依靠单色光成像实现机械零位检测调整的方法技术

本发明专利技术公开了一种依靠单色光成像实现机械零位检测调整的方法，采用的装置具体涉及四部分：支撑机构、驱动机构、光学机构以及待测工装，具体结构组成为：铝型材支架、大理石支撑、大理石平台、伺服电机、减速机、光学支架、工业相机、同轴平行光源、待测工装、编码盘、定制万向节。本发明专利技术利用伺服电机带动整体机构旋转，将待测的定位销子上色并由工业相机拍摄定位销的相对位置，对机构的机械零位进行调零检测；本发明专利技术机械结构简单，避免了琐碎的高精密机械结构加工，也大大降低了安装难度；同时基于数字图像处理的检测模式能够尽可能规避机械加工过程中带来的加工误差，显著提高检测精度。

【技术实现步骤摘要】
依靠单色光成像实现机械零位检测调整的方法
本专利技术涉及航天航空领域，更具体的说，尤其涉及一种依靠单色光成像实现机械零位检测调整的方法。
技术介绍
现有一调零机构，用于对一可旋转机构进行零位调整，调整后的机构用于驱动后续装置旋转，故需保证其机械零位与电气零位之间的偏差在一定精度范围内，所以要对其进行调零。待调零的机构上有两定位销孔，以这两个销子的水平位置为机械零位，需要调节这两个定位销孔，使其完全水平。该装置有伺服电机和减速机，能够带动待调零工装旋转，设计有编码盘、工业相机控采集信息，上传至主机并让主机对信息进行分析处理，控制伺服电机启停，调零工装旋转至机械零位。要保证待测工装上的定位销孔呈水平状态，需要先将待测工装安置在水平度良好的平台底座之上，销钉孔水平度调零过程中容易因为加工平面本身带有一定倾斜度，而使最后调零结果出现较大误差，所以该底座需要有修正自身水平度的功能，以适应各种加工地点。目前，主流的检测加工平台平行度的方法为利用水平仪进行水平度检测，此种方法误差较大，且水平仪安装及检测步骤较为繁琐。而本方法中底座采用大理石作为材料，有足够强度的同时，保证了上表面光滑度，同时工业相机能够拍摄大理石平台上的特征点，并将图片上传到主机进行分析，主机对图片进行分析处理，判断大理石平台是否水平，同时大理石平台下的支撑能够对大理石平台整体水平度进行微调。在对待测机构零位进行检测时，现主流的检测方法大多为依靠传感器测量出销孔的相对高度，该种方法往往需设计有高精度的传感器，同时测量过程中，安装步骤繁琐，而且对整体装置各零部件的精度有很大要求，又因为机械配合的过程中存在不可避免的配合误差，会影响最后的测量结果，使机械零位无法调整至足够精确的位置上。而利用装置的光学机构对整体装置的机械零位进行检测，其检测原理为：旋转机构带动待测工装旋转。使待测工装上的定位销在竖直方向上排列，定位销涂有不同颜色涂料，一根为蓝一根为绿，单色平行同轴光源会发射与位置靠上的定位销颜色相同的单色平行光，工业相机连续拍摄定位销，因为位置靠下的定位销颜色与光源发射的单色光颜色不同，无法反射单色光，会使在工业相机里面的成像中，位置向上的销钉成像附近带有明显的黑色阴影。当两定位销随着待测工装的旋转逐渐靠近竖直方向时，阴影部分会越来越小，完全竖直时，阴影部分消失。可以通过统计计算成像中黑色阴影部分所占像素点来判断两定位销是否到达竖直位置，到达后记录位置并将待测工装整体旋转180度，转换光源单色光颜色，再进行一次零位检测，减小误差，两次检测都符合检测精度后，将待测工装旋转90度。完成总体调零。整体调零方案可以做到完全由计算机控制，避免了操作失误导致的调零失败，也节省了人力成本。为了实现对待测装置机械零位的精确调整，尽可能避免机械加工过程中带来的误差，进而提供一种依靠单色光成像原理的机械零位的检测调整方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有的调零装置机械结构简单、安装步骤复杂以及对各零部件精度要求过高的问题，提出了一种依靠单色光成像实现机械零位检测调整的方法，该方法以光学机构代替传统测量传感机构，自动化程度高，尽可能减少了机械加工与安装过程中因加工误差和配合误差对最后调零结果产生的影响。