[发明专利]孔容积的光学测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及孔容积的测量方法，尤其涉及采用结构光测量传感器进行测量的孔容积的光学测量方法。

背景技术

现有技术中，对于孔容积的测量，特别对于近似圆柱状或圆台状等形状的孔，通常可通过测量孔的两端的直径和孔的长度等参数之后利用几何公式计算得出，但这只适用于规则孔的容积的测量，在测量不规则孔的容积时，例如可采用分段机械塞规或注水的方法，但存在精度难以保证且易受条件限制的问题。

发明内容

本发明是针对上述实际情况而提出的，其目的是提供一种可以有效高精度地进行孔容积测量的光学方法，采用环形激光器投射方式，在孔内表面形成截面轮廓曲线，伺服电机驱动结构光测量装置沿孔轴线匀速前进，计算机控制CCD相机根据孔数字化模型的曲率变化进行不同频率的采样，将实际测量数据同电子塞规作相关性处理，确定孔终点，对终点以前的所有数据进行分段积分，获取孔容积的精确值。

本发明提供一种孔容积的光学测量方法，包括以下步骤：a.将激光光源放入待测孔内并使其发光；b.用与激光光源相向设置的光拾取装置拾取由孔壁反射的光；c.采用伺服电机驱动激光光源和光拾取装置沿孔的轴线方向匀速前进；d.通过光拾取装置反复拾取孔壁反射的光，取得孔待测终点前的所有数据，对所述数据进行处理得出孔容积。

通过采用技术方案1，可通过非接触的方式实现孔容积的高精度的测量。

在技术方案1的基础上，技术方案2的特征在于，所获得的数据包括每个截面的直径和对应的轴向位置，利用分段积分的方法对孔容积进行计算。

通过获取每个截面的直径和对应的轴向位置即可计算得出孔容积。可通过非接触的方式实现孔容积的快速的测量。

在技术方案1的基础上，技术方案3的特征在于，激光光源和光拾取装置沿孔的轴线方向前进的速度为1-5mm/s。

在该速度范围内移动激光光源和光拾取装置可较准确地实现光拾取装置对激光的拾取。

在技术方案1的基础上，技术方案4的特征在于，在激光光源和光拾取装置沿孔的轴线方向匀速前进的过程中，由计算机触发同步信号，控制光拾取装置进行图像采样，同时控制位置编码器返回上述光拾取装置或激光光源相对于起始测量位置的轴向位置。

这样可获得对应不同轴向位置的孔的图像。

在技术方案4的基础上，技术方案5的特征在于还包括如下步骤：采样图像的频率根据孔数字化模型的曲率变化而变化，范围为0.5～2Hz。

这样可在保证测量准确性的前提下提高测量效率。

在技术方案1的基础上，技术方案6的特征在于还包括如下步骤：导入孔的设计长度，当位置编码器返回的测量装置轴向位置大于孔的待测部分设计长度30-50mm时，停止测量。

这样可确保完成对待测孔整体的测量。

在技术方案1的基础上，技术方案7的特征在于，根据孔的设计数据建立数字化模型，导入孔电子塞规，将此次孔的实际测量数据同电子塞规作相关性处理，以获得相关系数最高的轴向位置为孔的待测部分的终点。

通过采用电子塞规确定孔的终点，这样可进一步提高待测孔轴向距离的精确度，并进而可提高待测孔容积的精确度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)通过建立孔数字化模型，可以调整CCD相机在不同轴向位置的采样频率，提高了测量速度和精度；(2)通过把测量数据和电子塞规做相关性处理，获得孔部分的终点，提高了测量精度；(3)利用分段积分的方法对孔容积进行计算，提高了测量精度；(4)根据已知孔设计尺寸，选择接近孔尾部折线部分的测量数据参与相关性处计算，可以节省处理时间；(5)采用环形激光器照明，一次得到轮廓截面上一周完整数据，提高测量速度；(6)由工业控制计算机控制系统，使各子系统协调工作，自动化程度高，测量速度快；(7)采用结构光测量装置，实现孔容积的非接触测量，避免测头磨损和对孔的划伤。

附图说明

图1是本发明实施方式1中采用的光学测孔装置的剖面示意图，该剖面经过装置中心轴线。

图2是本发明实施方式1的光学测量方法的工作原理示意图。

图3是本发明实施方式2中采用的光学测孔装置的剖面示意图，该剖面经过装置中心轴线。

图4是本发明实施方式2的光学测量方法的工作原理示意图。

图5是待测孔的剖面示意图。

图6是本发明中采用的光学测孔装置的工作原理示意图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的实施方式加以说明。