[发明专利]一种基于靶标轨迹跟踪的主轴径向回转误差测量方法

摘要

本发明一种基于靶标轨迹跟踪的主轴径向回转误差测量方法属于精密仪器制造及测量技术领域；该方法依次执行以下步骤：步骤a、点亮标准器；步骤b、调整X向位移导轨，Y向位移导轨和Z向位移导轨，使得图像采集器件能够对靶标回转圆周完整成像；步骤c、控制待测主轴在额定转速下转动；步骤d、在图像采集器件的曝光时间T₁、待测主轴的转动周期T₂之间满足T₁＝T₂或T₁＝kT₂的关系时，图像采集器件对标准器成像，获得靶标轨迹图像；步骤e、对靶标轨迹图像进行预处理和靶标轨迹提取；步骤f、评定靶标轨迹的圆度误差；本发明不仅不需要高采样频率电容传感器，降低了测量成本，而且能够实现高转速主轴径向回转误差的高精度测量。

主权项

1.一种基于靶标轨迹跟踪的主轴径向回转误差测量方法，其特征在于，由以下步骤组成：步骤a、点亮标准器(2)；步骤b、调整X向位移导轨(7)，Y向位移导轨(8)和Z向位移导轨(9)，使得图像采集器件(1)能够对靶标(10)回转圆周完整成像；步骤c、控制待测主轴(4)在额定转速下转动；步骤d、在图像采集器件(1)的曝光时间T₁、待测主轴(4)的转动周期T₂之间满足T₁＝T₂或T₁＝kT₂的关系时，图像采集器件(1)对标准器(2)成像，获得靶标轨迹图像；步骤e、对靶标轨迹图像进行预处理和靶标轨迹提取；步骤f、评定靶标轨迹的圆度误差；步骤e所述的预处理，包括以下步骤：步骤e1、对每一个像素点[i,j]取大小为N×N的邻域，分别计算该邻域的四个子区域灰度分布均匀度，然后将均匀度最小的子区域的均值赋予该像素点；所述子区域灰度分布均匀度有如下公式计算：V＝∑f²(i,j)‑(∑f(i,j))²/N其中，i、j为某像素点的x坐标和y坐标，f(i,j)为该像素点的灰度值，N＝2k‑1，k为正整数；步骤e2、对步骤e1处理之后的靶标轨迹图像进行增强，获取明暗对比清晰的图像；所述获取明暗对比清晰图像的方法通过如下公式实现：其中，g(i,j)为某像素点变换之后的灰度值，f(i,j)为该像素点变换之前的灰度值，M_f为图像变换之前最大灰度值，M_g为图像变换之后最大灰度值；又0<c<d<M_g；步骤e所述的靶标轨迹提取，通过以下步骤实现：其中，A为靶标轨迹图像，β(A)为提取所得的靶标轨迹，B为一个大小为n×n的结构元素，为腐蚀运算符；步骤f所述的评定靶标轨迹的圆度误差，方法如下：步骤f1、计算拟合圆半径R₀其中，(x_i,y_i)为实际轮廓上各点的坐标，(x_o,y_o)为拟合圆中心的坐标，n为实际轮廓上点的总数；步骤f2、计算靶标轨迹的圆度误差为：靶标轨迹的圆度误差E_round即为待测主轴(4)的径向回转误差；所述基于靶标轨迹跟踪的主轴径向回转误差测量方法在基于靶标轨迹跟踪的主轴径向回转误差测量装置上实现，所述基于靶标轨迹跟踪的主轴径向回转误差测量装置包括：图像采集器件(1)，标准器(2)，用于夹持标准器(2)的装夹装置(3)，待测主轴(4)，基座(5)，龙门支架(6)，X向位移导轨(7)，Y向位移导轨(8)和Z向位移导轨(9)；其中，X向位移导轨(7)通过龙门支架(6)固定在基座(5)上，Y向位移导轨(8)安装在X向位移导轨(7)上，沿X向位移导轨(7)所在方向移动，Z向位移导轨(9)安装在Y向位移导轨(8)上，沿Y向位移导轨(8)所在方向移动，图像采集器件(1)安装在Z向位移导轨(9)上，沿Z向位移导轨(9)所在方向移动，标准器(2)通过装夹装置(3)安装在待测主轴(4)的回转端面上；所述标准器(2)为顶端开有靶标(10)、内部能够发光的桶状结构；所述靶标(10)为偏心孔。