CN110345879A - 一种机械零件在线检测方法与设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种机械零件在线检测设备，包括砂轮架及托架，所述砂轮架上部固设图像采集部件，随砂轮架一起作纵向运动，所述托架上部固设照明光源；所述托架测量时安装在所述砂轮架下方，与砂轮架及磨床头架活动连接；待测工件安装在所述磨床头架上方，随床身导轨作横向运动；所述砂轮架上安装的磨削砂轮与待测工件同轴。所述图像采集部件包括面阵CCD数字灰度相机、双远心镜头及图像采集与处理软件。本发明的优点是，本发明检测方法结构简单，装置成本低，操作便捷，误差在0.002mm内，测量准确度高，可广泛应用于需要精密测量的机械零件。
Description
技术领域
本发明涉及机械零件检测技术领域，具有涉及一种机械零件在线检测方法与设备。
背景技术
随着航空航天、重型机械、发电设备、船舶工业的发展，其零件结构愈加复杂，对工件尺寸测量的方法及精度要求越来越高。金刚石滚轮是一种高精度的金刚石修整工具，主要用于汽车、发动机及零部件、轴承、纺织机械、齿轮等行业成型磨削制造。金刚石滚轮具有轮廓曲面复杂，加工精度高的特点。如何快速、准确测量金刚石滚轮轮廓曲面参数是当前检测技术亟待解决的难题。
目前对金刚石滚轮轮廓曲面的测量有接触式、非接触式及转移复制三种测量方式。
接触式采用轮廓仪沿滚轮径向测量其轮廓参数，这种方法检测速度低，且对测头磨损较大。
非接触式采用光学投影，将滚轮轮廓投影到屏幕上，与放大的设计几何形状进行比较，这种方法检测精度较低。
转移复制测量采用将被加工的金刚石滚轮磨削成一个砂轮，再用砂轮磨削一个量块，再对量块进行测量，这种测量方式效率低、精度差。
机器视觉测量法借其非接触、速度快、稳定性好、精度高等优点正逐渐成为精密检测领域中的新技术。在机器视觉检测的过程中，被检测工件(如金刚石滚轮)图像边缘的精度往往影响着检测结果的精度。边缘是滚轮图像前景与背景的分界线，也是灰度值发生剧烈变化的位置，它包含着许多用于识别的有用信息。随着工件检测精度要求的不断提高，传统的边缘检测算法只能在像素级水平对图像的边缘进行定位，传统的像素级边缘检测算法已经不能满足用户的需求。
以上方法中前两种方法需要将滚轮从加工机床上卸下测量，由于多次装夹，会造成基准偏差，影响加工精度；转移复制间接得到被加工金刚石滚轮轮廓曲面的参数，由于转移复制需要多次装夹，其一会造成基准偏差，影响测量的准确度，其二在转移复制过程中占用大量时间，不能满足用户的需求，需要研发一种新的检测方法，以实现高准确度、作操便捷的在线检测。
现有已授权专利文件CN 102107374B公布了一种轴盘类零件直径尺寸在线检测方法，其主要也是采用CCD相机及亚像素边缘检测算法实现零件的尺寸检测，但是主要针对的是轴盘类零件的直径测量，且未采用梯度算子进行亚像素边缘提取，所解决的问题及整体技术方案与本发明均有不同。
发明内容
本发明的目的是解决上述问题，提供一种机械零件在线检测方法与设备。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种机械零件在线检测设备，包括砂轮架及托架，其特征在于，所述砂轮架上部固设图像采集部件，随砂轮架一起作纵向运动，所述托架上部固设照明光源；
进一步的，所述托架测量时安装在所述砂轮架下方，与砂轮架及磨床头架活动连接；
进一步的，待测工件安装在所述磨床头架上方，随床身导轨作横向运动；
进一步的，所述砂轮架上安装的磨削砂轮与待测工件同轴。
进一步的，所述图像采集部件包括面阵CCD数字灰度相机、双远心镜头及图像采集与处理软件。
进一步的，所述照明光源与镜头同轴安装在托架上。
进一步的，所述照明光源为平行照明光源，所述托架为可拆卸托架。
一种机械零件在线检测设备的检测方法，所述检测方法如下：
a)检测工件轮廓曲面时，先移动磨床头架与砂轮架，将在线加工的待测工件移动到双远心镜头可视范围内；
b)设置照明光源亮度、面阵CCD数字灰度相机增益及快门时间，待测工件低速旋转，同时用面阵CCD数字灰度相机采集待测工件轮廓截面灰度图像；
c)针对步骤b)中得到的图像，首先通过边缘检测算法处理，得到待测工件的整像素轮廓边缘，在整像素边缘条件下，根据边缘部分灰度变化情况，通过梯度算子提取亚像素边缘，得到待测工件的亚像素轮廓边缘，用同样的方法处理已知尺寸的标准对象，得到像素与实际尺寸的标定值；
