CN112964186B - 一种轴孔自动化装配过程中间隙测量装置及方法 - Google Patents

一种轴孔自动化装配过程中间隙测量装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112964186B
CN112964186B CN202110373012.9A CN202110373012A CN112964186B CN 112964186 B CN112964186 B CN 112964186B CN 202110373012 A CN202110373012 A CN 202110373012A CN 112964186 B CN112964186 B CN 112964186B
Authority
CN
China
Prior art keywords
shaft
hole
workpiece
laser sensor
vision
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110373012.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112964186A (zh
Inventor
付磊
孙鹏飞
肖虹
于长志
李芳�
曹宇
宋颖慧
庞培川
张思煜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Mechanical Manufacturing Technology of CAEP
Original Assignee
Institute of Mechanical Manufacturing Technology of CAEP
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Mechanical Manufacturing Technology of CAEP filed Critical Institute of Mechanical Manufacturing Technology of CAEP
Priority to CN202110373012.9A priority Critical patent/CN112964186B/zh
Publication of CN112964186A publication Critical patent/CN112964186A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112964186B publication Critical patent/CN112964186B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/14—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明公开了一种轴孔自动化装配过程中间隙测量装置及方法，该装置包括两路线激光传感器、四组视觉测量系统，升降轴和工控机；两路线激光传感器安装于升降轴上，两路线激光传感器、升降轴、四组视觉测量系统通过网络与工控机相连；两路线激光传感器配合升降轴在装配前对轴工件的轮廓信息的进行测量，计算轴工件形貌数据，同时在装配过程中为视觉测量系统提供辅助激光线；四组视觉测量系统用于完成装配前孔位置测量，同时在轴孔装配过程中进行状态监控以及轴孔间隙测量；运行在工控机内的测量软件进行线激光传感器、视觉传感器的数据采集、算法处理以及升降轴的运动控制。本发明提高了轴孔装配过程中间隙测量的检测精度。

Description

一种轴孔自动化装配过程中间隙测量装置及方法
技术领域
本发明涉及产品装配及制造技术领域，具体涉及一种轴孔自动化装配过程中间隙测量装置及方法。
背景技术
随着我国现代装备制造业的高速发展，对于一些高精度、高复杂度的大型系统，装配的过程对产品的质量、时间、成本的影响越来越大。为了在装配过程中提高效率、降低成本同时摆脱不稳定性、个人差异等人为因素，大量的智能化、自动化测量技术在装配领域得到应用。轴孔装配作为机械制造领域中一种常见的装配方式，在汽车、航空航天等多个领域存在大量应用。在轴孔装配过程中，轴孔间隙的测量值可以作为装配完成后产品合格检测依据或者作为自动化装配过程中轴孔配合运动机构的调节依据，其测量的稳定性、精度至关重要。
然而，现有技术中轴孔装配过程中间隙测量方法存在以下缺点：
(1)传统轴向间隙测量过程中，一般使用塞尺进行人工测量，由于塞尺精度有限以及引入人为误差，间隙测量精度不高。测量过程需要人工的大量干预，无法在装配过程中进行实时的测量，并且测量过程中需要对轴工件和孔工件进行接触，造成该技术使用场景有限。
