(15)包括蜗轮和蜗杆，所述蜗轮的输出轴上安装有角度传感器(16)，所述蜗杆与第二步进电机(6)连接。

7.根据权利要求1所述的孔组位置度的图像检测装置，其特征在于，所述底座(17)的底部设有用于与所述被测平台(11)固定的磁铁(13)，所述磁铁(13)的周围对称的设有至少两个水平调节螺母(14)。

8.根据权利要求1所述的孔组位置度的图像检测装置，其特征在于，还包括控制柜(10)，所述控制柜(10)用于控制所述伸缩筒(5)的转动和伸缩移动来控制所述图像采集部件采集所述被测孔(12)和所述十字激光光束的位置图像。

9.根据权利要求8所述的孔组位置度的图像检测装置，其特征在于，所述控制柜(10)包括数据信号接收模块、电机驱动模块和计算机，所述计算机分别连接所述信号接收模块和所述图像采集部件，所述数据信号接收模块分别与所述电机驱动模块和伸缩筒(5)连接，所述电机驱动模块用于驱动所述伸缩筒(5)的转动和伸缩移动，所述计算机用于对采集的图像和数据进行分析计算。

10.一种孔组位置度的图像检测方法，其特征在于，是基于如权利要求1-9任一项所述的孔组位置度的图像检测装置提出的，包括：

S1、将底座(17)固定于被测平台(11)上的检测原点位置，并调节使所述底座(17)垂直于所述被测平台(11)；

S2、打开图像采集部件；

S3、调整伸缩筒(5)的旋转角度和伸缩移动距离，使所述图像采集部件与被测孔(12)对应设置；

S4、拍摄所述被测孔(12)的位置图像；

S5、重复S3和S4操作，拍摄其它孔的位置图像；

S6、分别步骤S2～S5中测得的位置图像信息、所述伸缩筒(5)的旋转角度数据和所述伸缩筒(5)的伸缩移动距离数据采集并结合分析，能计算出各个所述被测孔(12)的位置度。