三坐标测量机零件位置自动识别系统的实现

    三坐标测量机作为一种通用性强、自动化程度高、精度高的测量设备,在现代工业检测、质量控制和制造技术中越来越不可缺少,在先进制造技术与科学研究中也具有非常广泛的应用。为了提高检测系统的柔性,零件在三坐标机位置的自动识别系统是坐标测量机智能化的一个重要方面,它的主要功能是确定零件在工作台上的放置方式、位置和方向。只有快速获取这些信息,才能为三坐标机的智能化测量打下坚实的基础。目前解决这一问题的主要方法是将机器视觉与接触式测量结合起来,通过机器视觉主动地感知零件在工作台上的放置方式、位置和方向,作为检测过程自动化的基础。

   1 机器视觉方法

    零件在三坐标测量机上进行精密测量之前,不需要精确定位而是靠建立零件坐标系和进行相应的坐标计算来保证测量精度,因此,零件坐标系的正确建立是坐标测量机进行工作的前提和基础。

    目前三坐标测量机上配备的均为单一测头——接触式测头。在进行精密测量之前通常是用人工方法使用接触式测头获取被测工件的部分点的三维坐标,建立工件在三坐标测量机中的机器坐标系,然后将工件的机器坐标系与CAD坐标系拟合,从而进一步用工件的CAD坐标指导测量机的高精度测量。在实际工作中,将两坐标系拟合的工作是非常不智能的,完全需要人工来进行,这样,检测人员的经验与检测过程中的错误就会对检测的结果造成很大影响。

    另一方面,由于接触式测量的特点,测量时需逐点提起测头,然后放下,这就导致测量的速度慢,效率比较低,但它的测量精度与其它测量方式相比又是最高的,因此用它来做了高精度测量是必要的,但用于仅仅是零件定位与坐标拟合,显然是有点“大材小用”了。

    而采用机器视觉的方法获取三维信息,可以获得快速与智能的测量效果,这是因为:与接触式测量相比,采用机器视觉方法能够对测量对象作低精度、快速的测量;对于精度要求较高的零件表面，为了加快测量和建模的时间，先用机器视觉系统快速得到曲面的几何特征，通过多传感器测量信息智能融合等技术再对其它，如接触式传感器进行测量指导，实现快速高精度智能化测量。

    2多传感器集成

    2.1多传感器集成系统的实现

    本文实现的多传感器集成系统，如图1所示，是在CMM的高精度接触式测头旁引入视觉传感器和激光结构光，采用多传感器融合的力一法获取被测物体的三维信息，其中接触式测头的测量精度高，可达0.1-1以m左右，可靠性好，但价格较高，测量速度慢，难于检测易碎、易变形或小能直接接触的物体;激光测头可较好地克服接触式测头的缺陷，测量速度高，但测量精度比接触式测头略低，一般为1-10 u m左右视觉传感器一次获取的信息量大，可以很容易地获取零件的模型，但其测量精度低，一般大于O.Imm由于三种传感器各自存在小同的优缺点，因此采用多种类传感器集成于一体，形成一个优势互补的测量系统。