主轴回转运动精度的计算机视觉测量系统

简要叙述机床回转轴回转精度检测的实验方案如何检测机床主轴回转的精度【按】由于机床回转误差可能会造成主轴传动系统的几何误差、传动轴偏心、惯性力变形、热变形等误差，也包括许多随机误差，所有机床主轴回转精度的检测，便成了评价机床动态性能的一项重要指标。

通过径向跳动量和轴向窜动量测试实验可以有效的满足对回转精度测量的要求。

检测机床主轴回转精度的方法有打表测量、单向测量、双向测量等几种。

一、机床主轴回转精度测量的理论与方法机床主轴回转精度是衡量机械系统性能的重要指标，是影响机床工作精度的主要因素。

机床主轴回转误差的测量技术对精密机械设备的发展有着重要作用。

机床主轴的回转误差包括径向误差和轴向误差。

轴向回转误差的测量相对比较简单，只需在机床主轴端面安装微位移传感器，进行一维位移量的测量即可。

因此机床主轴回转误差测量技术的研究焦点一直集中在径向误差的精确测量上。

（参阅数控机床主轴轴承的温度控制与其工作原理阐述）1）打表测量方法早期机床主轴回转精度不太高时，测量机床主轴误差的常用方法是将精密芯棒插入机床主轴锥孔，通过在芯棒的表面及端面放置千分表来进行测量。

这种测量方法简单易行，但却会引入锥孔的偏心误差，不能把性质不同的误差区分开，而且不能反映主轴在工作转速下的回转误差，更不能应用于高速、高精度的主轴回转精度测量。

除此之外也有采用测量试件来评定主轴的回转误差。

2）单向测量方法单向测量法又称为单传感器测量法。

由传感器拾得“敏感方向”的误差号，经测微仪放大、处理后，送入记录仪，以待进一步数据处理。

然后以主轴回转角作为自变量，将采集的位移量按主轴回转角度展开叠加到基圆上，形成圆图像。

误差运动的敏感方向是通过加工或测试的瞬时接触点并平行于工件理想加工的表面的法线方向，非敏感方向在垂直于第三方向的直线上。

单向测量法测量的主轴回转误差运动实质上只是一维主轴回转误差运动在敏感方向的分量。

因此单向测量法只适用于具有敏感方向的主轴回转精度的测量，例如工件回转型机床。

回转精度分析与测试方法回转精度的测试方法及原理作回转运动的主轴，可将其看成为一个刚体，它与自由运动刚体的差别仅在于空间直角坐标系中，它只有一个旋转运动的自由度，其它五个自由度应完全被约束，满足这种条件时，回转主轴为理想主轴，事实上，任何精度轴系，其被约束的自由度都作微小量的运动，并对主轴的旋转运动产生影响，造成回转运动误差，当主轴作为一个部件存在于一台机器中时，主轴回转轴线在空间五个自由度上的误差分量，并不是等量影响轴系的精度，而是具有其敏感方向的，往往因机器用途不同，而其误差对整机的影响不同。

转台主轴回转轴线轴向和径向的平动，不影响转台主轴的指向，其主轴回转运动误差的敏感方向，是两个自由度上的角度摆动。

因此，转台轴的倾角回转误差指的是回转轴相对于回转轴线平均线的倾角变化量。

造成回转误差的主要有：1、台体框架扭转变形造成的误差，这与框架的扭转刚度和轴承的摩擦系数以及驱动时的力矩不平衡等因素有关，由于该误差很小，可忽略不计；2、轴系和滚珠的磨损、间隙和跳动的误差，如果选择合适的轴系可使误差达到很小的程度；3、台体安装中由于检测端轴和测角端轴双轴的不同心度和不平行度引起的误差，这是U 型框架所特有的结构造成的，而且实践也证明这是机械回转误差的主要来源。

