[发明专利]一种空腔类零部件内壁自动化测量装置及其测量方法

说明书

本发明公开了一种空腔类零部件内壁自动化测量装置，包括旋进机构、丝杠，所述旋进机构与丝杠螺纹连接，旋进机构一端设置有驱动器另一端固定连接有支撑架，所述驱动器能够驱动旋进机构在丝杠上旋转，使之沿丝杠轴向方向运动，旋进机构下部设置有视觉测量机构；所述驱动器还安装有编码器，所述编码器与视觉测量机构电连接。使用该测量装置进行测量的具体方法，包括以下步骤：1）设置初始坐标系；2）采集图像和数据计算；3）数据换算。本发明的测量装置和测量方法中，以丝杠为定位基准，测量过程中无需对被测物粘贴标志点，在测量完成后也无需去除标志点；简化了坐标换算的计算；能够在无人工干预的情况下对空腔类零件内壁进行三维测量。

技术领域

本发明涉及零件测量技术领域，具体是指一种空腔类零部件内壁自动化测量装置及其测量方法。

背景技术

空腔类零件内部空间有限，传统的三坐标测量机等不便进行测量。为了解决空腔类零件的内壁尺寸检测，现有技术中出现了非接触式光学测量方式，例如线激光扫描测量方式或面结构光扫描测量方式。

线激光扫描测量物体的方法是通过向物体表面投射一束高亮度的线状激光，并用相机拍摄物体表面，获取包含激光线影像在内的物体表面图像，通过图像处理方法提取激光线影像的中心，根据三角测量原理，重建激光线的三维数据，再通过多次扫描得到的激光线三维数据的组合，得到被测物体的表面三维形貌。面结构光扫描测量物体的方法，与线激光扫描的方法类似，通过向物体表面投射特定的面结构光图样，用相机拍摄物体表面，获取经过物体表面形貌调制的结构光影像，然后应用相位展开等算法和三角测量原理，重建被测物体表面三维数据。上述非接触式光学测量方式无法仅通过单次测量获得完整的被测物表面三维数据，在进行多次测量时，往往需要通过被测物表面粘贴的标志点进行不同测量数据的坐标系统一，而空腔类零件内部空间有限，标志点的粘贴和去除较为困难，为其测量带来了极大的困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于实现对物体的三维形貌测量的自动化测量装置。

本发明的另一个目的在于提供基于上述自动化测量装置，通过自身提供的坐标转换依据，可以无需标志点得到被测物体的完整三维形貌的测量方法。

本发明通过下述技术方案实现：一种空腔类零部件内壁自动化测量装置，包括旋进机构、丝杠，所述旋进机构与丝杠螺纹连接，旋进机构一端设置有驱动器另一端固定连接有支撑架，所述驱动器能够驱动旋进机构在丝杠上旋转，使之沿丝杠轴向方向运动，旋进机构下部设置有视觉测量机构；所述驱动器还安装有编码器，所述编码器与视觉测量机构电连接，编码器同步反映旋进机构在丝杠上的转动，并输出的同步脉冲信号给视觉测量机构，使视觉测量机构同步进行视觉测量。

本技术方案的工作原理为，在驱动装置上装有编码器，其每转一周输出固定周期数的脉冲，驱动装置每转一周，对应旋进机构也转动一周，因此编码器也同步反映旋进机构在丝杠上的转动。每个脉冲对应的角度增量可以通过计算得到；

视觉测量机构接收编码器输出的脉冲信号，同步进行投影和图像采集。

测量时驱动装置匀速连续转动，编码器均匀输出脉冲，每一个编码器脉冲进行一次测量，获得一组三维点云数据，根据测量装置的不同，这组数据可以是一个点，一条线或一个面。每一个编码器脉冲下测量得到的数据，可以根据编码器累计脉冲数换算的角度信息，以及丝杠的螺距等几何参数，换算到同一坐标系下，在旋进机构到达丝杠末端时，完成整个内腔表面的三维形貌数据采集。

为更好的实现本发明，进一步地，所述旋进机构包括中部与丝杠螺纹连接的旋进块，所述旋进块上端嵌插有驱动杆，所述驱动杆一端与驱动器固定连接，所述旋进块下部与固定连接有视觉测量机构。

为更好的实现本发明，进一步地，所述视觉测量装置为点测量装置或线测量装置或面测量装置。