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种依靠单色光成像实现机械零位检测调整的方法，所采用的装置包括铝型材支架、大理石支撑、大理石平台、伺服电机、减速机、旋转主轴、光学支架、工业相机、同轴平行光源、编码盘、定制万向节和待测工装，所述大理石平台表面上贴有六个用于检测大理石平台水平度的小白点，所述大理石平台通过四根大理石支撑安装在铝型材支架上，所述伺服电机的输出端连接减速机的输入端，伺服电机的输入端连接旋转主轴的一端，旋转主轴的另一端穿过编码盘后连接定制万向节的一端，定制万向节的另一端连接待测工装；所述伺服电机固定在减速机的侧壁上，减速机固定在编码盘的外壳上，编码盘固定在光学支架上；所述光学固定在大理石平台的表面；光学支架上固定有工业相机和同轴平行光源，工业相机通过相机支架固定在光学支架的顶部，同轴平行光源设置在定制万向节的正上方，工业相机设置在同轴平行光源上方，所述同轴平行光源为发出蓝色和绿色两种单色平行光的平行光源；所述待测工装上安装有两根销钉，两根销钉分别为蓝色销钉和绿色销钉，两根销钉关于待测工装的转动轴轴线对称设置；所述伺服电机输出轴的轴线、减速机的轴线、旋转主轴的轴线、编码盘的轴线、定制万向节的轴线和待测工装转动轴的轴线在同一条直线上；具体包括如下步骤：步骤一：需要调零的待测工装安装前，启动工业相机，工业相机拍摄大理石平台上的六个小白点来检测大理石平台是否平行，若是不平行则调整大理石支撑，使大理石平台平行；步骤二：将待测工装安装在大理市平台上，同时将定制万向节与待测工装的转动轴连接；启动伺服电机，伺服电机作为驱动机构提供旋转的转速和转矩，伺服电机通过减速机带动旋转主轴转动，进而通过定制万向节带动待测工装的旋转轴转动；伺服电机缓慢转动，使得待测工装中的蓝色销钉位于上方，绿色销钉位于下方，两根销钉的连线大致垂直于大理石平台；步骤三：同轴平行光源发出蓝色平行光，蓝色平行光照射到蓝色销钉后再照射到绿色销钉上，同时工业相机进行图片拍摄；同时伺服电机缓慢带动待测工装旋转，由于绿色销钉不反射蓝色平行光，若没有达到零位，则工业相机拍摄出的相片中蓝色销钉的边缘有黑色阴影，伺服电机缓慢转动直至工业相机拍摄到的蓝色销钉边缘的黑色阴影消失，则此时蓝色销钉位于绿色销钉的正上方，且蓝色销钉和绿色销钉的连线垂直于大理石平台；步骤四：编码盘记录此时旋转的位移记录并上传至主机，主机重新控制伺服电机转动180度，使得绿色销钉在上，蓝色销钉在下，同轴平行光源发出绿色平行光，绿色平行光照射到绿色销钉后再照射到蓝色销钉上，，同时工业相机进行图片拍摄；同时伺服电机缓慢带动待测工装旋转，由于蓝色销钉不反射绿色平行光，若没有达到零位，则工业相机拍摄出的相片中绿色销钉的边缘有黑色阴影，伺服电机缓慢转动直至工业相机拍摄到的绿色销钉边缘的黑色阴影消失，则此时绿色销钉位于蓝色销钉的正上方，且绿色销钉和蓝色销钉的连线垂直于大理石平台；步骤五：伺服电机控制待测工装的转动轴旋转，通过编码盘控制旋转角度为90度，此时绿色销钉和蓝色销钉完全水平，待测工装到达机械零位，调零结束；步骤六：拆下调零完成的待测工装，将下一个待调零的待测工装安装到大理石平台上，重复步骤二到步骤五，直至完成所有待测工装的调零。进一步的，所述定制万向节的输出端为两根细长的卡轴，定制万向节的输出端通过两个卡轴连接待测工装的转动轴，卡轴直径小于两根销钉的直径。进一步的，所述大理石平台呈方形，大理石支撑安装在大理石平台的四角底部。大理石支撑对整体装置起到支撑作用，同时也能够进行竖直方向上的微小位移，对大理石平台的平行度进行微调，使得整体机构即便放置在带有一定倾斜度的平面上，也能够保持大理石平台的水平。