在测试方式上，通常可以使用水平仪、千分表或者平行光管来测量。

这里介绍用平行光管测试回转精度的方法。

在这种方法中用到的仪器有平行光管、平面镜、数显电箱以及专门设计的夹具。

下面介绍一下平行光管的工作原理。

自准直仪（又称自准直测微平行光管，简称平行光管）是一种应用光学自准直成像测微原理工作的高精度测试仪器。

它把准直仪和望远镜合二为一，利用光学自准直法，把角度量变化为线性量，通过测微器测出其线性变化从而间接地把角度测量出来，并由此确定测量反射面微小角度变化。

如果反射镜面与光束不垂直，而是偏转一个小角度α，那么当平行光轴的光线射向反射镜时，光线按反射定律与原光线成2α返回，通过物镜后成像在焦平面分化板上的处，与原目标不重合而有'的位移量（即为x）。

快速高精度计算机视觉测量系统简介及可行性分析一、项目简介本项目的目标是使用人工智能技术解决长期困扰计算机视觉领域的光照敏感问题。

同时使计算机视觉系统对被测物体的姿态和距离不敏感。

其直接成型产品将会是用于油田野外实时测量管杆内外径的计算机视觉尺寸测量系统。

该项目的完成可以大大增强现有计算机测量系统的使用范围。

完成后的系统将会在石油管杆测量，工业无损检测，国防目标识别及测量等诸多方面具有极其广泛的应用前景。

这类系统的使用将会使我国在实时高精度无损测量及目标识别方面具有巨大的优势。

计算机视觉技术是利用视觉传感器获得可用输入，包括可见光，红外光，射线，甚至超声波等，使用计算机技术对其进行分析，获得所需信息的综合技术。

它包含了传感器技术，计算机软硬件技术，人工智能技术以及数学等学科。

是一项国内外学术界及工业界都给与高度重视的科研领域。

但是计算机视觉技术并不是一项非常成熟的技术，还有许多问题急需克服从而或得更广泛的发展和应用。

该项目将使用先进的人工智能，特别是计算机学习技术，来提高现有计算机视觉系统的可使用范围。

主要目标就是要克服光照对计算机测量系统精度的影响。

同时解决被测物体必须相对于计算机测量系统姿态恒定的问题。

该项目的主要研究内容有两项：1.增强计算机视觉系统对外界光照条件的适应能力。

降低系统对光照条件的依赖，从而扩大系统的使用范围。

使系统可以应对不同的光照情况而不需要人为提供额外的辅助；2.被测量物体可以有更大的摆放自由度。

现有测量系统绝大部分都有一个测量平台，被测物体必须有一个相对于测量系统固定的位置。

这使得野外测量很难进行。

该项目将允许操作者可以依据实际条件摆放物体而无须携带专用平台，使测量更加容易进行。

该项目的研究目标是：使用人工智能技术解决长期困扰计算机视觉领域的光照敏感问题。

同时使计算机视觉系统对被测物体的姿态和距离不敏感。

本项目将解决两项关键问题：1.如何使得计算机视觉系统适应广泛的光照条件；2.如何使得计算机视觉系统高精度测量任意摆放的被测物体。

基于显微视觉的主轴回转误差测量方法研究的开题报告一、研究背景和意义随着机械制造技术水平的不断提高，对高精度机床主轴回转误差的要求也越来越高。

主轴回转误差的大小和稳定性直接影响到机床的加工精度和加工效率，因此测量主轴回转误差的精度和准确性成为了制造高精度机床的关键技术之一。

目前，主轴回转误差测量方法主要有两种：一种是基于激光干涉仪的方法，另一种是基于接触式传感器的方法。

激光干涉仪的精度和测量范围都很高，但价格昂贵；接触式传感器虽然价格较为便宜，但在测量精度和测量范围上存在一定的限制。

因此，研究一种价格相对较为低廉、同时又有较高测量精度的主轴回转误差测量方法具有一定的意义。

二、研究内容和目标本文将重点研究一种基于显微视觉的主轴回转误差测量方法。

该方法利用显微镜观察主轴表面的微小波动，并通过图像处理技术得到主轴回转误差的信息。

相比接触式传感器，该方法具有不接触、速度快、精度高等优点，能够满足高精度机床主轴回转误差测量的需求。

具体研究内容如下：1. 设计并制作主轴表面装置，用于实现显微视觉测量主轴表面的微小波动；2. 建立显微视觉测量系统，包括光源、显微镜、摄像机等设备，用于采集主轴表面波动的图像数据；3. 开发图像处理算法，对采集的图像数据进行处理，提取主轴回转误差信息；4. 进行实验验证，比较该方法与其他方法的精度和准确性。