(2)传统轴孔间隙测量过程只能在孔工件顶部和孔工件底部对轴孔间隙进行测量，对于具有一定深度的孔工件且轴工件存在弯曲情况下，传统方法无法获取孔深度内部轴孔间隙情况。
(3)基于视觉图像的管孔测量技术通过CCD拍摄孔轴图像，提取孔边缘、轴边缘信息进行位置判断，由于轴孔工件多为金属工件，其图像边缘不稳定，检测精度低，同时由于轴工件的遮挡，孔工件边缘信息缺失，降低了孔工件的图像拟合精度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有轴孔装配过程中间隙测量装置及方法存在检测精度低的问题，本发明目的在于提供一种轴孔自动化装配过程中间隙测量装置，该方法使用线激光传感器和视觉传感器两种非接触测量技术，由传感器采集数据，工控机内的测量软件完成计算实现了轴孔间隙自动化、非接触实时测量。
本发明通过调整传感器安装位置以及选用高精度的激光传感器以及视觉传感器，优化视觉检测算法极大提高了轴孔间隙的测量精度。
本发明在装配前，利用线激光传感器获取轴工件的轮廓信息，为装配过程中轴孔间隙计算提供数据输入，由孔的位置、轴的位置以及轴的形貌数据可以实时计算孔内各个截面上轴孔间隙；线激光传感器获取的轴工件的半径信息可以为视觉测量过程中轴工件图像拟合算法的先验输入，提高了图像拟合算法的鲁棒性。本发明在装配前，四个相机同时对孔位置进行拍摄，通过图像处理技术计算孔在视觉测量坐标系中位置信息，避免轴工件遮挡引起的孔检测过程中图像拟合精度问题。
本发明在轴孔装配过程中，利用线激光器照射在轴工件上形成一条可见的半圆弧激光标线，该标线位置在图像系统中形成稳定的、清晰的光斑，通过图像处理技术准确计算轴工件在视觉测量坐标系中的位置。激光辅助标线有效解决了视觉检测过程准中轴工件图像边缘不稳定，检测精度低问题。
本发明通过下述技术方案实现：
第一方面，本发明提供了一种轴孔自动化装配过程中间隙测量装置，包括两路线激光传感器、四组视觉测量系统，升降轴和工控机；所述两路线激光传感器安装于所述升降轴上，所述两路线激光传感器、升降轴、四组视觉测量系统中的CCD相机均通过网络与工控机相连；
所述两路线激光传感器配合升降轴在装配前对轴工件的轮廓信息的进行测量，计算轴工件形貌数据，同时在装配过程中为视觉测量系统提供辅助激光线；所述四组视觉测量系统用于完成装配前孔位置测量，同时在轴孔装配过程中进行状态监控以及轴孔间隙测量；运行在所述工控机内的测量软件进行线激光传感器、视觉传感器的数据采集、算法处理以及升降轴的运动控制。
进一步地，所述两路线激光传感器包括线激光传感器A、线激光传感器B，线激光传感器A、线激光传感器B垂直设置保证轴工件在其测量范围内，同时保持水平；
所述四组视觉测量系统包括视觉测量系统A、B、C、D，视觉测量系统A、B安装在孔工件顶部，视觉测量系统C、D安装于孔工件底部；所述视觉测量系统A、C与线激光传感器A平行，视觉测量系统B、D与线激光传感器B平行；视觉测量系统A与视觉测量系统B垂直安装，视觉测量系统C与视觉测量系统D垂直安装。
进一步地，所述视觉测量系统A、B设于同一水平面上，所述视觉测量系统C、D设于同一水平面上。
进一步地，每一组视觉测量系统均包括CCD相机、远心镜头、环形光源，所述CCD相机、远心镜头、环形光源依次设于同一轴线上。
第二方面，本发明还提供了一种轴孔自动化装配过程中间隙测量方法，该测量方法应用于所述的一种轴孔自动化装配过程中间隙测量装置，该测量方法包括以下步骤：
S1：采用两路线激光传感器配合升降轴在装配前对轴工件的轮廓信息的进行测量，计算轴工件形貌数据；
S2：采用四组视觉测量系统对孔工件拍摄，完成装配前孔位置数据测量；
S3：调整升降轴，采用对线激光传感器A使其出光位置为孔工件顶部，并结合视觉测量系统A进行图像采集获得轴位置图像1；采用对线激光传感器B使其出光位置为孔工件顶部，并结合视觉测量系统B进行图像采集获得轴位置图像2；采用对线激光传感器A使其出光位置为孔工件底部，并结合视觉测量系统C进行图像采集获得轴位置图像3；采用对线激光传感器B使其出光位置为孔工件底部，并结合视觉测量系统D进行图像采集获得轴位置图像4；
S4：重复执行步骤S2、S3直至完成轴孔装配，同时在轴孔装配过程中进行状态监控以及轴孔间隙测量。
进一步地，步骤S1包括以下子步骤：
步骤11：对视觉测量系统进行标定，调整线激光传感器曝光时间及激光强度，保证轴工件轮廓点测量稳定以及辅助标记激光线在视觉测量系统清晰；
步骤12：互为垂直安装的两个线激光传感器处于异步工作状态，线激光传感器的轮廓测量数据通过网络传输到工控机的测量软件，测量软件对轮廓点数据进行平滑处理；
步骤13：测量软件采用最小二乘法对轴工件当前截面轮廓点数据进行圆拟合，计算轴工件当前截面圆心半径以及高点位置；
步骤14：移动升降轴，获取轴工件每一个截面圆心半径以及高点位置形成轴工件形貌数据，记录两个线激光传感器在第i个截面的测量数据，所述测量数据包括第i个截面线激光传感器A的拟合半径、第i个截面线激光传感器B的拟合半径、第i个截面线激光传感器A的高点位置、第i个截面线激光传感器B的高点位置。
