基于雙目視覺的機(jī)床回轉(zhuǎn)軸誤差檢測(cè)方法研究.pdf

1、高性能零部件廣泛應(yīng)用于航空、航天、國防、電子等領(lǐng)域，多軸數(shù)控機(jī)床為該類零件的高精度、高質(zhì)量加工提供了強(qiáng)有力手段，然而機(jī)床在加工過程中存在誤差。對(duì)于多軸機(jī)床數(shù)控機(jī)床，回轉(zhuǎn)軸誤差尤為顯著，導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床加工精度降低。為提高多軸數(shù)控機(jī)床加工性能，需要對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行定期的誤差檢測(cè)，從而對(duì)其補(bǔ)償。常用的誤差檢測(cè)方法包括激光干涉儀、球桿儀、R-test等，然而此類測(cè)量設(shè)備存在安裝調(diào)試?yán)щy、測(cè)量時(shí)間長、誤差溯源困難等問題，且每種測(cè)量設(shè)備都有各自適用的范

2、圍，難以實(shí)現(xiàn)多種誤差的快速測(cè)量。視覺測(cè)量技術(shù)具有三維測(cè)量、快速便捷、成本低等優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)床多種誤差的柔性綜合測(cè)量。因此，本文提出了基于雙目視覺的機(jī)床誤差檢測(cè)方法。具體內(nèi)容包括：
　　(1)分析五軸數(shù)控機(jī)床拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及機(jī)床回轉(zhuǎn)軸裝配誤差的種類，并基于視覺測(cè)量原理，構(gòu)建機(jī)床回轉(zhuǎn)軸安裝誤差的檢測(cè)與辨識(shí)模型，為誤差檢測(cè)奠定基礎(chǔ)。
　　(2)研究了高效、高精度圖像特征提取方法。針對(duì)圖像噪聲、雜點(diǎn)多的問題，提出了基于全局閾值與局部閾值

3、相結(jié)合的灰度圖像分割方法，有效提高圖像分割的魯棒性及圖像預(yù)處理速度;針對(duì)金屬表面強(qiáng)反光現(xiàn)象導(dǎo)致的圖像特征提取困難問題，提出了基于面積比率的強(qiáng)反光抑制方法;針對(duì)射影變換后標(biāo)記點(diǎn)成像畸變所致定位不準(zhǔn)確問題，提出了基于調(diào)和共軛約束的圓心補(bǔ)償方法，提高特征提取的精度。
　　(3)構(gòu)建了圖像坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換模型。包括圖像與視覺系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，及視覺系統(tǒng)與機(jī)床的轉(zhuǎn)換。其中，通過張氏標(biāo)定法獲得視覺系統(tǒng)的內(nèi)外參數(shù)，實(shí)現(xiàn)二維像素坐標(biāo)與空間三

4、維坐標(biāo)的精確轉(zhuǎn)換;通過機(jī)床加工輔助及運(yùn)動(dòng)輔助方法建立視覺坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系之間的位姿轉(zhuǎn)換關(guān)系。
　　(4)設(shè)計(jì)了高精度自發(fā)光特征靶標(biāo)，并搭建五自由度雙目視覺測(cè)量系統(tǒng)?；谝曈X測(cè)量實(shí)現(xiàn)機(jī)床回轉(zhuǎn)軸裝配誤差（包括兩項(xiàng)角度誤差與兩項(xiàng)位置誤差）的檢測(cè)與辨識(shí)，并采用球桿儀評(píng)估視覺測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量精度。結(jié)果表明，回轉(zhuǎn)軸實(shí)際軸線與參考軸線在X、Y方向的位置偏差為0.0038mm與0.0039mm;角度偏差為0.0023°與0.0021°。