基于CCD的滑动轴承套类零件同轴度误差实时检测系统

　　1 引言

　　同轴度误差对滑动轴承套类零件加工的质量有很大影响,常用的同轴度检测方法有坐标测量法、对径差法、平台—坐标法等。对径差法是用两个指示器在轴剖面内作对径测量后,求出同轴度误差。平台一一坐标法是在平台上用坐标法测量同轴度,测量时,用心轴体现基准轴线和被测轴线。在圆度仪和三坐标测量机上测量同轴度采用的是坐标测量法。虽然坐标测量机测量准确度较高,但是坐标测量过程非常耗时,特别是需要进行多点测量时更是如此。同时,三坐标测量机的价格昂贵,对操作环境条件的要求严格,用于车间现场测量成本较高,也难以满足实时测量的要求。

　　基于CCD的计算机图像处理技术以及TMS320DM642的图像处理算法具有检测一致性好、精确性高等优点。采用CCD传感器和相关图像处理技术不但能够实现产品的非接触检测,还能利用高像素的图像传感器在短时间内通过边缘采集得到大量的边缘点和图像轮廓,相对于人工检测所固有的主观性、速度慢、成本高、操作强度大等缺点表现出极大的优越性。因此,目前CCD传感器检测系统的研发已受到研究人员的广泛重视,计算机图像检测技术也在工业领域逐渐得到应用。本文将计算机图像同轴度检测技术应用于滑动轴承套类零件的同轴度在线测量,开发了本系统。

　　2 系统总体设计

　　同轴度误差为包容被测实际轴心线且以轴心线定位的圆柱面定位最小区域的直径Φf。同轴度被测要素的理想要素与基准轴线共轴,即对理想要素起定位作用的理想正确尺寸为零。因此,评定同轴度误差的定位最小区域的形状为一个与基准轴线共轴的圆柱面,由该区域包容被测实际轴线时,实际轴线上至少有一点与圆柱面接触。这时,圆柱面的直径Φf已为最小,即同轴度误差Φf已为最小。

　　本方案检测的滑动轴承套类零件的加工过程如图1所示。零件由磨床加工,由三爪卡盘固定轴承套。假设测量前每个轴段为理想的,以使测量基准与装配基准一致,便于反映装配后机械的运行精度。

　　如图1所示,将CCD摄像头固定在尾座上。砂轮沿A方向进给进行磨削加工,加工完毕后砂轮退出。通过CCD传感器从待测滑动轴承套类零件至右向左投影对零件内外圆进行边缘采集,采集得到的滑动轴承套端面投影图如图2所示。

　　图2中,以通过圆心O1的轴线为基准轴线。O1为轴承套外圆的圆心,O2为轴承套内圆的圆心。由图2可知,CCD摄影后进行的边缘采集所得到的内外圆其外形并不是一个标准圆,而是类似于椭圆。这是由于摄像头与零件端面间出现角度引起的,可以通过视觉技术加以修正。由以上投影点建立一个直角坐标系,滑动轴承套类零件内外圆柱面轴线在该坐标系的投影分别为O1、O2。因为这两个投影点在此确定的最小圆面,即每个轴段投影在此圆面内,则每个轴段的轴线必然在此圆面所确定的圆柱面内。由此最后确定的这两个圆心坐标的连线距离Φf即为此滑动轴承套类零件的同轴度误差。