进一步地，步骤S2包括：
采用四组视觉测量系统对孔工件进行拍摄，测量软件进行图像处理计算孔在视觉坐标系中的位置及半径；记录孔工件顶部孔的位置信息为PKX1、PKY1和半径为RKX1、RKY1，以及孔工件底部孔的位置信息为PKX2、PKY2和半径为RKX2、RKY2。
进一步地，步骤S3包括以下子步骤：
步骤31：调整升降轴，使线激光传感器出光位置位于孔工件顶部，调整激光功率同时关闭测量系统光源，打开线激光传感器A，视觉测量系统A进行图像采集获得轴位置图像1；然后打开线激光传感器B，关闭线激光传感器A，视觉测量系统B进行图像采集获得轴位置图像2；
步骤32：调整升降轴，使线激光传感器出光位置位于孔工件底部，调整激光功率同时关闭测量系统光源，打开线激光传感器A，视觉测量系统C进行图像采集获得轴位置图像3；然后打开线激光传感器B，关闭线激光传感器A，视觉测量系统D进行图像采集获得轴位置图像4。
进一步地，步骤S4中在轴孔装配过程中进行状态监控以及轴孔间隙测量，包括：
步骤41：测量软件对获得轴位置图像1、轴位置图像2、轴位置图像3、轴位置图像4进行图像处理，计算出轴工件在视觉坐标系中的位置；记录孔工件顶部所在位置的轴工件截面圆心位置为PZX1、PZY1，孔工件顶部所在位置的轴工件截面圆心位置为PZX2、PZY2；
步骤42：假设轴工件第i个截面位于孔工件顶部，第j个截面位于孔工件底部，则孔工件顶部间隙Htop、底部管孔间隙Hbottom为：
Figure BDA0003010022110000041
其中：
Figure BDA0003010022110000042
式中，RXi表示第i个截面线激光传感器A的拟合半径，RYi表示第i个截面线激光传感器B的拟合半径；RXj表示第j个截面线激光传感器A的拟合半径，RYj表示第j个截面线激光传感器B的拟合半径，ΔXtop为通过顶部视觉测量系统A采集的图像计算的孔工件中心与轴工件中心距离，ΔYtop为通过顶部视觉测量系统B采集的图像计算的孔工件中心与轴工件中心距离，ΔXbottom为通过底部视觉测量系统C采集的图像计算的孔工件中心与轴工件中心距离，ΔYbottom为通过底部视觉测量系统D采集的图像计算的孔工件中心与轴工件中心距离；
步骤43：计算孔深度范围内任意截面轴孔间隙，假设该截面为k，导管的形貌特征已由线激光传感器测量获得，第k个截面与第i个截面半径相差ΔRk-i，中心位置相差ΔXk-i,ΔYk-i，则该截面轴孔间隙Hk为：
Figure BDA0003010022110000043
第三方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的一种轴孔自动化装配过程中间隙测量方法。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明装置使用线激光传感器和视觉传感器两种非接触测量技术，由传感器采集数据，测量软件完成计算实现了轴孔间隙自动化、非接触实时测量；测量效率高。
2、本发明通过调整传感器安装位置以及选用高精度的激光传感器以及视觉传感器，优化视觉检测算法极大提高了轴孔间隙的测量精度。
3、本发明在装配前，利用线激光传感器获取轴工件的轮廓信息，为装配过程中轴孔间隙计算提供数据输入，由孔的位置、轴的位置以及轴的形貌数据可以实时计算孔内各个截面上轴孔间隙。线激光传感器获取的轴工件的半径信息可以为视觉测量过程中轴工件图像拟合算法的先验输入，提高了图像拟合算法的鲁棒性。本发明在装配前，四个CCD相机同时对孔位置进行拍摄，通过图像处理技术计算孔在视觉测量坐标系中位置信息，避免轴工件遮挡引起的孔检测过程中图像拟合精度问题。
4、本发明在轴孔装配过程中，利用线激光器照射在轴工件上形成一条可见的半圆弧激光标线，该标线位置在图像系统中形成稳定的、清晰的光斑，通过图像处理技术准确计算轴工件在视觉测量坐标系中的位置。激光辅助标线有效解决了视觉检测过程准中轴工件图像边缘不稳定，检测精度低问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明一种轴孔自动化装配过程中间隙测量装置结构示意图。
图2为本发明一种轴孔自动化装配过程中间隙测量方法流程图。
具体实施方式
在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所发明的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本发明的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
