一种螺纹孔二维位置度在线自动化测量方法与流程

本发明涉及机械加工及测量领域，特别涉及一种螺纹孔二维位置度在线自动化测量方法。

背景技术：

随着对产品质量要求的不断提高，螺纹孔的定位精度在自动化生产中要求也在持续提高。位置度误差评价的是加工后零件的实际中心、轴线等位置相对于其理想位置的变动量或偏离程度。

对于螺纹孔的位置度测量，常见的方法有螺丝定位法，将螺丝拧入螺纹孔，测量螺丝的位置反映螺纹孔位置，这种方法难以实现在线自动化检测。

影像测量法——即通过已知坐标参数的相机拍摄螺纹孔端面图像，利用软件处理，得到螺纹孔心在相机坐标系中的坐标值，进而评价螺纹孔的位置度。影像测量法的不足之处在于，螺纹的存在会导致相机拍摄的螺纹孔图像的差异大，图像模糊与失真，图像处理的可靠性和精度低，影响后续的位置度评价结果，无法满足高精度的测量需求。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种螺纹孔二维位置度在线自动化测量方法，解决现有技术中检测螺纹孔位置度时，采用螺丝拧入方式无法实现自动化以及采用影响测量方式因螺纹存在造成图像模糊或失真，测量精度低的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：提供了一种螺纹孔二维位置度在线自动化测量方法，包括以下步骤：

步骤s1：将定位球固定于待测螺纹孔的端面圆上；

步骤s2：利用所述待测螺纹孔上方的相机对所述定位球进行图像拍摄；

步骤s3：根据拍摄图像得出所述待测螺纹孔的位置度。

进一步：所述步骤s1的具体实现方式为：

步骤s11：将定位球固定于气缸的输出轴的顶端；

步骤s12：启动所述气缸控制所述定位球前进后退，使所述定位球固定于所述待测螺纹孔的端面圆上。

上述进一步方案的有益效果是：通过气缸控制定位球前进后退，控制方便简单，利于自动化测量。

进一步：所述步骤s2中，在对所述定位球进行图像拍摄之前，还需调节所述相机或待测螺纹孔的位置使相机的镜头位于所述待测螺纹孔的正上方。

上述进一步方案的有益效果是：将相机镜头放置于待测螺纹孔的正上方，可减少后续计算的工作量，提高系统检测效率。

进一步：所述步骤s3的具体实现方式为：

步骤s31：测量所述相机的位置坐标；

步骤s32：利用图像处理算法计算出拍摄图像中定位球的球心坐标；

步骤s33：结合相机的位置坐标与拍摄图像中定位球的球心坐标计算出所述定位球的位置坐标；

步骤s34：获得所述待测螺纹孔的位置坐标。

本发明的有益效果是：利用接触式定位球对待测螺纹孔的位置进行精确表征，定位球与待测螺纹孔紧密接触，通过相机拍摄定位球，并结合图像处理计算定位球的球心位置来实现待测螺纹孔二维位置度测量的方法，可以满足其对位置度高精度自动化测量的精度要求；另将气缸，定位球，相机组合成测量传感器，用于对待测螺纹孔的位置度进行测量；所需器材简单易得，系统控制方便，且图像处理方式简单，测量精度高，可实现便捷、精准、快速的螺纹孔二维位置度在线自动化测量。

附图说明

图1为本发明中一种螺纹孔二维位置度在线自动化测量方法的流程图；

图2为本发明中一种螺纹孔二维位置度在线自动化测量方法的测量原理示意图；

图中：1为定位球，2为相机，3为气缸，4为待测零件，41为待测螺纹孔。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1和图2所示，一种根据螺纹孔二维位置度在线自动化测量方法，包括以下步骤：

步骤s1：将定位球1固定于待测螺纹孔41的端面圆上；

步骤s2：利用所述待测螺纹孔41上方的相机2对所述定位球1进行图像拍摄；

步骤s3：根据拍摄图像得出所述待测螺纹孔41的位置度。

优选地：所述步骤s1的具体实现方式为：

步骤s11：将定位球1固定于气缸3的输出轴的顶端；

步骤s12：启动所述气缸3控制所述定位球1前进后退，使所述定位球1固定于所述待测螺纹孔41的端面圆上。

通过气缸3控制定位球1前进后退，控制方便简单，利于自动化测量。

所述定位球1与所述气缸3的输出轴之间通过弹簧连接(图中未示出)，当定位球1处于待测螺纹孔41的上方时，气缸3停止工作，因弹簧具有良好的弹性性能使定位球1可在其自身重力的作用下落入到待测螺纹孔41的端面圆上。

优选地：所述步骤s2中，在对所述定位球1进行图像拍摄之前，还需调节所述相机2或待测螺纹孔41的位置使相机2的镜头位于所述待测螺纹孔41的正上方。将相机2的镜头放置于待测螺纹孔41的正上方，可减少后续计算的工作量，提高系统检测效率。

优选地：所述步骤s3的具体实现方式为：

步骤s31：测量所述相机2的位置坐标；所述相机2的位置坐标指相机2投影在待测零件4上的坐标值。

步骤s32：利用图像处理算法计算出拍摄图像中定位球1的球心坐标；所述定位球1的球心坐标是指定位球1的球心在拍摄图像区域内的坐标值，所述图像处理算法求球心坐标为现有技术，这里不再赘述。

步骤s33：结合相机2的位置坐标与拍摄图像中定位球1的球心坐标计算出所述定位球1的位置坐标；所述定位球1的位置坐标指所述定位球1的球心投影在待测零件4上的坐标值。

步骤s34：获得所述待测螺纹孔41的位置坐标。所述待测螺纹孔41的位置坐标指所述待测螺纹孔41的轴心线投影在所述待测零件4上的坐标值。因定位球1和待测螺纹孔41的端面圆均为对称结构，因此，当定位球1的表面可完全覆盖待测螺纹孔41的端面圆圆周时，定位球1的球心投影在所述待测零件4上的位置坐标与所述待测螺纹孔41的端面圆圆心投影在所述待测零件4上的位置坐标是重合的，故可直接通过所述定位球1的球心坐标得出所述待测螺纹孔41的端面圆圆心坐标即所述待测螺纹孔41的轴心线投影在所述待测零件4上的坐标值。

本发明利用接触式定位球1对待测螺纹孔41的位置进行精确表征，定位球1与待测螺纹孔41紧密接触，通过相机2拍摄定位球1，并结合图像处理计算定位球1的球心位置来实现待测螺纹孔41二维位置度测量的方法，可以满足其对位置度高精度自动化测量的精度要求；将气缸3，定位球1，相机2组合成测量传感器，用于对待测螺纹孔41的位置度进行测量；所需器材简单易得，系统控制方便，且图像处理方式简单，测量精度高，可实现便捷、精准、快速的螺纹孔二维位置度在线自动化测量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种螺纹孔二维位置度在线自动化测量方法，包括以下步骤：步骤S1：将定位球固定于待测螺纹孔的端面圆上；步骤S2：利用所述待测螺纹孔上方的相机对所述定位球进行图像拍摄；步骤S3：根据拍摄图像得出所述待测螺纹孔的位置度。本发明利用接触式定位球对螺纹孔的位置进行精确表征，定位球与待测螺纹孔紧密接触，通过相机拍摄定位球，并结合图像处理计算定位球的球心位置，可实现便捷、精准、快速的螺纹孔二维位置度在线自动化测量。

技术研发人员：朱麟;罗文;黄金发;吕俊勇;王魁
受保护的技术使用者：武汉捷众汽车零部件有限公司
技术研发日：2017.05.15
技术公布日：2017.09.15