本文旨在研究一种简单、低成本、高精度的主轴回转误差测量方法，为制造高精度机床提供实用的测量技术。

三、研究方法和步骤本文研究的方法是基于显微视觉的主轴回转误差测量方法。

具体步骤如下：1. 设计并制作主轴表面装置，包括安装在主轴上的反光镜和与之配合的显微镜、光源等设备；2. 建立显微视觉测量系统，包括显微镜、摄像机、光源等设备，并使用计算机进行信号处理；3. 利用主轴转动时光源所产生的微光斑，通过反光镜照射到显微镜上，形成主轴表面的像，并采用摄像机记录下来；4. 使用图像处理技术，对采集的图像数据进行处理，提取主轴回转误差信息；5. 进行实验验证，比较该方法与其他方法的精度和准确性。

机床主轴回转精度测试实验平台设计作者：韩德东来源：《中国新技术新产品》2018年第21期摘要：本文首先利用双向测量法测量原理，通过A/D转换器、由计算机控制对主轴回转误差进行数据采集、预处理与转换。

以快速傅里叶变换为基础对回转误差信号进行功率谱分析，并提出以快速傅里叶变换和逆变换的方法对一次偏心分量进行消除。

该系统运用于ZHS-1型多功能转台主轴回转精度的实际测量，实现了主轴回转误差的在线测量和实时分析处理。

关键词：回转误差；一次谐波；最小二乘；最小区域；傅立叶变换中图分类号：TH133 文献标志码：A0 概述近年来主轴回转误差的检测一直在广泛而深入地进行，并且取得了很大的成果。

在外国，国际机械生产技术研究协会经过4年的工作，于1976年正式发表了“关于回转轴性能要求和误差测定的统一”文件；在国内，全国高校机械工程测试技术研究会、中国机械工程学会机械加工学会自1981年以来共召开了五次全国高精度回转轴系测试基本理论和应用学术讨论，所讨论的问题在深度、广度上都达到了相当高的水平。

轴系回转精度测试方法包括模拟量测试法和数字量测试法两种。

模拟量测试方法简便、直观，但有些测试方法精度不高。

随着微机的普及，轴系回转精度的测试己由模拟量测试法向数字量测试法发展，此方法具有较高的数据处理精度，适用于对主轴回转精度的测试。

虽然国内外已经对主轴回转误差检测的方法进行了研究，但专门用于检测该精度的试验装置还不够成熟，因此本文在前人研究的基础上，重点对机床主轴回转精度测试试验平台进行设计。

1 回转精度测量方法研究1.1 回转精度数学描述机床回转主轴的误差由轴向和径向两个方向组成。

轴向误差由自由度引起，此误差容易消除。

径向误差为4个自由度基础上的误差，但可对其进行简化。

当主轴运动时，主轴横截面内任意一点的运动随时间的变化可以通过二维向量来表示。

该点的回转运动可表示成复函数N （t），且可由圆周运动Nr（t）与径向误差运动Ne（t）叠加来表示，且Ne（t）与Nr（t）正交。

主轴动态回转精度测试介绍一、前言数控机床主轴组件的精度包含以下两个方面：1.几何精度-主轴组件的几何精度，是指装配后，在无负载低速转动(用手转动或低速机械转速)的条件下，主轴轴线和主轴前端安装工件或刀具部位的径向和轴向跳动，以及主轴对某参考系统(如刀架或工作台的纵、横移动方向)的位置精度，如平行度和垂直度等；2.回转精度-指的是主轴在以正常工作转速做回转运动时，轴线位置的变化。

