[发明专利]基于机器视觉的五轴数控机床旋转轴误差检测方法

权利要求书

1.一种基于机器视觉的五轴数控机床旋转轴误差检测方法，包括图像获取、图像处理与分析两个步骤，

（1）图像获取：将检测标志固定于要检测的机床旋转轴上并与旋转轴轴线垂直，利用CCD相机获取机床旋转轴在不同位置处的图像，获取图像时，相机的成像面与检测标志所在平面平行，所述检测标志为同心圆标志，由多组同心圆按行和列等距离排布成矩形阵列，每组同心圆由一个圆饼和至少3个圆环构成；

（2）图像处理与分析：包括对图像边缘的提取、圆心位置的确定及图像在不同旋转角度下的相对角度变化的计算；

所述步骤（1）获取的图像实际是椭圆，所述图像边缘的提取是对获取的图像的边界进行检测，经过边缘检测和阈值处理后，得到椭圆边缘的二值图像；

所述圆心位置的确定是对二值图像的边缘点进行拟合圆轮廓并找出椭圆中心。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的五轴数控机床旋转轴误差检测方法，其特征在于：所述图像边缘提取的方法为Canny算子边缘检测算法。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述圆心位置的确定方法为最小二乘椭圆拟合法。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述图像在不同旋转角度下的相对角度变化的计算方法为：

由椭圆拟合定出各同心圆的中心点，利用图像中不同位置处的标志对应点连线斜率的变化来计算两次旋转的角度差，即：

Δθ'=θ_i+1'-θ_i'

式中，θ_i'为旋转轴在第i个检测位置处转动的实际绝对角度；θ_i+1'为旋转轴在第i+1个检测位置处转动的实际绝对角度；Δθ'为旋转轴相邻两次转动的实际相对角度；

机床理论上两次转动的角度差值为：

Δθ=θ_i+1-θ_i

式中，θ_i为旋转轴在第i个检测位置处转动的理论绝对角度；θ_i+1为旋转轴在第i+1个检测位置处转动的理论绝对角度；Δθ为旋转轴相邻两次转动的理论相对角度；

对比计算得机床的转角误差为：

E_θ=Δθ-Δθ'

式中，E_θ为旋转轴相邻两次转动的实际相对角度与理论相对角度的偏差。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述CCD相机为1000万像素以上的数码相机。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于：在检测标志附近还设置有光源（2），为可根据周边环境调节的LED光源。