本發(fā)明涉及光電三維測(cè)量技術(shù)，屬于異面直線垂直度測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。具體的說是一種新型、高效的蝸輪蝸桿減速機(jī)傳動(dòng)軸座孔軸線的空間垂直度檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

減速機(jī)是利用齒輪來實(shí)現(xiàn)電機(jī)速度轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換器，應(yīng)用可以說十分廣泛，從汽車、船舶、建筑機(jī)具及工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備，小到我們家電等各種機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)中，經(jīng)過了幾十年的發(fā)展，由最原始的擺線針輪減速機(jī)，發(fā)展至今的多種類型，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，近幾年的減速機(jī)市場(chǎng)更是需求大增，對(duì)減速機(jī)的質(zhì)量及技術(shù)方向也提出了更高的要求。而蝸輪蝸桿減速機(jī)外殼軸孔異面垂直度直接影響傳動(dòng)軸安轉(zhuǎn)精度、軸承間隙、齒輪間隙及減速機(jī)的質(zhì)量和使用壽命。蝸輪蝸桿減速機(jī)外殼軸承孔異面軸線垂直度測(cè)量可以提高減速機(jī)質(zhì)量改善加工工藝，目前，異面直線角度檢測(cè)仍處在發(fā)展階段，有三坐標(biāo)機(jī)測(cè)量法，激光干涉法，機(jī)器視覺測(cè)量法等，而前兩者不適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)且成本昂貴，為此利用機(jī)器視覺精確測(cè)量異面直線角度成為一大熱點(diǎn)。

目前，天津大學(xué)對(duì)異面直線的角度測(cè)量做了比較多的研究，分析了大尺寸空間角度檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量原理,沿被測(cè)元素公垂線方向應(yīng)用線結(jié)構(gòu)光的平面?zhèn)鞑ヌ匦栽趲酌字潦嗝椎木嚯x內(nèi)建立角度公共基準(zhǔn)。提出了光學(xué)基準(zhǔn)信息的提取方法。其次,設(shè)計(jì)了待測(cè)元素的圖像處理算法,采用兩個(gè)視覺系統(tǒng)分別對(duì)標(biāo)桿軸線與基準(zhǔn)光線的夾角進(jìn)行計(jì)算。然后,為保證系統(tǒng)的抗干擾能力和測(cè)量精度,研究了圖像分割的在線閾值自適應(yīng)選擇方法,設(shè)計(jì)了具有較強(qiáng)抗干擾能力的邊緣提取算法和目標(biāo)選擇判據(jù)。最后,對(duì)系統(tǒng)測(cè)量精度進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析。在物距為300mm、兩測(cè)量工位的光照分別為182lux和150lux的條件下,空間異面夾角測(cè)量重復(fù)性精度為±0.0115°。算法滿足系統(tǒng)在線測(cè)量的精度要求，而此種測(cè)量方式不適應(yīng)于蝸輪蝸桿減速機(jī)外殼無標(biāo)桿的測(cè)量。中國(guó)空空導(dǎo)彈研究院的葉劍波為確定汽車轉(zhuǎn)向器蝸輪蝸桿安裝前殼體內(nèi)部精確尺寸，利用多目視覺三維重構(gòu)的方法，得出異面直線的空間坐標(biāo)，繼而實(shí)現(xiàn)殼體空間異面直線中心距的測(cè)量。而多目視覺的方法存在著算法復(fù)雜的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀，提供一種比較精準(zhǔn)可靠，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，且對(duì)檢測(cè)物無損傷或者損傷較小，計(jì)算復(fù)雜性較低的蝸輪蝸桿減速機(jī)傳動(dòng)軸座孔軸線的空間垂直度檢測(cè)方法。

本發(fā)明使用了蝸輪蝸桿減速機(jī)外殼，本發(fā)明使用的器件包括輸入軸線內(nèi)三爪定位機(jī)構(gòu)、輸出軸線內(nèi)三爪定位機(jī)構(gòu)、激光接收器（ccd傳感器、透鏡）、輸入軸線軸確定件、輸出軸線軸確定件、激光器、多自由度微調(diào)機(jī)構(gòu)、分光棱鏡（分光棱鏡鏡罩、分光棱鏡底座）、180°分光棱鏡（180°分光棱鏡鏡罩、180°分光棱鏡鏡座）、十字分劃板、調(diào)整裝置。

所述蝸輪蝸桿減速機(jī)外殼為被測(cè)裝置，兩個(gè)輸入軸線內(nèi)三爪定位機(jī)構(gòu)對(duì)內(nèi)用于固定輸入軸線軸確定件、對(duì)外用于確定減速機(jī)外殼基準(zhǔn)軸孔的圓心，兩個(gè)輸出軸線內(nèi)三爪定位機(jī)構(gòu)對(duì)內(nèi)用于固定輸出軸線軸確定件、對(duì)外用于確定減速機(jī)外殼垂直軸孔的圓心，十字分劃板固定于靠近激光器的輸入軸線軸確定件一端，十字分劃板中心用于表述此端所在減速機(jī)外殼軸孔的圓心，輸入軸線軸確定件另一端及輸出軸線軸確定件的兩端均用螺紋連接安裝激光接收器，此三個(gè)激光接收器的ccd傳感器中心分別表示其所在軸孔的圓心，激光器通過其自帶固定裝置固定于多自由度微調(diào)機(jī)構(gòu)上，多自由度微調(diào)機(jī)構(gòu)可提供旋轉(zhuǎn)角度、俯仰角及x、y、z等五個(gè)方向的可調(diào)量，可實(shí)現(xiàn)激光器出射的激光通過輸入軸線軸確定件的十字分劃板及激光接收器的中心，所述分光棱鏡可選購且自帶分光棱鏡鏡罩及分光棱鏡底座，分光棱鏡通過分光棱鏡底座處的螺栓連接安裝在輸入軸線軸確定件的中心位置處，所述180°分光棱鏡為自行設(shè)計(jì)，利用多個(gè)直角三角棱鏡達(dá)到所需光路的特殊棱鏡，其180°分光棱鏡鏡罩及180°分光棱鏡底座均參照光路及分光棱鏡設(shè)計(jì)，180°分光棱鏡通過180°分光棱鏡底座的螺栓連接安裝在輸入軸線軸確定件相應(yīng)位置，調(diào)整裝置用于調(diào)整基準(zhǔn)軸使之與外殼上表面軸孔表面平行。

本發(fā)明中多自由度微調(diào)機(jī)構(gòu)提供高精度的x、y、z軸及角度和俯仰角的調(diào)整。激光接收器用于采集激光光斑位置，調(diào)整裝置用于調(diào)整基準(zhǔn)軸使之與外殼上表面軸孔表面平行，通過調(diào)整裝置調(diào)整好輸入軸線軸確定件，利用激光器出射的激光及分光棱鏡和180°分光棱鏡反射的激光，最終在輸出軸線軸確定件的激光接收器上獲取激光光斑的位置，通過vc軟件對(duì)比其所在ccd傳感器的中心位置，從而確定垂直度。

前述的蝸輪蝸桿減速機(jī)傳動(dòng)軸座孔軸線的空間垂直度檢測(cè)裝置，還包括數(shù)據(jù)采集卡模塊，以及可處理和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的上位機(jī)模塊。

一種蝸輪蝸桿減速機(jī)傳動(dòng)軸座孔軸線的空間垂直度檢測(cè)方法，步驟如下：

第一步：打開激光器，使激光通過輸入軸線軸確定件一端的十字分劃板射入并達(dá)另一端的出射端接收器的ccd傳感器上。

第二步：調(diào)整多自由度微調(diào)機(jī)構(gòu)使得第一步中的入射激光通過十字分劃板的中心以及另一端出射端接收器的ccd傳感器的中心。

第三步：調(diào)整調(diào)整裝置，使得輸入軸線軸確定件與減速機(jī)外殼的上表面平行。

第四步：在電腦上利用軟件讀取輸出軸線軸確定件兩端激光接收器的ccd傳感器上的激光光斑。

第五步：利用vc軟件計(jì)算得出第四步中激光光斑的中心坐標(biāo)及輸出軸線軸確定件兩端激光接收器上ccd傳感器的中心坐標(biāo)。

第六步：通過vc軟件計(jì)算輸出軸線軸確定件兩端激光接收器的ccd傳感器上的激光光斑中心連線與輸出軸線軸確定件兩端激光接收器上傳感器的中心坐標(biāo)連線的夾角，最終確定蝸輪蝸桿減速機(jī)傳動(dòng)軸座孔軸線的空間垂直度。

本發(fā)明利用vc軟件接收處理ccd傳感器通過數(shù)據(jù)采集卡上傳的數(shù)據(jù)，激光反射的方法確定輸入軸線軸確定件中心線及輸出軸線軸確定件的中心線和實(shí)際軸線，并通過上位機(jī)vc數(shù)據(jù)處理計(jì)算出輸出軸線軸確定件中心線與實(shí)際軸線的夾角，從而判斷蝸輪蝸桿減速機(jī)傳動(dòng)軸座孔軸線的空間垂直度，本發(fā)明操作簡(jiǎn)便，算法相對(duì)ccd多目視覺法簡(jiǎn)單，效率高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是不帶蝸輪蝸桿減速機(jī)外殼的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明輸入軸線軸確定件圖；

圖4是本發(fā)明輸出軸線軸確定件圖；

圖5是本發(fā)明分光棱鏡示意圖；

圖6是本發(fā)明180°分光棱鏡示意圖；

圖7是本發(fā)明激光接收器示意圖；

圖8是本發(fā)明流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

如圖1、2、3、4、5、6、7所示，本發(fā)明所使用的裝置包括輸入軸線內(nèi)三爪定位機(jī)構(gòu)4、輸出軸線內(nèi)三爪定位機(jī)構(gòu)1、激光接收器2（ccd傳感器18、透鏡19）、輸入軸線軸確定件3、輸出軸線軸確定件10、激光器6、多自由度微調(diào)機(jī)構(gòu)7、分光棱鏡12（分光棱鏡鏡罩14、分光棱鏡底座15）、180°分光棱鏡11（180°分光棱鏡鏡罩17、180°分光棱鏡鏡座16）、十字分劃板5、調(diào)整裝置13。

所述輸入軸線內(nèi)三爪定位機(jī)構(gòu)4用于找出蝸輪蝸桿減速機(jī)外殼9基準(zhǔn)軸孔的圓心及夾緊輸入軸線軸確定件3，輸出軸線內(nèi)三爪定位機(jī)構(gòu)1用于找出蝸輪蝸桿減速機(jī)外殼9垂直軸孔的圓心及夾緊輸出軸線軸確定件10，激光器6相近的輸入軸線軸確定件3端安裝十字分劃板5用于確定此端蝸輪蝸桿減速機(jī)外殼9基準(zhǔn)軸孔的圓心，輸入軸線軸確定件3的另一端通過螺紋連接安轉(zhuǎn)激光接收器2用于確定此端蝸輪蝸桿減速機(jī)外殼9基準(zhǔn)軸孔的圓心，分光棱鏡12通過分光棱鏡底座的螺紋安裝在輸入軸線軸確定件3的對(duì)應(yīng)位置，180°分光棱鏡11通過180°分光棱鏡底座15的螺紋安裝在輸入軸線軸確定件3的相應(yīng)位置，輸出軸線軸確定件10兩端分別通過螺紋連接安裝激光接收器2以此找出蝸輪蝸桿減速機(jī)外殼9垂直軸孔的圓心，調(diào)整裝置13用于調(diào)整輸入軸線軸確定件3的水平，紅線8表示裝置內(nèi)的激光光路，其中激光接收器2由ccd傳感器18及前端的聚光透鏡19組合而成，其目的是讓出射光在ccd傳感器18上有更好的識(shí)別效果。激光器6通過螺栓固定于多自由度微調(diào)機(jī)構(gòu)7上，本裝置中ccd傳感器18的數(shù)據(jù)采集卡及上位機(jī)均未畫出。

按上述連接方式安裝好蝸輪蝸桿減速機(jī)傳動(dòng)軸座孔軸線的空間垂直度檢測(cè)裝置，連接好激光器6的電源及ccd傳感器18的數(shù)據(jù)采集卡和上位機(jī)及相應(yīng)供電電源；如圖1所示，儀器準(zhǔn)備就緒后

第一步：打開激光器6，使激光通過輸入軸線軸確定件3一端的十字分劃板5射入并達(dá)另一端的出射端接收器2的ccd傳感器18上。

第二步：調(diào)整多自由度微調(diào)機(jī)構(gòu)7使得第一步中的入射激光通過十字分劃板5的中心以及另一端出射端接收器2的ccd傳感器18的中心。

第三步：調(diào)整調(diào)整裝置，使得輸入軸線軸確定件3與蝸輪蝸桿減速機(jī)外殼9的上表面平行。

第四步：在電腦上利用軟件讀取輸出軸線軸確定件10兩端激光接收器2的ccd傳感器18上的激光光斑。

第五步：利用vc軟件計(jì)算得出第四步中激光光斑的中心坐標(biāo)及輸出軸線軸確定件10兩端激光接收器2上ccd傳感器18的中心坐標(biāo)。

第六步：通過vc軟件計(jì)算輸出軸線軸確定件10兩端激光接收器2的ccd傳感器18上的激光光斑中心連線與輸出軸線軸確定件10兩端激光接收器2上ccd傳感器18的中心坐標(biāo)連線的夾角，最終確定蝸輪蝸桿減速機(jī)傳動(dòng)軸座孔軸線的空間垂直度。

本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)蝸輪蝸桿減速機(jī)傳動(dòng)軸座孔軸線的空間垂直度的測(cè)量，并將測(cè)量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存于pc上，同時(shí)方便后續(xù)vc軟件分析。

本發(fā)明公開一種蝸輪蝸桿減速機(jī)傳動(dòng)軸座孔軸線的空間垂直度方法，利用ccd讀取激光光斑的坐標(biāo)來確定基準(zhǔn)軸和被測(cè)軸中心線之間夾角，并確定蝸輪蝸桿減速機(jī)傳動(dòng)軸座孔軸線的空間垂直度，本儀器自動(dòng)化程度較高，且對(duì)蝸輪蝸桿減速機(jī)外殼損傷小或者無損傷，便于操作人員操作，測(cè)量精度高，穩(wěn)定性好。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界。