CN113639678A

CN113639678A - 一种基于智能相机的直线导轨精度检测方法

Info

Publication number: CN113639678A
Application number: CN202110958783.4A
Authority: CN
Inventors: 徐海; 曹智军; 陈俊寰; 李肖文
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-08-20
Filing date: 2021-08-20
Publication date: 2021-11-12

Abstract

本发明属于数控机床领域，具体涉及一种直线导轨精度测量方法。该发明的技术方案是：在直线导轨的滑块上吸附智能相机模块，激光发射器发出水平圆形激光线，水平圆形激光成像于智能相机的传感器上，智能相机能自动计算出圆形光斑的圆心相对于图像传感器中心坐标点的像素坐标，并将此像素坐标无线传至电脑接收。在电脑上通过高级语言编写界面，依据接收的像素坐标，实时显示圆形激光斑在图像传感器中的位置。通过标定的智能相机每变化一个像素所对应的导轨高度变化值，依据直线导轨精度测量原理，电脑计算出直线导轨的精度。

Description

一种基于智能相机的直线导轨精度检测方法

技术领域

本发明涉及数控机床技术领域，尤其涉及数控机床的直线导轨、滑台、地轨的安装精度检测。

背景技术

数控机床导轨直线度误差是数控机床中重要的几何误差之一，线差法是目前常用的测量方法，其典型测量仪器是双频激光干涉仪，利用激光干涉原理进行导轨直线度的测量，其测量精度高、测量稳定性好，但对设备和测量方法的要求高，其测量设备制造困难，价格昂贵，尤其是其测量方法复杂，其技术往往被国外大公司垄断。

发明内容

本发明实施提供了一种基于智能相机的直线导轨精度检测方法以改进现有激光干涉法结构复杂，方法繁琐，价格昂贵的缺点。

本发明提供了一种基于智能相机的直线导轨精度检测方法，所述方法包括：激光发射器、支架、导轨、滑块、磁性底座、调节螺母、智能相机、电脑；所述激光发射器用于发射的圆形光斑，所述智能相机具有图像传感器，所述图像传感器用于接收所述圆形光斑，所述电脑具有高级程序语言所编写的图像界面；所述智能相机能够自动计算出所述圆形光斑的圆心相对于所述图像传感器中心坐标点的像素坐标（x，y），并将所述圆形光斑及其像素坐标无线传递至所述电脑的图像界面中，所述界面能够实时显示所述光斑及其像素坐标。

进一步的，调节所述激光发射器的位置，使所述像素坐标在所述电脑的图像界面的中心原点，即所述像素坐标点为(0, 0)；调节所述智能相机的升高或者降低L1毫米，记录所述像素坐标当前纵坐标值y1，计算出智能相机单位像素对应的实际高度变化，即，k1=L1/y1，改变L1，测量n次，求出平均值k，即为所述智能相机每变化一个像素所对应的高度变化。

进一步的，所述激光发射器安装到所述支架上，所述支架能够调节所述激光发射器的水平、高低、仰俯、左右角度。

进一步的，所述滑块能够沿所述导轨直线移动，所述磁性底座吸附在所述滑块上，所述磁性底能够通过调节螺母调节所述智能相机的升高或降低。

进一步的，所述导轨直线精度检测方法包括直线导轨水平平面内精度测量方法，所述智能相机滑动至导轨一端的端点位置，调节所述激光发射器和所述智能相机的位置，使所述像素坐标位于所述电脑的图像界面的原点；所述智能相机滑动至导轨另一端的端点位置，通过所述调节螺母调整智能相机的高度，使所述像素坐标的横坐标x值为0；在所述导轨两端点之间以适当速度滑动所述智能相机，读出像素坐标的纵坐标的最大变化量Δy，计算出直线导轨的平面内直线度S=k*Δy。

进一步的，所述导轨直线精度检测方法还包括垂直平面内直线度测量方法，所述水平精度测完后，使所述智能相机再次滑动至导轨另一端的端点位置，通过调节所述导轨垂直量，使所述像素坐标的纵坐标y值为0；在所述导轨两端点之间以适当速度滑动所述智能相机，读出像素坐标的横坐标的最大变化量Δx，计算出直线导轨的垂直平面内直线度p=k*Δx。

本发明实施例中，仅仅通过直线精度高的单激光源与智能相机，控制电脑端相连并通过图像界面接收智能相机的像素信息，将像素信息换算为实际的导轨位置信息，就能够测量数控机床导轨的直线度信息，无需安装任何光学棱镜或者复杂的光学配件，不需要考虑温度湿度补偿，不存在零点漂移现象，由此可见，本发明方法简单，结构简洁，精度高，提高测量效率并降低了设备成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中的附图作简要的介绍。

图1是系统结构图；

图2是滑块在导轨右端和中间测量点；

图3是像素坐标；

图4是测量过程光斑成像点。

1-激光发射器；2-支架；3-圆形激光；4-调节螺母；5 -滑块；6-导轨A点；7-导轨；8-智能相机；9-磁性底座；10-电脑；11-导轨C点；12-导轨B点；13-图像传感器；14-圆形光斑；15-图像传感器中心；16-光斑圆心；17-圆心横坐标点X；18-圆心纵坐标点Y；19-中心水平线；20-竖直中心线；21-在导轨B点的水平光斑；22-在导轨B点的垂直光斑；23-中心点光斑。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1所示，激光发射器1安装在三角支架2上，激光发射器1能发出圆形激光3，三角支架2能调节激光发射器高度、水平、仰俯并能水平左右移动及旋转。直线导轨7上有滑块5，智能相机8通过调节螺母4和其磁性底座9相接，调节螺母4可调节智能相机的高度，磁性底座9依靠磁性吸附在滑块5上。滑块位于导轨左端监测点是A点6。10为系统测量计算用的电脑。如图2所示，滑块带着智能相机在导轨最右端为B点12，中间某点为C点11。如图3所示，激光发射器发射的圆形激光射到智能相机的图像传感器13上时，智能相机能自动计算出圆形光斑14的圆心16相对于图像传感器中心坐标点15的像素坐标（x，y），并将此像素坐标（x，y）无线传播被电脑接收。如图4，在电脑上通过高级语言编写界面，依据接收的像素坐标，显示图3圆形光斑14在图像传感器13中的位置。电脑接收到智能相机传送过来的像素坐标（x，y），能实时显示在电脑界面上。