二、主轴回转精度的定义主轴在作转动运动时，在同一瞬间，主轴上线速度为零的点的联机，称为主轴在该瞬间的回转中心线，在理想状况下，主轴在每一瞬间的回转中心线的空间位置，相对于某一固定的参考系统(例如：刀架、主轴箱体或数控机床的工作台面)来说，应该是固定不变的。

但实际上，由于主轴的轴颈支承在轴承上，轴承又安装在主轴箱体孔内，主轴上还有齿轮或其它传动件，由于轴颈的不圆、轴承的缺陷、支承端面对轴颈中心线的不垂直，主轴的挠曲和数控机床结构的共振等原因，主轴回转中心线的空间位置，在每一瞬时都是变动的。

把回转主轴的这些瞬间回转中心线的平均空间位置定义为主轴的理想回转中心线，而且与固定的参考坐标系统联系在一起。

这样，主轴瞬间回转中心线的空间位置相对于理想中心线的空间位置的偏离就是回转主轴在该瞬间的误差运动。

这些瞬间误差运动的轨迹，就是回转主轴误差运动的轨迹。

主轴误差运动的范围，就是所谓的「主轴回转精度」。

由此可见，主轴的回转精度，说明回转主轴中心线空间位置的稳定性特点。

三、主轴回转精度量测3.1 主轴回转误差运动的测量与研究目的对主轴回转误差运动的测量和研究有两方面的目的：(1).从设计、制造的角度出发，希望通过测量研究找出设计、制造因素与主轴误差运动的关系，及如何根据误差运动的特点，评定主轴系统的设计和制造质量，同时找出产生误差运动的主要原因，以便做进一步改善。

(2).从使用的角度出发，希望找出主轴运动与加工精度和表面粗糙度的关系，及如何根据误差运动的特点，预测出数控机床在理想条件下所能加工出的工件几何与表面粗糙度，给选用数控机床及设计数控机床提出依据。

主轴回转运动精度的计算机视觉测量系统
关芳芳;程筱胜
【期刊名称】《机械设计与制造工程》
【年(卷),期】2014(000)008
【摘要】基于计算机视觉测量技术，建立了机床主轴回转运动精度测量系统。

系
统主要由CCD 摄像机、计算机和相应的图像处理软件组成。

利用图像传感器记录靶标特征点运动轨迹，经过图像处理软件的数据处理，可直接测得主轴的回转运动。

由于靶标特征点的提取直接影响系统的测量精度，因此提出了以圆形标记作为靶标图案，采用面积矩方法提取圆心来提高系统测量精度。

在MATLAB 环境下编程实现图像处理和数据计算，采用最小区域圆法计算主轴回转误差。

最后采用该系统对车床主轴进行了测量，试验证明，系统可以实现主轴回转运动精度的精确、快速测量，且精度达到微米级。

【总页数】4页(P50-53)
【作者】关芳芳;程筱胜
【作者单位】南京航空航天大学机电学院，江苏南京 210016; 南京工程学院工业
中心，江苏南京 211167;南京航空航天大学机电学院，江苏南京 210016
【正文语种】中文
【中图分类】TH741
【相关文献】
1.一种非接触式的精密主轴回转误差测量系统 [J], 王子龙;卢红;吴强;王一新
2.主轴回转运动精度的评定误差 [J], 李志杰;蔡鹤皋
3.基于DSP的车床主轴回转误差的动态测量系统 [J], 邬晔佳
4.车床主轴回转精度测量系统的研制 [J], 郑相周;傅国栋;黄思;胡华锋
5.车削类主轴回转运动精度的评定误差及加工精度的预报 [J], 李志杰;蔡鹤皋因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

