[发明专利]一种基于图像辅助的微小零件回转调心方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微小零件回转调心方法，属于精密测量及加工技术领域。

背景技术

在精密检测及加工过程中，一项非常重要的准备工作是调节被测量或被加工零件的回转中心与检测设备或加工机床的回转轴线一致。特别在微小零件的检测和加工时，其操作难度更大。如何精确、快速地检测出零件特征的回转中心与检测或加工设备的回转轴线的偏差量，并进一步通过调心装置将二者调节一致，成为一项很有意义的研究内容。

要实现零件的调心，实际上要解决两个问题，第一个问题是怎样检测零件当前的回转中心；第二个问题是用什么装置和机构实现调心。目前，国内外精密检测和加工设备上通常采用电感传感器或千分表等位移传感器接触零件外圆的方法来检测零件的回转中心，进而采用手动或电动的装置和结构进行。这对于一般的较大尺寸回转体零件而言，操作相对较为方便，使用也很简洁，仅需要调节使零件外圆表面在旋转过程中，传感器示数恒定（满足要求）即可。然而这些传感器一般尺寸较大，对零件表面的接触力也较大，这常常会对微小的零件，特别是微小非金属、有机材料及空心薄壁结构等零件表面有破坏作用，对非外圆零件的调节也难以实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于图像辅助的微小零件回转调心方法，该调心方法借助于图像辅助设备实现各种超精密加工、检测设备上安装零件的非接触、无损伤调心。

实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种基于图像辅助的微小零件回转调心方法，所述的回转调心方法是借助于图像辅助设备实现的，所述的图像辅助设备包括CCD视频显微镜、二维位移调心台面、回转主轴及计算机系统，二维位移调心台面安装在回转主轴上，二维位移调心台面通过回转主轴的转动驱动旋转，CCD视频显微镜通过数据线与计算机系统连接，CCD视频显微镜位于二维位移调心台面的正上方，所述的回转调心方法按以下步骤实现：

步骤一：首先将待调心的微小零件安装在二维位移调心台面上，并将回转主轴停止在任意一个位置上，计算机系统捕获一幅所述的待调心的微小零件的图像a，假定在图像a上待调心的微小零件的回转中心坐标为(x_c, y_c)；

步骤二：在图像a上选定外圆轮廓边缘上的三个特征点，由所选定的三个特征点，计算出此外圆轮廓的圆心位置及半径大小，并在上述初步确定了圆心、半径的基础上，在图像a上选取数个外圆轮廓边缘点，进一步用最小二乘拟合的方法精确求得外圆圆心的位置坐标 (x₁, y₁)，并将求得的外圆轮廓圆心特征点(x₁, y₁)标识在图像a上；

步骤三：将回转主轴按着顺时针或逆时针方向旋转一个已知的角度θ，再捕获一幅该待调心的微小零件的新图像b；

步骤四：根据步骤二中的方法确定特征点(x₁, y₁)在所述的新图像b上的新位置坐标(x₂, y₂)，并计算出外圆轮廓的半径大小；

步骤五：由二维刚体运动几何关系，有

将上式整理为矩阵形式，有

                            

其中，，

于是

                         

由此计算出待调心的微小零件的回转中心位置(x_c, y_c)；