[发明专利]基于图像域的轴套类零件形位误差测量装置及方法

权利要求书

1.一种基于图像域的轴套类零件形位误差测量装置，其特征在于：它包括机架（1）、设于机架（1）上的三维工作台（2）、至少一个用于固定待测工件并能使待测工件绕其轴线旋转的夹持机构、计算机（3）和控制器（4），三维工作台（2）上设有三自由度调节的图像传感器（5）和水平二自由度调节的顶部光源（6），夹持机构上的固定待测工件的位置的下方设有背景光源（7），图像传感器（5）与计算机（3）电连接，三维工作台（2）和夹持机构均与控制器（4）电连接，计算机（3）与控制器（4）电连接。

2.根据权利要求1所述的基于图像域的轴套类零件形位误差测量装置，其特征在于：所述的夹持机构包括同轴线设置的卡盘（8）和活动顶尖（9），卡盘（8）连接有能驱动卡盘（8）绕其轴线旋转的旋转电机（10）。

3.根据权利要求1所述的基于图像域的轴套类零件形位误差测量装置，其特征在于：所述的三维工作台包括X向运动传输机构、Y向运动传输机构和Z向运动传输机构，X向运动传输机构包括X向步进电机（101）、两条X向滑轨（102）、输入轴同步转动的两个X向锥齿轮减速器（103），每条X向滑轨（102）上均安装有一个X向丝杠（104），每个X向丝杠（104）上均安装有一个X向滑块（105），X向步进电机（101）的输出轴与其中一个X向锥齿轮减速器（103）的输入轴传动连接，Y向运动传输机构和Z向运动传输机构安装在两个X向滑块（105）上。

4.根据权利要求3所述的基于图像域的轴套类零件形位误差测量装置，其特征在于：所述的Y向运动传输机构包括Y向步进电机（201）和第一Y向滑轨（202），第一Y向滑轨（202）的两端分别安装在两个X向滑块（105）上，第一Y向滑轨（202）上安装有Y向丝杠，Y向丝杠上安装有第一Y向滑块（203），Y向步进电机（201）的输出轴通过一Y向锥齿轮减速器（204）与Y向丝杠传动连接，Z向运动传输机构安装在第一Y向滑块（203）上。

5.根据权利要求4所述的基于图像域的轴套类零件形位误差测量装置，其特征在于：所述的Y向运动传输机构还包括设于第一Y向滑轨（202）上方的第二Y向滑轨（205），第二Y向滑轨（205）与第一Y向滑轨（202）通过两块固定板（206）固定，第二Y向滑轨（205）上设有第二Y向滑块（207），Z向运动传输机构安装在第一Y向滑块（203）和第二Y向滑块（207）上。

6.根据权利要求5所述的基于图像域的轴套类零件形位误差测量装置，其特征在于：所述的Z向运动传输机构包括Z向步进电机（301）和Z向滑轨（302），Z向滑轨（302）安装在第一Y向滑块（203）和第二Y向滑块（207）上，Z向滑轨（302）上安装有Z向丝杠，Z向丝杠上安装有Z向滑块（303），Z向步进电机（301）的输出轴与Z向丝杠传动连接，图像传感器5安装在Z向滑块（303）上，顶部光源6安装在Z向滑轨（302）上。

7.根据权利要求1所述的基于图像域的轴套类零件形位误差测量装置，其特征在于：所述的图像传感器（5）为线阵CCD图像传感器或面阵CCD图像传感器。

8.根据权利要求1所述的基于图像域的轴套类零件形位误差测量装置，其特征在于：所述的图像传感器（5）的镜头为定心镜头、远心镜头或可变焦镜头。

9.根据权利要求1所述的基于图像域的轴套类零件形位误差测量装置，其特征在于：所述的顶部光源（6）和背景光源（7）为条形光源、环形光源或球形光源。

10.一种基于图像域的轴套类零件形位误差测量方法，其特征在于，它包括以下步骤：

（1）、将待测工件固定在夹持机构上，待测工件的一端由卡盘固定，待测工件的另一端由活动顶尖固定；

（2）、通过控制器控制三维工作台移动，调节图像传感器的位置和成像高度，从而将图像传感器调节到最佳测量位置；

（3）、打开顶部光源和背景光源，对待测工件进行截面测量，并通过旋转电机使待测工件旋转，完成对工件的三维空间测量；

（4）、将测量好的基础数据传输给计算机，将测量好的基础数据在图像域进行空间转换，由相伴曲线生成线性伴随误差分布，并根据形位误差的不同类型生成相应的参考基准，然后由最优算法计算出图像域形位误差模型；

（5）通过标定算法确定出测量空间与图像空间的放大倍数，然后将图像空间的形位误差数据转化为测量空间的形位误差数据。

（6）、重复步骤2、3、4、5，相继测出待测工件其余部位的形位误差。

（7）、测完一个工件后，控制活动顶尖向外运动，松开已经测好的工件。