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大尺寸球形件的光笔式视觉测量系统设计

蒋灵搏 李云雷

蒋灵搏, 李云雷. 大尺寸球形件的光笔式视觉测量系统设计[J]. 制造技术与机床, 2022, (4): 140-144. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.04.022
引用本文: 蒋灵搏, 李云雷. 大尺寸球形件的光笔式视觉测量系统设计[J]. 制造技术与机床, 2022, (4): 140-144. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.04.022
JIANG Lingbo, LI Yunlei. Design of light-pen vision measurement system for large-scale spherical parts[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2022, (4): 140-144. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.04.022
Citation: JIANG Lingbo, LI Yunlei. Design of light-pen vision measurement system for large-scale spherical parts[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2022, (4): 140-144. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.04.022

大尺寸球形件的光笔式视觉测量系统设计

doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.04.022
基金项目: 山东省自然科学基金“基于机器视觉的精密曲轴全要素综合测量关键技术研究”(ZR2021ME160)
详细信息
    作者简介:

    蒋灵搏,女,1980年生,硕士,讲师,研究方向为光学精密测量技术,发表论文10余篇。E-mail:jianglb2021@163.com

    通讯作者:

    蒋灵搏,女,1980年生,硕士,讲师,研究方向为光学精密测量技术,发表论文10余篇。E-mail:jianglb2021@163.com

  • 中图分类号: TH741,P234.1

Design of light-pen vision measurement system for large-scale spherical parts

  • 摘要: 为实现大尺寸球形零件的三维形貌、球径和球度误差等参数的测量,设计了光笔式视觉测量系统,系统主要由高分辨率摄像机、光笔和配套的图像处理软件组成。首先介绍了系统的测量原理,然后依次研究了其中的关键技术:光笔的结构设计和基于近景摄影测量的光笔标定方法,利用单应性矩阵建立光笔坐标系和摄像机坐标系之间转换关系的方法。基于光栅尺的精度评价实验表明,在2000 mm×1500 mm视场范围内,相对测量精度优于0.05 mm/m。选取大尺寸金属球为实验对象,提取了球面若干点的三维坐标,生成拟合球并计算出球度误差为2.068 mm。

     

  • 图  1  光笔式视觉测量系统的工作原理

    图  2  光笔结构

    图  3  光笔的近景摄影测量

    图  4  摄站位姿和角点、测头的空间分布

    图  5  坐标系的转换原理

    图  6  精度评价实验的设备

    图  7  大尺寸金属球的测量实验

    图  8  提取的被测点和拟合球

    表  1  精度评价实验的结果

    测量次序基准$ {d_1} = 200.024 $ mm基准$ {d_2} = 400.060 $ mm基准$ {d_3} = 600.150 $ mm
    测量值误差测量值误差测量值误差
    1200.008−0.016400.0930.033600.141−0.009
    2200.0380.014400.0890.029600.1650.015
    3200.018−0.006400.045−0.015600.119−0.031
    4200.0390.015400.0960.036600.2110.061
    5200.0450.021400.049−0.011600.1950.045
    绝对均值200.0310.015400.0740.025600.1660.032
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2021-11-12
  • 录用日期:  2022-02-18

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