專利名稱：用于消除非接觸式測(cè)量圓柱螺紋牙型誤差的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械檢測(cè)領(lǐng)域，具體講是一種機(jī)械零件的檢測(cè)方法，特別是一種用于消除非接觸式測(cè)量圓柱螺紋牙型誤差的方法。
背景技術(shù)：
螺栓是機(jī)器設(shè)備中極為常見的標(biāo)準(zhǔn)件，合格的螺栓是保證整臺(tái)設(shè)備可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)，因此，螺紋的檢測(cè)具有十分重要的意義。螺紋測(cè)量通常采用的接觸式的測(cè)量方法，如用到螺紋千分尺測(cè)量、三針法等。但是，這些方法都存在效率低、精度低、誤檢率高等問題，且對(duì)操作人員的技術(shù)要求也較高，無法滿足自動(dòng)檢測(cè)的要求。隨著數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展，特別是圖像處理算法的進(jìn)步，螺紋的非接觸式測(cè)量應(yīng)用越來越引起重視。于是，就出現(xiàn)了一種基于數(shù)字圖像的邊緣檢測(cè)算法，它利用計(jì)算機(jī)視覺、圖像分析等技術(shù)，進(jìn)行圖像分析和識(shí)別，包括螺紋牙型的輪廓、特征的提取和紋理分析。通常采用的數(shù)字圖像處理技術(shù)來測(cè)量螺紋參數(shù)的方法，包括CXD像機(jī)校正、圖像獲取、 邊緣檢測(cè)、圖像處理、數(shù)據(jù)分析等步驟。這是一種基于CCD攝像機(jī)的螺紋參數(shù)非接觸式測(cè)量系統(tǒng)，它運(yùn)用Microsoft Visual C++6. 0進(jìn)行圓柱螺紋的自動(dòng)檢測(cè)和監(jiān)控。它是將C⑶像機(jī)鏡頭放置在與圓柱螺栓軸線垂直的方向進(jìn)行拍攝，如

圖1所示，從而在獲得的圖像中提取圓柱螺紋牙型邊界。但是，上述這種基于CCD像機(jī)的非接觸式測(cè)量方法存在以下缺點(diǎn)將圓柱螺紋沿其軸線截去一半，圖2為軸向截面方向的視圖，AB為圓柱螺紋牙型在截面上的一條牙型截交線，它是一條真實(shí)顯示的牙型線，但是，螺栓的螺紋是螺旋狀態(tài)的，AB按螺紋的螺旋線旋轉(zhuǎn)半周得到螺旋面，并在截面的另一側(cè)形成另一條牙型截交線A’B’，設(shè)點(diǎn)M為截交線AB上的一點(diǎn)，點(diǎn)M按螺紋的螺旋線旋轉(zhuǎn)半周后得到在截交線A’B’上的M’點(diǎn)，如圖3中所示。CCD 像機(jī)垂直于螺栓軸線拍攝的螺紋圖像邊界是螺旋面的投影邊界，并不是截交線A’B’。再如圖3所示，對(duì)M，點(diǎn)進(jìn)行局部放大，可以看到實(shí)際的投影邊界與牙型截交線A’ B’并不在一條線上，也就是說，距離螺紋中心軸線M’點(diǎn)的位置上，投影邊界點(diǎn)為N’，兩點(diǎn)并不重合，而N’ 點(diǎn)是螺旋面上一個(gè)點(diǎn)的投影，即用CCD像機(jī)拍攝的螺紋圖像邊界線并不是圓柱螺紋牙型， 而是螺旋面的投影邊界。同理，如沿偏離圓柱螺紋的軸線，也沿軸線方向截去一半，真實(shí)牙型線AB也會(huì)被螺旋面遮擋，無法得到螺紋的真實(shí)牙型線。因此，出現(xiàn)了另一種方法，是將螺紋軸線傾斜一個(gè)螺紋升角Φ來獲得圓柱螺紋牙型角的投影圖像，如圖4所示。但是，這種方法也存在誤差由于實(shí)際牙型傾斜了一個(gè)螺紋升角Φ，CCD像機(jī)拍攝的螺紋圖像是實(shí)際牙型在CCD像機(jī)鏡頭內(nèi)的投影，依據(jù)投影關(guān)系，投影牙型的牙型角必定小于真實(shí)的牙型角，投影螺距P’也必定小于真實(shí)螺距P。因此，這種方法也不能得到螺紋牙型角的真實(shí)參數(shù)。