基于双目视觉的数控机床动态轮廓误差三维测量方法

作     者：刘巍 李肖 李辉 潘翼 贾振元 LIU Wei;LI Xiao;LI Hui;PAN Yi;JIA Zhenyuan

作者机构：大连理工大学机械工程学院 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2019年第55卷第10期

页      面：1-9页

核心收录：

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 081002[工学-信号与信息处理] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金优秀青年科学基金(51622501) 大连市高层次人才创新计划(2017RJ04) NSFC—辽宁联合基金和创新研究群体科学基金(51321004)资助项目 

主　　题：双目视觉 轮廓误差 五轴数控机床 图像处理 机床误差 

摘      要：轮廓误差是评估数控机床动态性能的重要指标。定期检测和标定数控机床动态轮廓误差对于稳定机床加工精度至关重要。针对采用现有单一测量手段所测的动态轮廓误差轮廓范围小、维数低、轨迹形式受限等问题,提出基于双目视觉的机床轮廓误差测量方法,实现数控机床任意轨迹轮廓误差三维高精度测量。具体包括设计基于高精度强化特征和高均匀光照的便携式合作靶标以准确表征机床运动位置信息,实现靶标与工作台的高精度安装以及强化特征的高质量成像;利用偏心补偿算法准确定位强化特征图像二维位置,解决圆型强化特征成像仿射畸变为椭圆问题,提高图像处理与机床位置的视觉定位精度;提出基于相机成像全局建模的测量基准位姿变换方法,准确完成数据转换并求解机床轮廓误差。以五轴数控机床平面插补的三叶玫瑰轨迹为研究对象,搭建轮廓误差视觉测量系统并开展测量试验。以平面光栅测量结果为标准验证视觉求解精度。结果表明,在1 500 mm/min进给速度下视觉轮廓误差求解误差为9.79μm,平均测量误差为3.36μm。