d)用图像处理软件对采集到的待测工件轮廓图像进行处理；
e)通过处理得到的待测工件亚像素个数与标定值相乘可以得到其实际尺寸。
进一步的，所述检测方法亦为检测流程。
进一步的，所述待测工件为金刚石滚轮或其他零件。
本发明的有益效果在于：
图像采集部件采用面阵CCD数字灰度相机、双远心镜头及图像采集与处理软件相结合，像方主光线平行于光轴，得到的图像分辨率高，失真度低，几乎可以说是零失真度，畸变极小，同时无透视误差，可有效提高测量精度；托架为可拆卸托架，方便安装或拆卸；图像采集部件安装在金刚石滚轮加工设备上，随砂轮架一起作纵向运动，待测工件随床身导轨作横向运动，磨削砂轮与待测工件同轴，照明光源为平行照明光源，实现了在线测量同时可以避免由于摆放位置变化所产生的图像采集变形等问题，本发明检测方法结构简单，装置成本低，操作便捷，误差在0.002mm内，测量准确度高，可广泛应用于需要精密测量的机械零件。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的正面结构示意图；
图2为本发明的背面结构示意图。
具体实施方式
一种机械零件在线检测设备，包括砂轮架5及托架9，其特征在于，所述砂轮架5上部固设图像采集部件，随砂轮架5一起作纵向运动，所述托架9上部固设照明光源8；
进一步的，所述托架9测量时安装在所述砂轮架5下方，与砂轮架5及磨床头架2活动连接；
进一步的，待测工件7安装在所述磨床头架2上方，随床身1导轨作横向运动；
进一步的，所述砂轮架5上安装的磨削砂轮6与待测工件7同轴。
进一步的，所述图像采集部件包括面阵CCD数字灰度相机3、双远心镜头4及图像采集与处理软件。
进一步的，所述照明光源8与镜头4同轴安装在托架9上。
进一步的，所述照明光源8为平行照明光源，所述托架9为可拆卸托架。
一种机械零件在线检测设备的检测方法，所述检测方法如下：
a)检测工件轮廓曲面时，先移动磨床头架2与砂轮架5，将在线加工的待测工件7移动到双远心镜头4可视范围内；
b)设置照明光源8亮度、面阵CCD数字灰度相机3增益及快门时间，待测工件7低速旋转，同时用面阵CCD数字灰度相机3采集待测工件7轮廓截面灰度图像；
c)针对步骤b中得到的图像，首先通过边缘检测算法处理，得到待测工件7的整像素轮廓边缘，在整像素边缘条件下，根据边缘部分灰度变化情况，通过梯度算子提取亚像素边缘，得到待测工件7的亚像素轮廓边缘，用同样的方法处理已知尺寸的标准对象，得到像素与实际尺寸的标定值；
d)用图像处理软件对采集到的待测工件7轮廓图像进行处理；
e)通过处理得到的待测工件7亚像素个数与标定值相乘可以得到其实际尺寸。
进一步的，所述检测方法亦为检测流程。
进一步的，所述待测工件7为金刚石滚轮或其他零件。
实施例：
测量待测工件7为金刚滚轮，测量流程如下：
a)先移动磨床头架2与砂轮架5，将在线加工的金刚滚轮移动到双远心镜头4可视范围内；
b)设置照明光源8亮度、面阵CCD数字灰度相机3增益及快门时间，金刚滚轮低速旋转，同时用面阵CCD数字灰度相机3采集金刚滚轮轮廓截面灰度图像；
c)针对步骤b中得到的图像，首先通过边缘检测算法处理，得到金刚滚轮的整像素轮廓边缘，在整像素边缘条件下，根据边缘部分灰度变化情况，通过梯度算子提取亚像素边缘，得到金刚滚轮的亚像素轮廓边缘，用同样的方法处理已知尺寸的标准对象，得到像素与实际尺寸的标定值；
d)用图像处理软件对采集到的金刚滚轮轮廓图像进行处理；
e)通过处理得到的金刚滚轮亚像素个数与标定值相乘可以得到其实际尺寸。
图像采集部件采用面阵CCD数字灰度相机3、双远心镜头4及图像采集与处理软件相结合，像方主光线平行于光轴，得到的图像分辨率高，失真度低，几乎可以说是零失真度，畸变极小，同时无透视误差，可有效提高测量精度；托架9为可拆卸托架，方便安装或拆卸；
图像采集部件安装在金刚石滚轮加工设备上，随砂轮架5一起作纵向运动，待测工件7随床身1导轨作横向运动，磨削砂轮6与待测工件7同轴，照明光源8为平行照明光源，实现了在线测量同时可以避免由于摆放位置变化所产生的图像采集变形等问题，本发明检测方法结构简单，装置成本低，操作便捷，误差在0.002mm内，测量准确度高，可广泛应用于需要精密测量的机械零件。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种机械零件在线检测设备，包括砂轮架(5)及托架(9)，其特征在于，所述砂轮架(5)上部固设图像采集部件，随砂轮架(5)一起作纵向运动，所述托架(9)上部固设照明光源(8)；