六个小白点作为特征点，铝型材支架、大理石支撑和大理石平台共同构成整个装置的支本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种依靠单色光成像实现机械零位检测调整的方法，其特征在于：所采用的装置包括铝型材支架(1)、大理石支撑(2)、大理石平台(3)、伺服电机(4)、减速机(5)、旋转主轴、光学支架(6)、工业相机(7)、同轴平行光源(8)、编码盘(10)、定制万向节(10)和待测工装(9)，所述大理石平台(3)表面上贴有六个用于检测大理石平台(3)水平度的小白点，所述大理石平台(3)通过四根大理石支撑(2)安装在铝型材支架(1)上，所述伺服电机(4)的输出端连接减速机(5)的输入端，伺服电机(4)的输入端连接旋转主轴的一端，旋转主轴的另一端穿过编码盘(10)后连接定制万向节(10)的一端，定制万向节(10)的另一端连接待测工装(9)；所述伺服电机(4)固定在减速机(5)的侧壁上，减速机(5)固定在编码盘(10)的外壳上，编码盘(10)固定在光学支架(6)上；所述光学固定在大理石平台(3)的表面；光学支架(6)上固定有工业相机(7)和同轴平行光源(8)，工业相机(7)通过相机支架固定在光学支架(6)的顶部，同轴平行光源(8)设置在定制万向节(10)的正上方，工业相机(7)设置在同轴平行光源(8)上方，所述同轴平行光源(8)为发出蓝色和绿色两种单色平行光的平行光源；所述待测工装(9)上安装有两根销钉，两根销钉分别为蓝色销钉(12)和绿色销钉(13)，两根销钉关于待测工装(9)的转动轴轴线对称设置；所述伺服电机(4)输出轴的轴线、减速机(5)的轴线、旋转主轴的轴线、编码盘(10)的轴线、定制万向节(10)的轴线和待测工装(9)转动轴的轴线在同一条直线上；具体包括如下步骤：/n步骤一：需要调零的待测工装(9)安装前，启动工业相机(7)，工业相机(7)拍摄大理石平台(3)上的六个小白点来检测大理石平台(3)是否平行，若是不平行则调整大理石支撑(2)，使大理石平台(3)平行；/n步骤二：将待测工装(9)安装在大理市平台上，同时将定制万向节(10)与待测工装(9)的转动轴连接；启动伺服电机(4)，伺服电机(4)作为驱动机构提供旋转的转速和转矩，伺服电机(4)通过减速机(5)带动旋转主轴转动，进而通过定制万向节(11)带动待测工装(9)的旋转轴转动；伺服电机(4)缓慢转动，使得待测工装(9)中的蓝色销钉(12)位于上方，绿色销钉(13)位于下方，两根销钉的连线大致垂直于大理石平台(3)；/n步骤三：同轴平行光源(8)发出蓝色平行光，蓝色平行光照射到蓝色销钉(12)后再照射到绿色销钉(13)上，同时工业相机(7)进行图片拍摄；同时伺服电机(4)缓慢带动待测工装(9)旋转，由于绿色销钉(13)不反射蓝色平行光，若没有达到零位，则工业相机(7)拍摄出的相片中蓝色销钉(12)的边缘有黑色阴影，伺服电机(4)缓慢转动直至工业相机(7)拍摄到的蓝色销钉(12)边缘的黑色阴影消失，则此时蓝色销钉(12)位于绿色销钉(13)的正上方，且蓝色销钉(12)和绿色销钉(13)的连线垂直于大理石平台(3)；/n步骤四：编码盘(10)记录此时旋转的位移记录并上传至主机，主机重新控制伺服电机(4)转动180度，使得绿色销钉(13)在上，蓝色销钉(12)在下，同轴平行光源(8)发出绿色平行光，绿色平行光照射到绿色销钉(13)后再照射到蓝色销钉(12)上，，同时工业相机(7)进行图片拍摄；同时伺服电机(4)缓慢带动待测工装(9)旋转，由于蓝色销钉(12)不反射绿色平行光，若没有达到零位，则工业相机(7)拍摄出的相片中绿色销钉(13)的边缘有黑色阴影，伺服电机(4)缓慢转动直至工业相机(7)拍摄到的绿色销钉(13)边缘的黑色阴影消失，则此时绿色销钉(13)位于蓝色销钉(12)的正上方，且绿色销钉(13)和蓝色销钉(12)的连线垂直于大理石平台(3)；/n步骤五：伺服电机(4)控制待测工装(9)的转动轴旋转，通过编码盘(10)控制旋转角度为90度，此时绿色销钉(13)和蓝色销钉(12)完全水平，待测工装(9)到达机械零位，调零结束；/n步骤六：拆下调零完成的待测工装(9)，将下一个待调零的待测工装(9)安装到大理石平台(3)上，重复步骤二到步骤五，直至完成所有待测工装(9)的调零。/n...