在本发明的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。
在本发明的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本发明的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。
应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。
在本发明的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，本发明一种轴孔自动化装配过程中间隙测量装置，包括两路线激光传感器、四组视觉测量系统，升降轴和工控机；所述两路线激光传感器包括线激光传感器A、线激光传感器B，所述四组视觉测量系统包括视觉测量系统A、视觉测量系统B、视觉测量系统C、视觉测量系统D；
所述两路线激光传感器安装于所述升降轴上，所述两路线激光传感器、升降轴、四组视觉测量系统中的CCD相机均通过网络与工控机相连；
线激光传感器A、线激光传感器B垂直设置保证轴工件在其测量范围内，同时保持水平；视觉测量系统A、B安装在孔工件顶部，且位于同一水平面上；视觉测量系统C、D安装于孔工件底部，且位于同一水平面上；所述视觉测量系统A、C与线激光传感器A平行，视觉测量系统B、D与线激光传感器B平行；视觉测量系统A与视觉测量系统B垂直安装，视觉测量系统C与视觉测量系统D垂直安装。
所述两路线激光传感器配合升降轴在装配前对轴工件的轮廓信息的进行测量，计算轴工件形貌数据，同时在装配过程中为视觉测量系统提供辅助激光线；所述四组视觉测量系统用于完成装配前孔位置测量，同时在轴孔装配过程中进行状态监控以及轴孔间隙测量；运行在所述工控机内的测量软件进行线激光传感器、视觉传感器的数据采集、算法处理以及升降轴的运动控制。
另外，线激光传感器在装配过程中为视觉测量系统提供辅助激光线。
具体实施时，每一组视觉测量系统均包括CCD相机、远心镜头、环形光源，所述CCD相机、远心镜头、环形光源依次设于同一轴线上。
本发明装置使用线激光传感器和视觉传感器两种非接触测量技术，由传感器采集数据，测量软件完成计算实现了轴孔间隙自动化、非接触实时测量；测量效率高。
本发明通过调整传感器安装位置以及选用高精度的激光传感器以及视觉传感器，优化视觉检测算法极大提高了轴孔间隙的测量精度。
实施例2
如图2所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例给出了一种轴孔自动化装配过程中间隙测量方法，该测量方法应用于实施例1所述的一种轴孔自动化装配过程中间隙测量装置，该测量方法包括以下步骤：
S1：采用两路线激光传感器配合升降轴在装配前对轴工件的轮廓信息的进行测量，计算轴工件形貌数据；
S2：采用四组视觉测量系统对孔工件拍摄，完成装配前孔位置数据测量；
S3：调整升降轴，采用对线激光传感器A使其出光位置为孔工件顶部，并结合视觉测量系统A进行图像采集获得轴位置图像1；采用对线激光传感器B使其出光位置为孔工件顶部，并结合视觉测量系统B进行图像采集获得轴位置图像2；采用对线激光传感器A使其出光位置为孔工件底部，并结合视觉测量系统C进行图像采集获得轴位置图像3；采用对线激光传感器B使其出光位置为孔工件底部，并结合视觉测量系统D进行图像采集获得轴位置图像4；
S4：重复执行步骤S2、S3直至完成轴孔装配，同时在轴孔装配过程中进行状态监控以及轴孔间隙测量。
具体地，步骤S1包括以下子步骤：
步骤11：对视觉测量系统进行标定，调整线激光传感器曝光时间及激光强度，保证轴工件轮廓点测量稳定以及辅助标记激光线在视觉测量系统清晰；
步骤12：互为垂直安装的两个线激光传感器处于异步工作状态，线激光传感器的轮廓测量数据通过网络传输到工控机的测量软件，测量软件对轮廓点数据进行平滑处理；
步骤13：测量软件采用最小二乘法对轴工件当前截面轮廓点数据进行圆拟合，计算轴工件当前截面圆心半径以及高点位置；
步骤14：移动升降轴，获取轴工件每一个截面圆心半径以及高点位置形成轴工件形貌数据，记录两个线激光传感器在第i个截面的测量数据，所述测量数据包括第i个截面线激光传感器A的拟合半径RXi、第i个截面线激光传感器B的拟合半径RYi、第i个截面线激光传感器A的高点位置PXi、第i个截面线激光传感器B的高点位置PYi。
具体地，步骤S2包括：
采用四组视觉测量系统对孔工件进行拍摄，测量软件进行图像处理计算孔在视觉坐标系中的位置及半径；记录孔工件顶部孔的位置信息和半径，以及孔工件底部孔的位置信息和半径；其中孔工件顶部孔的位置信息为PKX1、PKY1，半径为RKX1、RKY1；孔工件底部孔的位置信息为PKX2、PKY2，半径为RKX2、RKY2。
具体地，步骤S3包括以下子步骤：
步骤31：调整升降轴，使线激光传感器出光位置位于孔工件顶部，调整激光功率同时关闭测量系统光源，打开线激光传感器A，视觉测量系统A进行图像采集获得轴位置图像1；然后打开线激光传感器B，关闭线激光传感器A，视觉测量系统B进行图像采集获得轴位置图像2；
步骤32：调整升降轴，使线激光传感器出光位置位于孔工件底部，调整激光功率同时关闭测量系统光源，打开线激光传感器A，视觉测量系统C进行图像采集获得轴位置图像3；然后打开线激光传感器B，关闭线激光传感器A，视觉测量系统D进行图像采集获得轴位置图像4。
具体地，步骤S4中在轴孔装配过程中进行状态监控以及轴孔间隙测量，包括：
步骤41：测量软件对获得轴位置图像1、轴位置图像2、轴位置图像3、轴位置图像4进行图像处理，计算出轴工件在视觉坐标系中的位置；记录孔工件顶部所在位置的轴工件截面圆心位置为PZX1、PZY1，孔工件顶部所在位置的轴工件截面圆心位置为PZX2、PZY2；
步骤42：假设轴工件第i个截面位于孔工件顶部，第j个截面位于孔工件底部，则孔工件顶部间隙Htop、底部管孔间隙Hbottom为：
Figure BDA0003010022110000081
其中：
Figure BDA0003010022110000082
式中，RXi表示第i个截面线激光传感器A的拟合半径，RYi表示第i个截面线激光传感器B的拟合半径；RXj表示第j个截面线激光传感器A的拟合半径，RYj表示第j个截面线激光传感器B的拟合半径，ΔXtop为通过顶部视觉测量系统A采集的图像计算的孔工件中心与轴工件中心距离，ΔYtop为通过顶部视觉测量系统B采集的图像计算的孔工件中心与轴工件中心距离，ΔXbottom为通过底部视觉测量系统C采集的图像计算的孔工件中心与轴工件中心距离，ΔYbottom为通过底部视觉测量系统D采集的图像计算的孔工件中心与轴工件中心距离；
步骤43：计算孔深度范围内任意截面轴孔间隙，假设该截面为k，导管的形貌特征已由线激光传感器测量获得，第k个截面与第i个截面半径相差ΔRk-i，中心位置相差ΔXk-i,ΔYk-i，则该截面轴孔间隙Hk为：
Figure BDA0003010022110000091
实施时：本发明在装配前，利用线激光传感器获取轴工件的轮廓信息，为装配过程中轴孔间隙计算提供数据输入，由孔的位置、轴的位置以及轴的形貌数据可以实时计算孔内各个截面上轴孔间隙。线激光传感器获取的轴工件的半径信息可以为视觉测量过程中轴工件图像拟合算法的先验输入，提高了图像拟合算法的鲁棒性。本发明在装配前，四个CCD相机同时对孔位置进行拍摄，通过图像处理技术计算孔在视觉测量坐标系中位置信息，避免轴工件遮挡引起的孔检测过程中图像拟合精度问题。
本发明在轴孔装配过程中，利用线激光器照射在轴工件上形成一条可见的半圆弧激光标线，该标线位置在图像系统中形成稳定的、清晰的光斑，通过图像处理技术准确计算轴工件在视觉测量坐标系中的位置。激光辅助标线有效解决了视觉检测过程准中轴工件图像边缘不稳定，检测精度低问题。
另外，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的一种轴孔自动化装配过程中间隙测量方法。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种轴孔自动化装配过程中间隙测量装置，其特征在于，包括两路线激光传感器、四组视觉测量系统，升降轴和工控机；所述两路线激光传感器安装于所述升降轴上，所述两路线激光传感器、升降轴、四组视觉测量系统通过网络与工控机相连；
所述两路线激光传感器配合升降轴在装配前对轴工件的轮廓信息的进行测量，计算轴工件形貌数据，同时在装配过程中为视觉测量系统提供辅助激光线；所述四组视觉测量系统用于完成装配前孔位置测量，同时在轴孔装配过程中进行状态监控以及轴孔间隙测量；运行在所述工控机内的测量软件进行线激光传感器、视觉传感器的数据采集、算法处理以及升降轴的运动控制；
所述两路线激光传感器包括线激光传感器A、线激光传感器B，线激光传感器A、线激光传感器B垂直设置，同时保持水平；
所述四组视觉测量系统包括视觉测量系统A、B、C、D，视觉测量系统A、B安装在孔工件顶部，视觉测量系统C、D安装于孔工件底部；所述视觉测量系统A、C与线激光传感器A平行，视觉测量系统B、D与线激光传感器B平行；视觉测量系统A与视觉测量系统B垂直安装，视觉测量系统C与视觉测量系统D垂直安装。
2.根据权利要求1所述的一种轴孔自动化装配过程中间隙测量装置，其特征在于，所述视觉测量系统A、B设于同一水平面上，所述视觉测量系统C、D设于同一水平面上。
3.根据权利要求1或2所述的一种轴孔自动化装配过程中间隙测量装置，其特征在于，每一组视觉测量系统均包括CCD相机、远心镜头、环形光源，所述CCD相机、远心镜头、环形光源依次设于同一轴线上。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的一种轴孔自动化装配过程中间隙测量装置的测量方法，其特征在于，该测量方法包括以下步骤：