所述托架(9)测量时安装在所述砂轮架(5)下方，与砂轮架(5)及磨床头架(2)活动连接；
待测工件(7)安装在所述磨床头架(2)上方，随床身(1)导轨作横向运动；
所述砂轮架(5)上安装的磨削砂轮(6)与待测工件(7)同轴。
2.根据权利要求1所述的一种机械零件在线检测设备，其特征在于，所述图像采集部件包括面阵CCD数字灰度相机(3)、双远心镜头(4)及图像采集与处理软件。
3.根据权利要求1所述的一种机械零件在线检测设备，其特征在于，所述照明光源(8)与镜头(4)同轴安装在托架(9)上。
4.根据权利要求1所述的一种机械零件在线检测设备，其特征在于，所述照明光源(8)为平行照明光源，所述托架(9)为可拆卸托架。
5.一种使用权利要求1-4任一项所述在线检测设备的检测方法，其特征在于，所述检测步骤如下：
a)检测工件轮廓曲面时，先移动磨床头架(2)与砂轮架(5)，将在线加工的待测工件(7)移动到双远心镜头(4)可视范围内；
b)设置照明光源(8)亮度、面阵CCD数字灰度相机(3)增益及快门时间，待测工件(7)低速旋转，同时用面阵CCD数字灰度相机(3)采集待测工件(7)轮廓截面灰度图像；
c)针对步骤b)中得到的图像，首先通过边缘检测算法处理，得到待测工件(7)的整像素轮廓边缘，在整像素边缘条件下，根据边缘部分灰度变化情况，通过梯度算子提取亚像素边缘，得到待测工件(7)的亚像素轮廓边缘，用同样的方法处理已知尺寸的标准对象，得到像素与实际尺寸的标定值；
d)用图像处理软件对采集到的待测工件(7)轮廓图像进行处理；
e)通过处理得到的待测工件(7)亚像素个数与标定值相乘得到其实际尺寸。
6.根据权利要求5所述的一种机械零件在线检测设备的检测方法，其特征在于，所述待测工件(7)为金刚石滚轮。
Priority Applications (1)
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| CN201810282691.7A CN110345879A (zh) | 2018-04-02 | 2018-04-02 | 一种机械零件在线检测方法与设备 |
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| CN201810282691.7A CN110345879A (zh) | 2018-04-02 | 2018-04-02 | 一种机械零件在线检测方法与设备 |
Publications (1)
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Family
ID=68173287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN201810282691.7A Pending CN110345879A (zh) | 2018-04-02 | 2018-04-02 | 一种机械零件在线检测方法与设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110345879A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115112183A (zh) * | 2022-08-30 | 2022-09-27 | 南通科强智能设备有限公司 | 一种用于异形机械零件尺寸检测系统 |
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2018
- 2018-04-02 CN CN201810282691.7A patent/CN110345879A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115112183A (zh) * | 2022-08-30 | 2022-09-27 | 南通科强智能设备有限公司 | 一种用于异形机械零件尺寸检测系统 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20191018 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |