一种孔组位置度的图像检测装置及检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及测试测量器具技术领域，尤其涉及一种孔组位置度的图像检测装置及检测方法。
【背景技术】
[0002]在机械领域中，有时会在平面上加工一系列的孔来安装其它部件。在打孔时都要以直尺或是其它量具来保证加工精度，对孔的位置度要求都非常的严格。
[0003]常用的测量孔组位置的检测设备有三坐标测量仪和投影测量仪，在使用过程中这些仪器需要零部件自身有一个加工面作为测量基准面，对外形尺寸不大的机械加工零部件使用这些仪器能够精确得出孔的位置尺寸。但是对于外形尺寸超出持有仪器量程或者零件表面没有加工面作为测量基准面的零件，如大型焊接结构件，这些方法就不能快捷、经济的得到测量结果。此外，测量时需要对应孔径配设相应滚棒，将滚棒插入孔内后将圆孔变成圆柱用三坐标进行测量，这种测量方法通常容易存在以下误差:一方面来自于棒与孔的配合误差，一方面来自于棒本身的变形误差，因此测量起来累计误差大，无法保证测量精度。
【发明内容】
[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本发明要解决的技术问题是提供了一种孔组位置度的图像检测装置及检测方法，能有效利用图像处理技术和数据采集技术，快速测量孔组位置度，以提高孔位置度的测量精度，确保满足安装部件的位置要求。
[0006](二)技术方案
[0007]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种孔组位置度的图像检测装置，包括:底座，能水平固定于被测平台上;伸缩筒，安装于所述底座上，所述伸缩筒能沿其自身的轴向伸缩移动，且能以所述底座的轴为中心转动;所述伸缩筒可伸缩移动的一端还设有图像采集部件，所述图像采集部件用于定位所述被测平台上的被测孔、以及对所述被测孔进行位置数据采集。
[0008]其中，所述图像采集部件包括:工业相机，所述工业相机的镜头垂直向下设置，所述镜头的两侧分别安装有对称光源，所述对称光源的光斑汇聚于一点，所述光斑汇聚点位于所述被测平面上，且与所述镜头对应设置;十字激光光源，能在被测平台上照射投影出十字激光光束，所述十字激光光束的一条光束平行于所述伸缩筒的轴线，另一条光束垂直于所述伸缩筒的轴线。
[0009]其中，所述伸缩筒包括外筒和内杆，所述内杆套设于所述外筒内，且能沿所述外筒的轴向伸缩移动;所述内杆能伸出外筒外的一端安装有图像采集部件，另一端通过滚珠丝杠连接有第一步进电机。
[0010]其中，所述第一步进电机上设有旋转编码器，所述旋转编码器用于检测所述伸缩筒的旋转半径。
[0011]其中，所述外筒内还设有用于为所述内杆的伸缩移动进行导向的导向键。
[0012]其中，所述伸缩筒通过蜗轮蜗杆转动安装于所述底座上;所述蜗轮蜗杆包括蜗轮和蜗杆，所述蜗轮的输出轴上安装有角度传感器，所述蜗杆与第二步进电机连接。
[0013]其中，所述底座的底部设有用于与被测平台固定的磁铁，所述磁铁的周围对称的设有至少两个水平调节螺母。
[0014]其中，还包括控制柜，所述控制柜用于控制所述伸缩筒的转动和伸缩移动来控制所述图像采集部件采集所述被测孔和所述十字激光光束的位置图像。
[0015]其中，所述控制柜包括数据信号接收模块、电机驱动模块和计算机，所述计算机分别连接所述信号接收模块和所述图像采集部件，所述数据信号接收模块分别与所述电机驱动模块和伸缩筒连接，所述电机驱动模块用于驱动所述伸缩筒的转动和伸缩移动，所述计算机用于对采集的图像和数据进行分析计算。
[0016]本发明还提出了一种孔组位置度的图像检测方法，是基于如上所述的孔组位置度的图像检测装置提出的，包括:
[0017]S1、将底座固定于被测平台上的检测原点位置，并调节使所述底座垂直于所述被测平台；
[0018]S2、打开图像采集部件；
[0019]S3、调整伸缩筒的旋转角度和伸缩移动距离，使所述图像采集部件与被测孔对应设置；
[0020]S4、拍摄所述被测孔的位置图像；
[0021]S5、重复S3和S4的操作，采集其它孔的位置图像；
[0022]S6、分别将步骤S2?S5中测得的位置图像信息、所述伸缩筒的旋转角度数据和所述伸缩筒的伸缩移动距离数据采集并结合分析，能计算出各个所述被测孔的位置度。
[0023](三)有益效果
[0024]本发明的上述技术方案具有以下有益效果:本发明的孔组位置度的图像检测装置，包括:底座，能水平固定于被测平台上;伸缩筒，安装于底座上，伸缩筒能沿其自身的轴向伸缩移动，且能以底座的轴为中心转动;伸缩筒可伸缩移动的一端还设有图像采集部件，图像采集部件用于定位被测平台上的被测孔、以及对被测孔进行位置数据采集。本发明的孔组位置度的图像检测方法是基于如上所述的孔组位置度的图像检测装置提出的。该孔组位置度的图像检测装置结构简单、机动性强，通过伸缩筒的转动和伸缩移动可以带动图像采集部件精确采集并测量位于同一平面上的孔组位置度数据，可以直接替代三坐标等大型测量设备，随时随地完成共面孔组位置度的测量任务，降低测量成本，提高测量效率，进而提高机械制造的生产效率，且利用该检测装置提出的检测方法具有构思巧妙、简单易行、使用方便、实用性强等特点，有效降低使用者的操作难度。
【附图说明】
[0025]图1为本发明实施例的孔组位置度的图像检测装置的结构示意图；
[0026]图2为本发明实施例的孔组位置度的图像检测装置的工作原理图；
[0027]图3为本发明实施例的孔组位置度的图像检测装置的投影成像图。
[0028]其中，1、旋转编码器;2、第一步进电机;3、导向键;4、滚珠丝杠;5、伸缩筒;6、第二步进电机;7、对称光源;8、十字激光光源;9、工业相机；1、控制柜；11、被测平台；12、被测孔;13、磁铁;14、水平调节螺母;15、蜗轮蜗杆;16、角度传感器;17、底座。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
[0030]在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0031]如图1所示，本实施例提供的孔组位置度的图像检测装置包括:底座17，能水平固定于被测平台11上;伸缩筒5，安装于底座17上，伸缩筒5能沿其自身的轴向伸缩移动，且能以底座17的轴为中心转动;伸缩筒5可伸缩移动的一端还设有图像采集部件，图像采集部件用于定位被测平台11上的被测孔12、以及对被测孔12进行位置数据采集，通过伸缩筒5的转动和伸缩移动可以带动图像采集部件移动，从而精确调整其位置，使其与被测平台11上的被测孔12相对，通过图像采集部件记录并采集被测孔12的位置数据，从而实现孔位置度的精确测量。特别是当需要测量同平面上的孔组的位置度时，通过调节伸缩筒5的伸缩距离和转动角度，可以精确的采集测量各个被测孔的位置信息，操作简单且机动性强，可以直接替代三坐标等大型测量设备，随时随地完成共面孔组位置度的测量任务，降低测量成本，提高测量效率，进而提尚机械制造的生广效率。
[0032]本实施例的图像采集部件包括工业相机9，工业相机9的镜头垂直向下设置，利用工业相机9垂直拍摄并采集被测孔12的位置，在镜头的两侧分别安装有对称光源7，对称光源7的光斑汇聚于一点，该光斑汇聚点位于被测平面上，且与镜头对应设置，当镜头对准被测孔12时，该光斑汇聚点能够汇聚于被测孔12内，以便于为镜头拍摄提供合理光源。
[0033]本实施例的图像采集部件还包括十字激光光源8，十字激光光源8能在被测平台11上照射投影出十字激光光束，该十字激光光束的一条光束平行于伸缩筒5的轴线，另一条光束垂直于伸缩筒5的轴线，当工业相机9的镜头对准被测孔12位置时，十字激光光束作为基准十字线被投影在被测孔12的附近位置，通过拍摄并测量各个被测孔12的中心点与十字激光光束的距离，结合伸缩筒5的旋转半径(即伸缩筒5的轴向伸缩移动距离)和旋转角度来计算孔组位置度。
[0034]为了保证伸缩筒5的伸缩移动的稳定性和准确性，本实施例的伸缩筒5包括外筒和内杆，内杆套设于外筒内，且能沿外筒的轴向伸缩移动；内杆能伸出外筒外的一端安装有图像采集部件，通过内杆相对外筒的伸缩移动带动图像采集部件沿伸缩筒5的轴向移动，内杆的另一端通过滚珠丝杠4连接有第一步进电机2，步进电机通过滚珠丝杠4来带动并控制内杆的伸缩移动。为了便于精确检测并记录图像采集部件沿伸缩筒5的轴向移动的距离，在第一步进电机2上优选设有旋转编码器I，旋转编码器I用于检测所述伸缩筒5的旋转半径。
[0035]为了确保内杆能够稳定的沿外筒轴向伸缩，在外筒内还设有用于为内杆的伸缩移动进行导向的导向键3，优选在内杆的外壁上安装有导向键3，在外筒的内壁设有导向槽，导向键3沿导向槽移动，从而使内杆在沿外筒轴向移动时不会发生旋转，以确保测量过程的精确性。
[0036]为了保证伸缩筒5能稳定准确的以底座17的轴为中心转动，伸缩筒5优选通过蜗轮蜗杆15转动安装于底座17上;蜗轮蜗杆15包括蜗轮和蜗杆，蜗轮的输出轴上安装有角度传感器16，通过角度传感器16测量并收集伸缩筒5的旋转角度，蜗杆与第二步进电机6连接，通过第二步进电机6来带动并控制蜗杆的转动，从而带动并控制伸缩筒5的转动。