綜上所述，用CXD像機(jī)拍攝的圖像顯示的螺紋牙型角與真實(shí)螺紋牙型角均存在誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種無需對(duì)螺紋軸線進(jìn)行傾斜調(diào)節(jié)，僅通過校正即可快速、自動(dòng)得到真實(shí)參數(shù)的用于消除非接觸式測(cè)量圓柱螺紋牙型誤差的方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明行提供的一種用于消除非接觸式測(cè)量圓柱螺紋牙型誤差的方法，它包括以下的步驟(1)提出投影邊界的概念沿螺栓的軸線剖切后得到的螺紋截面輪廓，AB為圓柱螺紋牙型在截面上的一條牙型截交線，AB按螺紋的螺旋線旋轉(zhuǎn)半周后得到螺旋面，并在截面的另一側(cè)形成另一條牙型截交線A’ B’，截交線AB上有一點(diǎn)M,點(diǎn)M按螺紋的螺旋線旋轉(zhuǎn)半周后得到在截交線A’ B’ 上的M’點(diǎn)，CCD像機(jī)垂直于螺栓軸線拍攝的實(shí)際的螺紋圖像邊界是螺旋面的投影邊界，投影邊界與牙型截交線A’ B’并不在一條線上，在距離螺紋中心軸線M，點(diǎn)的位置上，螺紋圖像顯示的投影邊界點(diǎn)為N’，而不是M，點(diǎn)，兩點(diǎn)并不重合，而N’點(diǎn)是螺旋面上一個(gè)點(diǎn)的投影，因此，用CCD像機(jī)拍攝的螺紋圖像邊界線并不是圓柱螺紋牙型，而是螺旋面的投影邊界。(2)建立投影邊界方程I按螺栓的圓柱坐標(biāo)系建立坐標(biāo)系，χ軸通過M點(diǎn)，ζ軸為螺紋的軸線，N’點(diǎn)的坐
標(biāo)表達(dá)式為
權(quán)利要求
1. 一種用于消除非接觸式測(cè)量圓柱螺紋牙型誤差的方法，其特征在于它包括以下的步驟(1)提出投影邊界的概念沿螺栓的軸線剖切后得到的螺紋截面輪廓，AB為圓柱螺紋牙型在截面上的一條牙型截交線，AB按螺紋的螺旋線旋轉(zhuǎn)半周后得到螺旋面，并在截面的另一側(cè)形成另一條牙型截交線A’ B’，截交線AB上有一點(diǎn)M,點(diǎn)M按螺紋的螺旋線旋轉(zhuǎn)半周后得到在截交線A’ B’上的 M’點(diǎn)，CCD像機(jī)垂直于螺栓軸線拍攝的實(shí)際的螺紋圖像邊界是螺旋面的投影邊界，投影邊界與牙型截交線A’ B’并不在一條線上，在距離螺紋中心軸線M，點(diǎn)的位置上，螺紋圖像顯示的投影邊界點(diǎn)為N’，而不是M’點(diǎn)，兩點(diǎn)并不重合，而N’點(diǎn)是螺旋面上一個(gè)點(diǎn)的投影，因此，用 CCD像機(jī)拍攝的螺紋圖像邊界線并不是圓柱螺紋牙型，而是螺旋面的投影邊界。(2)建立投影邊界方程I按螺栓的圓柱坐標(biāo)系建立坐標(biāo)系，χ軸通過M點(diǎn)，ζ軸為螺紋的軸線，N’點(diǎn)的坐標(biāo)表達(dá)式為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于消除非接觸式測(cè)量圓柱螺紋牙型誤差的方法，它通過以下幾個(gè)步驟提出投影邊界的概念、建立投影邊界方程、得出螺紋牙型截交線與投影邊界的差值關(guān)系式、校正圓柱螺紋參數(shù)。采用以上方法后，依據(jù)螺紋投影邊界形成的空間位置關(guān)系，創(chuàng)造性地建立了投影邊界方程，并在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了螺紋牙型截交線與投影邊界的差值關(guān)系式，對(duì)提取出的CCD像機(jī)拍攝的圓柱螺紋牙型圖像上點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行反復(fù)校正，直至得到符合精度要求的圓柱螺紋參數(shù)，這是一種既簡(jiǎn)潔、直觀、易于掌握，又易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)，且能避免測(cè)量誤差的高精度圓柱螺紋牙型的非接觸式檢測(cè)的方法，杜絕了因螺紋非接觸式檢測(cè)誤差而造成的螺紋產(chǎn)品質(zhì)量問題。
文檔編號(hào)G01B11/24GK102221349SQ20111008801
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月1日
發(fā)明者沈紹鋒, 王賢成, 陳俊華 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院