显微视觉主轴回转误差测量袁德亮;赵转萍【摘要】提出了一种基于显微视觉和图像处理技术的主轴回转误差测量方案.介绍了测量系统的原理,分析了特征点的提取方法,摄像机的标定方法以及特征图像的处理方法.【期刊名称】《机械与电子》【年(卷),期】2010(000)001【总页数】4页(P36-39)【关键词】显微视觉;回转误差;图像处理;测微尺【作者】袁德亮;赵转萍【作者单位】南京航空航天大学机电学院,江苏,南京210016;南京航空航天大学机电学院,江苏,南京210016【正文语种】中文【中图分类】TH160 引言对机床主轴回转误差的测量,通常采用高精密电容或电感涡流位移传感器对安装在主轴上的标准球进行单点或多点测量.标准球的形状误差及其安装误差都会对测量结果产生较大影响,因此不能忽略.计算机显微视觉方法具有测量精度高,响应速度快,全视场测试等优点,已成为测量微运动的重要方法[1].另外高速摄像技术的发展,为采用计算机视觉技术检测高速运动物体奠定了基础.将计算机显微视觉技术用于主轴回转误差的测量,可避免传统测量方法中必不可少的误差分离(标准球形状误差和安装偏差的分离),实现对主轴回转误差的直接测量,提高回转误差的测量精度[2-3].1 系统硬件组成及原理如图1所示,测量系统由十字测微尺、工业显微镜头、高速摄像机、调整装置和计算机等组成.图1 测量系统硬件组成图2 十字测微尺十字测微尺如图2所示.测微尺中水平方向和垂直方向各有1条长的刻线,垂直方向有间距为0.1 mm的短刻线 .测微尺安装在标准心轴端面的中心,将2条长刻线的交点作为特征点,用高速摄像机进行拍摄.由特征点的运动轨迹可以计算出主轴的回转误差.采用十字测微尺作为拍摄目标,既可以从得到的图像中提取特征点,又可以利用刻线间距对摄像机进行标定.工业显微镜头安装在高速摄像机上,用于调整摄像机的视场大小.测量前,调整显微镜头和摄像机的位置,使测微尺2条长刻线的交点位于视场的中央.高速摄像机用于主轴旋转时,连续拍摄由工业显微镜头放大后的测微尺刻线的图像,这些图像记录了特征点的运动轨迹.计算机处理摄像机获取的图像,利用测量前校正的平行刻线的间距标定摄像机,求出图像中每个像素代表的实际尺寸.2条长刻线的交点,即特征点的运动轨迹,用于计算主轴的回转误差.对主轴的回转误差进行测量时,图像传感器检测到的十字测微尺的2条长刻线的交点,经图像处理成为一个特征点.设 f0为主轴回转频率;E为测微尺十字刻线交点理论轴线的偏心;δx与δy分别为主轴回转误差δ在x与y方向的投影,它在水平和垂直方向上的运动分量可用下列数学表达式描述:安装偏心在后期处理当中可由计算得到 ,可方便、直观地显示出一个半径为E的基圆误差图.2 图像中特征点的提取方法为获取2条长刻线交点运动轨迹,需要将每幅图像中2条长刻线交点作为特征点提取出来.以原始图像图3为例,在图像中提取特征点步骤如下:图3 原始图像a.图像预处理,采用中值滤波法去除噪音.b.图像二值化,采用最大类间方差法自动设置阈值.二值化结果如图4所示.c.图像细化,得到刻线的骨架,如图5所示.d.断开交叉点,处理之后图像中每一个连通区域是一小段线段.e.将图像中每个连通的区域提取出来,便于后续处理.f.删除杂点.点数越少,直线拟合误差越大,删除连通区域面积较小的区域,减少后续直线拟合的误差.断开交叉点和删除杂点后图像如图6所示.g.将各个连通区域分别采用最小二乘法拟合直线.h.将斜率相差很小而且距离接近的线段合并.即把用于拟合这些线段的原始像素点合并,重新拟合直线,并以原始像素点中距离最远的2个点到直线的投影为线段L的2个端点,则线段L对应于原始图像中的1条刻线.i.从上述拟合的所有线段中通过比较线段的长度,得到2条最长的线段.j.根据2条最长线段的直线方程求解交点坐标,即为特征点坐标.