把激光发射器1安装到支架2上，把磁性底座9吸附于滑块5上，滑块移动至导轨任意一点。通过调节支架2水平、高度、仰俯、左右移动及旋转以及调节螺母4，使激光发射器1发出的圆形激光水平，在电脑界面所形成的光斑成像于图像传感器的中心，即像素坐标为（0，0），如图4中的中心点光斑23所示。通过调节智能相机下端的调节螺母，使智能相机升高或降低L1毫米后，电脑界面的当前像素坐标的纵坐标变化为y1,则可得到智能相机每变化一个像素所对应的高度变化为：

k1=1000L1/y1(微米/像素);

改变高度测量n次计算出一个平均值：

k=(k1+k2+------+kn)/n;

则k(微米/像素)值即为智能相机每变化一个像素所对应的高度变化。

1、直线导轨在水平平面内直线度测量方法：

先安装导轨7，再把图1中激光发射器1安装到支架2上，把磁性底座9吸附于滑块5上，并滑动于导轨A点，通过调节支架2水平、高度、仰俯、左右旋转以及调节螺母4，使激光发射器1发出的圆形激光水平，在电脑界面所形成的光斑成像于图像传感器的中心15，如图4中圆形光斑14所示，将滑块移动至B点，通过调整导轨高度，使圆形光斑所成像的中心在图像传感器的19中心水平线上，图4中21既为圆形水平光斑（图4中圆形光斑21和23也可能重合）。

在导轨A和B点中间以适当速度移动滑块，电脑实时显示像素坐标，依据标定的k值，计算显示出移动过程中直线导轨水平高度的变化，并在移动过程中实时比较导轨高度值，从A点到B点滑动结束获取高度的最大变化值s，即为导轨在水平平面内的直线度。

2、直线导轨在垂直平面内直线度测量方法：

直线导轨水平精度测量完后，将滑块移动至B点，通过调整导轨垂直量，使圆形光斑所成像的中心在图像传感器的20竖直中心线上，图4中22圆形垂直光斑（图4中圆形光斑22和23也可能重合）。

在导轨A和B点中间以适当速度移动滑块，电脑实时显示像素坐标，依据标定的k值，计算显示出移动过程中直线导轨垂直度的变化，并在移动过程中实时比较垂直度值，从A点到B点滑动结束获取垂直度的最大变化值p，即为导轨在垂直平面内的直线度。

Claims

1.一种基于智能相机的直线导轨精度检测方法，其特征在于，所述的方法包括：

激光发射器、支架、导轨、滑块、磁性底座、调节螺母、智能相机、电脑；

所述激光发射器用于发射圆形光斑，所述智能相机具有图像传感器，所述图像传感器用于接收所述圆形光斑，所述电脑具有高级程序语言所编写的图像界面；

所述智能相机能够自动计算出所述圆形光斑的圆心相对于所述图像传感器中心坐标点的像素坐标（x，y），并将所述圆形光斑圆心像素坐标无线传递至所述电脑，在其所述的图像界面中能够实时显示所述光斑及其像素坐标。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调节所述激光发射器的位置，使所述像素坐标在所述电脑的图像界面的中心原点，即所述像素坐标点为(0, 0)；调节所述智能相机的升高或者降低L1毫米，记录所述像素坐标当前纵坐标值y1，计算出智能相机单位像素对应所述智能相机的实际高度变化，即，k1=L1/y1，改变L1，测量n次，求出平均值k，即为所述智能相机每变化一个像素所对应的高度变化。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光发射器安装到在所述支架上，所述支架能够调节所述激光发射器的水平、高低、仰俯、左右角度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述滑块能够沿所述导轨直线移动，所述磁性底座吸附在所述滑块上，所述磁性底座能够通过调节螺母调节所述智能相机的升高或降低。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法包括直线导轨在水平平面内直线度测量方法：

所述智能相机滑动至导轨一端的端点位置，调节所述激光发射器和所述智能相机的位置，使所述像素坐标位于所述电脑的图像界面的原点；

所述智能相机滑动至导轨另一端的端点位置，通过所述调节螺母调整智能相机的高度，使所述像素坐标的横坐标x值为0；

在所述导轨两端点之间以适当速度滑动所述智能相机，所述电脑读出像素坐标的纵坐标的最大变化量Δy，计算出直线导轨在水平平面内的直线度S=k*Δy。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法包括直线导轨在垂直平面内直线度测量方法：

所述水平精度测完后，使所述智能相机再次滑动至导轨另一端的端点位置，通过调节所述导轨的垂直量，使所述像素坐标的纵坐标y值为0；

在所述导轨两端点之间以适当速度滑动所述智能相机，所述电脑读出像素坐标的横坐标的最大变化量Δx，计算出直线导轨在垂直平面内的直线度P=k*Δx。