S1：采用两路线激光传感器配合升降轴在装配前对轴工件的轮廓信息的进行测量，计算轴工件形貌数据；
S2：采用四组视觉测量系统对孔工件拍摄，完成装配前孔位置数据测量；
S3：调整升降轴，采用对线激光传感器A使其出光位置为孔工件顶部，并结合视觉测量系统A进行图像采集获得轴位置图像1；采用对线激光传感器B使其出光位置为孔工件顶部，并结合视觉测量系统B进行图像采集获得轴位置图像2；采用对线激光传感器A使其出光位置为孔工件底部，并结合视觉测量系统C进行图像采集获得轴位置图像3；采用对线激光传感器B使其出光位置为孔工件底部，并结合视觉测量系统D进行图像采集获得轴位置图像4；
S4：重复执行步骤S2、S3直至完成轴孔装配，同时在轴孔装配过程中进行状态监控以及轴孔间隙测量。
5.根据权利要求4所述的测量方法，其特征在于，步骤S1包括以下子步骤：
步骤11：对视觉测量系统进行标定，调整线激光传感器曝光时间及激光强度，保证轴工件轮廓点测量稳定以及辅助标记激光线在视觉测量系统清晰；
步骤12：互为垂直安装的两个线激光传感器处于异步工作状态，线激光传感器的轮廓测量数据通过网络传输到工控机的测量软件，测量软件对轮廓点数据进行平滑处理；
步骤13：测量软件采用最小二乘法对轴工件当前截面轮廓点数据进行圆拟合，计算轴工件当前截面圆心半径以及高点位置；
步骤14：移动升降轴，获取轴工件每一个截面圆心半径以及高点位置形成轴工件形貌数据，记录两个线激光传感器在第i个截面的测量数据，所述测量数据包括第i个截面线激光传感器A的拟合半径、第i个截面线激光传感器B的拟合半径、第i个截面线激光传感器A的高点位置、第i个截面线激光传感器B的高点位置。
6.根据权利要求4所述的测量方法，其特征在于，步骤S2包括：
采用四组视觉测量系统对孔工件进行拍摄，测量软件进行图像处理计算孔在视觉坐标系中的位置及半径；记录孔工件顶部孔的位置信息为PKX1、PKY1和半径为RKX1、RKY1，以及孔工件底部孔的位置信息为PKX2、PKY2和半径为RKX2、RKY2。
7.根据权利要求4所述的测量方法，其特征在于，步骤S3包括以下子步骤：
步骤31：调整升降轴，使线激光传感器出光位置位于孔工件顶部，调整激光功率同时关闭测量系统光源，打开线激光传感器A，视觉测量系统A进行图像采集获得轴位置图像1；然后打开线激光传感器B，关闭线激光传感器A，视觉测量系统B进行图像采集获得轴位置图像2；
步骤32：调整升降轴，使线激光传感器出光位置位于孔工件底部，调整激光功率同时关闭测量系统光源，打开线激光传感器A，视觉测量系统C进行图像采集获得轴位置图像3；然后打开线激光传感器B，关闭线激光传感器A，视觉测量系统D进行图像采集获得轴位置图像4。
8.根据权利要求7所述的测量方法，其特征在于，步骤S4中在轴孔装配过程中进行状态监控以及轴孔间隙测量，包括：
步骤41：测量软件对获得轴位置图像1、轴位置图像2、轴位置图像3、轴位置图像4进行图像处理，计算出轴工件在视觉坐标系中的位置；记录孔工件顶部所在位置的轴工件截面圆心位置为PZX1、PZY1，孔工件顶部所在位置的轴工件截面圆心位置为PZX2、PZY2；
步骤42：假设轴工件第i个截面位于孔工件顶部，第j个截面位于孔工件底部，则孔工件顶部间隙Htop、底部管孔间隙Hbottom为：
Figure FDA0003825240120000031
其中：
Figure FDA0003825240120000032
式中，RXi表示第i个截面线激光传感器A的拟合半径，RYi表示第i个截面线激光传感器B的拟合半径，RXj表示第j个截面线激光传感器A的拟合半径，RYj表示第j个截面线激光传感器B的拟合半径，ΔXtop为通过顶部视觉测量系统A采集的图像计算的孔工件中心与轴工件中心距离，ΔYtop为通过顶部视觉测量系统B采集的图像计算的孔工件中心与轴工件中心距离，ΔXbottom为通过底部视觉测量系统C采集的图像计算的孔工件中心与轴工件中心距离，ΔYbottom为通过底部视觉测量系统D采集的图像计算的孔工件中心与轴工件中心距离；
步骤43：计算孔深度范围内任意截面轴孔间隙，假设该截面为k，导管的形貌特征已由线激光传感器测量获得，第k个截面与第i个截面半径相差ΔRk-i，中心位置相差ΔXk-i,ΔYk-i，则该截面轴孔间隙Hk为：
Figure FDA0003825240120000033
9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求4至8任一项所述的一种轴孔自动化装配过程中间隙测量方法。