【技术特征摘要】
1.一种依靠单色光成像实现机械零位检测调整的方法，其特征在于：所采用的装置包括铝型材支架(1)、大理石支撑(2)、大理石平台(3)、伺服电机(4)、减速机(5)、旋转主轴、光学支架(6)、工业相机(7)、同轴平行光源(8)、编码盘(10)、定制万向节(10)和待测工装(9)，所述大理石平台(3)表面上贴有六个用于检测大理石平台(3)水平度的小白点，所述大理石平台(3)通过四根大理石支撑(2)安装在铝型材支架(1)上，所述伺服电机(4)的输出端连接减速机(5)的输入端，伺服电机(4)的输入端连接旋转主轴的一端，旋转主轴的另一端穿过编码盘(10)后连接定制万向节(10)的一端，定制万向节(10)的另一端连接待测工装(9)；所述伺服电机(4)固定在减速机(5)的侧壁上，减速机(5)固定在编码盘(10)的外壳上，编码盘(10)固定在光学支架(6)上；所述光学固定在大理石平台(3)的表面；光学支架(6)上固定有工业相机(7)和同轴平行光源(8)，工业相机(7)通过相机支架固定在光学支架(6)的顶部，同轴平行光源(8)设置在定制万向节(10)的正上方，工业相机(7)设置在同轴平行光源(8)上方，所述同轴平行光源(8)为发出蓝色和绿色两种单色平行光的平行光源；所述待测工装(9)上安装有两根销钉，两根销钉分别为蓝色销钉(12)和绿色销钉(13)，两根销钉关于待测工装(9)的转动轴轴线对称设置；所述伺服电机(4)输出轴的轴线、减速机(5)的轴线、旋转主轴的轴线、编码盘(10)的轴线、定制万向节(10)的轴线和待测工装(9)转动轴的轴线在同一条直线上；具体包括如下步骤：
步骤一：需要调零的待测工装(9)安装前，启动工业相机(7)，工业相机(7)拍摄大理石平台(3)上的六个小白点来检测大理石平台(3)是否平行，若是不平行则调整大理石支撑(2)，使大理石平台(3)平行；
步骤二：将待测工装(9)安装在大理市平台上，同时将定制万向节(10)与待测工装(9)的转动轴连接；启动伺服电机(4)，伺服电机(4)作为驱动机构提供旋转的转速和转矩，伺服电机(4)通过减速机(5)带动旋转主轴转动，进而通过定制万向节(11)带动待测工装(9)的旋转轴转动；伺服电机(4)缓慢转动，使得待测工装(9)中的蓝色销钉(12)位于上方，绿色销钉(13)位于下方，两根销钉的连线大致垂直于大理石平台(3)；
步骤三：同轴平行光源(8)发出蓝色平行光，蓝色平行光照射到蓝色销钉(12)后再照射到绿色销钉(13)上，同时工业相机(7)进行图片拍摄；同时伺服电机(4)缓慢带动待测工装(9)旋转，由于绿色销钉(13)不反射蓝色平行光，若没有达到零位，则工业相机(7)拍摄出的相片中蓝色销钉(12)的边缘有黑色阴影，伺服电机(4)缓慢转动直至工业相机(7)拍摄到的蓝色销钉(12)边缘的黑色阴影消失，则此时蓝色销钉(12)位于绿色销钉(13)的正上方，且蓝色销钉...

【专利技术属性】
技术研发人员：单晓杭，章益栋，李研彪，张利，叶必卿，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33