一种多级旋转体同轴度误差的测量装置及其测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109141295A(43)申请公布日2019.01.04(21)申请号201811145727.3(22)申请日2018.09.29(71)申请人中国地震局第一监测中心地址300180天津市河东区一号桥耐火路7号(72)发明人苏国营韩勇李文一赵立军刘承宇景琦刘浩史永明邓董建刘垚刘雪龙张晶(74)专利代理机构天津一同创新知识产权代理事务所(普通合伙)12231代理人李丽萍(51)Int.Cl.G01B11/27(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图4页(54)发明名称一种多级旋转体同轴度误差的测量装置及其测量方法(57)摘要本发明公开了一种多级旋转体同轴度误差的测量方法，使用视觉测量系统测量转接器轴线相对台阶轴轴线的偏移，实现测量装置同轴度误差的自标定；将被测旋转体安置在转接器上，旋转水平旋转台，测量被测旋转体顶部端面的运行轨迹，确定被测旋转体顶部轴线相对台阶轴轴线的偏移，进而得到被测旋转体顶部轴线相对连接器轴线的偏移；分别旋转被测旋转体的各级旋转轴，确定被测旋转体顶部轴线相对各级旋转轴轴线的偏移，进而得到各级旋转轴轴线之间的相对偏移关系；最终，可得多级旋转体顶部相对基准轴线的同轴度误差的最大值。该测量方法可以消除测量装置的系统误差，对被测旋转体的外轮廓要求不高，解决了多级旋转体同轴度误差测量的难题。CN109141295ACN109141295A权利要求书1/2页1.一种多级旋转体同轴度误差的测量装置，包括支撑系统(1)、旋转系统(2)和视觉测量系统(3)；其特征在于，所述支撑系统(1)包括底座(11)，所述底座(11)的底部至少设有三组升降微调结构(19)；所述底座(11)的上方安装有纵向直线导轨(12)，所述纵向直线导轨(12)上通过纵向滑块(13)连接有横向直线导轨(15)，所述横向直线导轨(15)上通过横向滑块(16)相机支架(18)；所述纵向滑块(13)和所述横向滑块(16)分别通过丝杠连接有纵向控制手轮(14)和横向控制手轮(17)，所述底座(11)中央位置处设有一阶梯孔；所述旋转系统(2)包括水平旋转台(21)，所述水平旋转台(21)的顶部设有转接器(23)，所述水平旋转台(21)的底部设有同轴的台阶轴(22)，所述台阶轴(22)通过两组滚动轴承(25)装配在所述底座(11)的阶梯孔内，所述水平旋转台(21)侧面的上部设有与所述水平旋转台(21)的中心角对应的刻度线(24)，所述水平旋转台(21)侧面的下方设有一外齿圈(26)，所述外齿圈(26)啮合有一小齿轮(27)，所述小齿轮(27)由一伺服电机(28)带动；所述视觉测量系统(3)包括安装在所述相机支架(18)上的相机(31)，所述相机(31)的镜头(32)上部设有环形光源(33)；所述伺服电机(28)和所述视觉测量系统(3)均与一台计算机(4)相联。2.一种多级旋转体同轴度误差的测量方法，其特征在于，采用如权利要求1所述多级旋转体同轴度误差的测量装置，其中，所述旋转系统(2)用于安装和旋转被测旋转体；所述视觉测量系统(3)用于测量安装在所述旋转系统(2)上的被测旋转体轴线相对所述旋转系统(2)中台阶轴(22)轴线的偏移；并包括以下步骤：步骤一、以高精度管水准器为基准，调节测量装置的升降微调结构(19)，使转接器(23)的轴线铅垂；调节横向控制手轮(17)使视觉测量系统(3)中相机(31)的光轴与转接器(23)的轴线大体同轴；调节纵向控制手轮(14)使视觉测量系统(3)能够对转接器(23)的端面清晰成像；使用标准靶标标定视觉测量系统(3)的分辨力；步骤二、用视觉测量系统(3)测量转接器(23)轴线相对台阶轴(22)轴线的偏移：旋转水平旋转台(21)，从刻度为零开始，所述水平旋转台(21)绕台阶轴(22)的轴线每转过一个固定的角度，使用视觉测量系统(3)拍摄一张转接器(23)顶部的端面图像，旋转所述水平旋转台(21)依次按照上述固定的角度转过一周回到初始位置，得到一组转接器(23)顶部的端面图像；视觉测量系统(3)将该组转接器(23)顶部的端面图像上传至计算机(4)，计算机(4)使用图像处理算法处理每一幅图像，得到该组图像中所有图像的圆心O0i(x0i,y0i)，对所得到的圆心做圆拟合，得到所述转接器(23)端面的旋转轨迹和所述旋转轨迹的圆心O(x,y)，用向量表示转接器(23)轴线相对台阶轴(22)轴线的偏移；步骤三、用视觉测量系统(3)测量被测旋转体(5)顶部轴线相对台阶轴(22)轴线的偏移：将所述被测旋转体(5)安装在所述转接器(23)上，调节纵向控制手轮(14)，使视觉测量系统(3)能够对所述被测旋转体的顶部端面清晰成像；2CN109141295A权利要求书2/2页旋