CN202110373012.9A 2021-04-07 2021-04-07 一种轴孔自动化装配过程中间隙测量装置及方法 Active CN112964186B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110373012.9A CN112964186B (zh) 2021-04-07 2021-04-07 一种轴孔自动化装配过程中间隙测量装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110373012.9A CN112964186B (zh) 2021-04-07 2021-04-07 一种轴孔自动化装配过程中间隙测量装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112964186A CN112964186A (zh) 2021-06-15
CN112964186B true CN112964186B (zh) 2022-12-06

Family

ID=76280022

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110373012.9A Active CN112964186B (zh) 2021-04-07 2021-04-07 一种轴孔自动化装配过程中间隙测量装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112964186B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113375559B (zh) * 2021-07-06 2022-09-09 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 基于多源传感的在线测量定心装置、系统及方法
CN113358029A (zh) * 2021-07-09 2021-09-07 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 圆筒口部几何误差的检测装置及方法
CN114485631B (zh) * 2021-12-22 2023-12-12 北京航天控制仪器研究所 一种惯性器件自动化装配系统
CN114383505B (zh) * 2022-01-06 2024-06-07 江苏大学 一种用于短轴类零件尺寸的自动检测装置
CN114413758B (zh) * 2022-01-24 2023-06-09 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 一种激光透射定位精度检测组件
CN116907411B (zh) * 2023-09-12 2024-01-12 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种封闭空间轴孔配合间隙测量方法及装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014077641A (ja) * 2012-10-08 2014-05-01 Jtekt Corp 転がり軸受用保持器のポケット隙間を検査する方法
WO2016026969A1 (en) * 2014-08-22 2016-02-25 Saipem S.P.A. Pipe handling system and method of joining pipe sections
CN106017341A (zh) * 2016-07-15 2016-10-12 湖北三江航天红阳机电有限公司 一种轴孔类部件装配间隙监控系统
CN106441133A (zh) * 2016-08-30 2017-02-22 北京理工大学 一种轴孔配合间隙测量装置及其测量方法
CN107289876A (zh) * 2017-05-11 2017-10-24 浙江机电职业技术学院 多轴联动的视觉、激光复合式非接触测量装置及测量方法
CN110987932A (zh) * 2019-12-28 2020-04-10 成都行必果光电科技有限公司 一种自动化装配位视觉测量方法
CN112613118A (zh) * 2020-12-16 2021-04-06 中国科学院沈阳自动化研究所 火箭发动机内部不可测装配质量数字孪生建模与追溯方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014077641A (ja) * 2012-10-08 2014-05-01 Jtekt Corp 転がり軸受用保持器のポケット隙間を検査する方法
WO2016026969A1 (en) * 2014-08-22 2016-02-25 Saipem S.P.A. Pipe handling system and method of joining pipe sections
