[发明专利]一种弹簧同心度和垂直度测量仪及其测量方法

权利要求书

1.一种弹簧同心度和垂直度测量仪，包括由下列部件：

设置在云台上的摄像机；

置于摄像机对面的背光板，用以投射出均匀光线；

旋转底座，用以固定待测弹簧；

气缸和气缸顶轴，用以固定弹簧位置，并对弹簧进行压缩操作；

云台，用以进行摄像机视角的调整；

计算机，用以根据摄像机采集的图像信号进行弹簧同心度和垂直度的计算和测量。

2.根据权利要求1所述的弹簧同心度和垂直度测量仪，其特征在于，所述测量仪还包括嵌在底座内的半圆盘旋转定位块。

3.根据权利要求2所述的弹簧同心度和垂直度测量仪，其特征在于，所述测量仪还包括用于感应定位块的位置开关。

4.一种采用权利要求1所述的测量仪测量弹簧同心度和垂直度的方法，其特征在于，测量过程包括以下步骤：

(1)双线重合调整，即保证摄像机横向中心线和旋转轴线重合；

(2)标定实际横向尺寸和屏幕横向距离之间的对应关系；

(3)利用摄像机采集待测弹簧的图像；

(4)进行图像处理，提取待测弹簧的边缘顶点；

(5)在测量范围内取顶点中最上面左右两个点，作为弹簧的顶面端点；取最下的两点为底面端点；

(6)分别计算出顶面端点和底面端点的距离，利用两者差值的一半定义该位置的同心度；

(7)对两侧的顶点分别进行直线拟合，取直线斜率角与标称值的偏差为该位置的垂直度；

(8)将旋转底座旋转到各个不同角度，重复执行步骤(3)至(7)，获取不同位置的同心度和垂直度，分别取其中的最大值定义整个弹簧的同心度垂直度。

5.根据权利要求4所述的测量弹簧同心度和垂直度的方法，其特征在于，所述步骤(1)包括以下步骤：

(a)在采集屏幕上绘制栅线，包括屏幕横向中心线和等距离的其他竖线，并在栅线上下绘制标尺；

(b)将标定圆柱放置于旋转底座上，通过调整摄像机云台，以竖线和标尺为参考，让圆柱的像在中心线两侧对称；

(c)循环旋转圆柱到不同角度，重复调整云台，确保每个角度的像都对称。

6.根据权利要求4所述的测量弹簧同心度和垂直度的方法，其特征在于，所述步骤(2)包括以下步骤：

(a)制作三个或三个以上直径大小不一的圆柱，分别将其放置于旋转底座上，利用摄像机采集它们的图像；

(b)分别对各个圆柱的图像进行如下处理：提取圆柱的边界点；对其一条边上的边界点集合进行直线拟合；求另一边上的不同点到该直线的距离，并计算各个不同点到直线距离的平均值，为圆柱对应的屏幕横向大小；

(c)把各个圆柱直径实际值和该圆柱对应的屏幕横向大小代入实际横向尺寸和屏幕横向距离之间的对应关系式d＝A·D+B，式中，d是指实际横向尺寸，D是指屏幕横向距离，再使用最小二乘法对其中参数A，B进行求解。