[发明专利]基于激光传感器的轴承内孔测量装置及方法

权利要求书

1.基于激光传感器的轴承内孔测量装置，其特征在于，包括底座、轴承夹具、滑动平台、旋转关节、激光测距传感器和控制模块，所述轴承夹具竖直固定于所述底座一侧，其上固定待测轴承，所述滑动平台通过驱动电机沿底座上安设的滑动导轨滑动，所述旋转关节通过支架安设于滑动平台上，所述激光测距传感器安设于旋转关节的端头，所述控制模块包括控制器和上位机，所述控制器的输入端与激光测距传感器相连，输出端分别与旋转关节和激光测距传感器相连，控制器与上位机相连，实现信息交互。

2.根据权利要求1所述的基于激光传感器的轴承内孔测量装置，其特征在于，所述轴承夹具包括固定板、上夹臂和下夹臂，所述上、下夹臂堆成固定于所述固定板上，固定板底部固定于所述底座上，上、下夹臂的间距与待测轴承外径相同，实现卡合固定。

3.根据权利要求1或2所述的基于激光传感器的轴承内孔测量装置，其特征在于，所述旋转关节为步进电机，所述步进电机的输出轴的端头安设所述激光测距传感器，步进电机的输出轴与待测轴承内孔相对应设置。

4.根据权利要求3所述的基于激光传感器的轴承内孔测量装置，其特征在于，所述激光测距传感器为单目激光测距传感器，激光光源方向与滑动平台的滑动方向垂直。

5.基于激光传感器的轴承内孔测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1)建立坐标系：确定激光测距传感器的运动学模型和参数，并建立三维坐标系；

S2)激光测量：使用激光测距仪对轴承内壁进行测量，获取轴承内壁三维点云数据；

S3)特征提取：对所得到的的三维点云数据进行特征提取；

S4)光顺滤波：去噪处理，使用滤波器对点云数据进行平滑滤波处理；

S3)模型重建：使用三维重建算法对处理过后的点云数据进行重建，得到相对应的轴承内壁完整的三维模型。

6.根据权利要求5所述的基于激光传感器的轴承内孔测量方法，其特征在于，步骤S1中所述建立三维坐标系包括如下内容：以滑动平台移动的方向为z轴方向，以激光测距传感器初始位置为xy平面的原点，建立三维坐标系。

7.根据权利要求6所述的基于激光传感器的轴承内孔测量方法，其特征在于，步骤S2中所述激光测量包括如下内容：控制器控制滑动平台朝着待测轴承方向移动，当到达待测轴承端面时，此时z轴位置为0，此位置即为三维坐标系原点，滑动平台继续移动距离d暂停，旋转关节和激光测距传感器开始工作，旋转关节的旋转角度为Δθ时，激光测距传感器采集到轴承内孔测量点到三维坐标原点的长度为L，旋转角度达到360度时，旋转关节暂停，滑动平台继续向前移动d距离，重复以上运动，直至激光测距传感器到达待测轴承另端面，测量结束，轴承内表面数据在三维坐标的表示为：(x,y,z)＝(LcosΔθ,LsinΔθ,kd)，其中，k∈N，0°≤Δθ＜360°。

8.根据权利要求7所述的基于激光传感器的轴承内孔测量方法，其特征在于，步骤S3中所述特征提取包括如下内容：采用主成分分析法，使用基于特征值分解协方差矩阵实现主成分分析，对于三维坐标数据集X，需要降到k维，每一位特征减去各自的平均值，然后计算协方差矩阵,用特征值分解方法求协方差矩阵的特征值与特征向量，对特征值从大到小排序，选择其中最大的k个，然后将其对应的k个特征向量分别作为行向量组成特征向量矩阵P，将数据转换到k个特征向量构建的新空间中，即Y＝PX，Y即为特征提取后的三维坐标数据集。

9.根据权利要求5或8所述的基于激光传感器的轴承内孔测量方法，其特征在于，步骤S4中所述滤波器为SG滤波器。

10.根据权利要求5或8所述的基于激光传感器的轴承内孔测量方法，其特征在于，步骤S4中所述三维重建算法为泊松曲面重建算法。