CN106017341A (zh) * 2016-07-15 2016-10-12 湖北三江航天红阳机电有限公司 一种轴孔类部件装配间隙监控系统
CN106441133A (zh) * 2016-08-30 2017-02-22 北京理工大学 一种轴孔配合间隙测量装置及其测量方法
CN107289876A (zh) * 2017-05-11 2017-10-24 浙江机电职业技术学院 多轴联动的视觉、激光复合式非接触测量装置及测量方法
CN110987932A (zh) * 2019-12-28 2020-04-10 成都行必果光电科技有限公司 一种自动化装配位视觉测量方法
CN112613118A (zh) * 2020-12-16 2021-04-06 中国科学院沈阳自动化研究所 火箭发动机内部不可测装配质量数字孪生建模与追溯方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112964186A (zh) 2021-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112964186B (zh) 一种轴孔自动化装配过程中间隙测量装置及方法
CN111089569B (zh) 一种基于单目视觉的大型箱体测量方法
CN109308693B (zh) 由一台ptz相机构建的目标检测和位姿测量单双目视觉系统
CN110014426B (zh) 一种利用低精度深度相机高精度抓取形状对称工件的方法
CN103558850A (zh) 一种激光视觉引导的焊接机器人全自动运动自标定方法
CN115482195B (zh) 一种基于三维点云的列车部件变形检测方法
CN109493389B (zh) 一种基于深度学习的相机标定方法及系统
CN111531407B (zh) 一种基于图像处理的工件姿态快速测量方法
CN114413788B (zh) 基于双目视觉和反向模型重构的零件表面图案检测方法
CN109579695A (zh) 一种基于异构立体视觉的零件测量方法
Fan et al. A shape-based stereo matching algorithm for binocular vision
Jia et al. A field measurement method for large objects based on a multi-view stereo vision system
CN110992416A (zh) 基于双目视觉与cad模型的高反光面金属零件位姿测量方法
CN109773589B (zh) 对工件表面进行在线测量和加工导引的方法及装置、设备
Gong et al. Accurate and reliable sealant inspection for aircraft fuel tank based on 3-D point cloud
Jianming et al. Error correction for high-precision measurement of cylindrical objects diameter based on machine vision
CN112109374A (zh) 一种基于计算机视觉系统定位及控制折弯模具装卸的方法
Zhang et al. Precise Calibration of Binocular Vision System Based on Oblique Cone Projection Model
Xue et al. Reparability measurement of vision sensor in active stereo visual system
CN111189396B (zh) 一种基于神经网络的增量绝对光栅尺的位移检测方法
Belhaoua et al. Estimation of 3D reconstruction errors in a stereo-vision system
CN110021027B (zh) 一种基于双目视觉的切边点计算方法
CN113670223A (zh) 一种应用于3d视觉检测系统及其方法
Zhao et al. Sub-microscale precision repeatability position measurement using integrated polar microstructure and feature extraction method
CN104156962A (zh) 一种基于梯形图案的相机与投影机空间位置关系的标定方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant