基于视觉系统的非接触动态测量装置的设计

　　视觉系统用于非接触动态测量的设计是在文献基础上做了进一步研究，对如何拓展测量传感器测量量程进行了方案分析、参数选择和设计。该系统采用二维传感器测量，计算误差可达传感器分辨率的极限值，误差主要来源是机械误差，下面以车加工为例，分析误差对测量精度影响。

　　1径向振动对测，的影响

　　加工过程中，工件材质和刀具支撑结构的弹性振动、加工夹持机构的转轴间隙等平行于测量面的颤抖，对测量精度有直接影响。因系统是采用二维传感器，因此，对任意方向的颤抖幅度都能有效捕捉，故只需考虑振幅。如图1所示，当平行于测量面的颤抖幅度是土L,周期为ω时;则单位时间位移量：

　　实践中，因转轴间隙产生的颤抖幅度是主要响，故ω可以确定为转轴的单位时间转角。

　　2结构分析

　　视觉系统的传感器的测量尺寸较小，为测量大尺寸，采用如图2所示的两点测量法，同步采样理论上可抵消径向振动对测量的影响，如图2(b)所示。

　　方案一:A, B两传感器的间距通过高精密丝杠调节，由安装在丝杠转轴上的旋转光栅记录行程，达到测量大尺寸目的(见图2(a) );其结构简单，器材有成熟的商品，缺点是测量精度主要由丝杠精度决定，丝杠回差需要消除。

　　方案二:引用本文作者创新设计的发明专利技术，见图3方案结构示意图。A, B两传感器的间距通过丝杠调节，由安装在丝杠转轴套上的A传感器和固定的标准刻度尺配合记录行程，达到测量大尺寸的目的，见图4(a)。图4( b)为测量示意图，图中半透镜可使传感器A同时测量下方待测物与前方标准刻度尺，以便可以得到两光传感器之间的间距，其精度和传感器精度数量级相同;将工件与标尺的数据信息同时传递给A,B两传感器，通过图象处理系统将测量结果精确输出。此方案的优点是测量精度受丝杠影响很小，使用专利文献中所提供的技术，丝杠影响几乎为0，缺点是软件数据处理量大，但随着rr技术发展，数据处理已不是大问题。

　　两种方案在高精度测量中，均需做热胀冷缩的误差补偿来消除丝杠和固定的标准刻度尺的变形。

　　3计算数据分析

　　参数选择以方案二为例:

　　设测量精度要求δ，mm;工件加工面线速度ν，mm/s;

　　δ₁为固定标准刻度尺精度;

　　δ₁为A传感器记录行程前后温度变化导致的标准刻度尺误差;

　　δ₂为转动轴的间隙;

　　确定传感器的最小线密度数值l和最小感光时间t;