图4 二值化图像图5 细化图像图6 断开交叉点及去除杂点后的图像3 相机标定图像中特征点的坐标是在图像坐标系中以像素为单位表示的,要得到特征点实际的运动轨迹,必须建立数字图像像素与实际尺寸的对应关系.利用相邻刻线间的物理尺寸除以对应的像素个数,可以分别计算水平和垂直方向的标定值[4].标定前需在高倍显微镜下校正测微尺平行刻线相邻刻线的实际间距.然后从图像中分别得到平行刻线位于水平方向和垂直方向时相邻刻线间距的像素值,从而计算出系统的二维标定值.先从连续拍摄的图片中选择平行刻线位于水平方向和垂直方向的图片各1幅,分别利用这2幅图片得到水平方向和垂直方向的标定值.2个方向的标定步骤为:a～g与提取图像特征点的步骤相同;h从所有拟合的直线中选出惟一1条斜率与其它直线偏差很大的直线,然后计算其它所有的直线与该直线的交点,最后将得到的所有交点按从左到右或从上到下的顺序排序,相邻2个交点的距离为图像中相邻2条平行刻线的间距;i按公式(标定值=实际相邻刻线间距/图像中相邻刻线间距),计算出标定值.为提高标定的精度,取多组标定值的平均值作为最终的标定值.4 关键图像处理算法分析4.1 连通区域提取算法连通区域提取是在二值图像中找出所有的连通成分,分别记录下每个连通成分内所有像素点在图像中的坐标位置.算法由递归连通成分标记算法[5]演变而来,目的是适应研究中的直线拟合、特征点提取等后续处理.改进后的算法策略是:首先创建一个空的广义表Table,它将存放的每一个元素是一个线性表,线性表内的元素是一个连通区域的所有点的坐标.把二值图像取负,使原来值为1的像素变为-1,这样把未处理的像素(值为-1)与成分标记1分开.寻找连通成分的过程,变成了寻找取反后图像中值为-1的像素的过程,把找到的像素的坐标值(x,y)放入一个新创建的线性表 List中,并递归寻找值为-1的邻点,找到后将该像素的坐标值存入创建的线性表List中,并把该像素值变为1,表示该像素已经处理过.递归返回时,将该线性表存入 Table中.然后继续寻找新的连通成分.提取连通成分后,后续的直线拟合等处理都可以从广义表Table中取出每个连通成分的所有坐标位置,即Table中每个List中的所有坐标点.4.2 图像细化算法细化是从原来的图中去掉一些点,但仍要保持原来的形状.实际上是保持原图的骨架.所谓骨架,可以理解为原图的中轴,例如长方形的骨架是它的长方向上的中轴线,正方形的骨架是它的中心点,圆形的骨架是它的圆心,直线的骨架是它自身,孤立点的骨架也是自身[6].显然,测微尺图像细化后得到的刻线骨架是若干条细线.细化原理是根据像素点的8个相邻点的情况来判断该像素点能否去掉.以图7为例,图7a不能删,因为它是个内部点,否则骨架会被掏空;图7b不能删,和图7a原因相同;图7c可以删,这样的点不是骨架;图7d不能删,因为删除后原来相连的部分断开了;图7e可以删,这样的点不是骨架;图7f不能删,以为它是直线的端点,如果删除了,最后整个直线也被删了;图7g不能删,因为孤立点的骨架就是自身.由此可见,区域内部点不能删除;孤立点不能删除;直线端点不能删除;如果P是边界点,去掉P后,如连通分量不增加,则P可以删除.图7 根据8个相邻点判断该点能否删除5 实验数据设定机床转速为300 r/min,高速摄影机设定为每秒采集1024 幅图片,CCD分辨率为768×576.5.1 相机标定在实验之前,先在万能工具显微镜下,校正测微尺上相邻2条刻线的间距,从所拍摄的图片中,选取平行刻线在水平方向和垂直方向的各1幅,校正的相邻刻线间距和图像中对应刻线的间距如表1所示.表1 校正的刻线间距和图像中刻线间距实验内容实验数据间距编号 1 2 3 4校正值(mm) 0.0996 0.0992 0.1002 0.1004 水平方向像素 94.802 94.70 95.010 95.457垂直方向像素 94.211 94.190 94.553 94.717先用校正的相邻刻线的间距值和对应的图像中的刻线间距,计算出每1组标定值.然后分别计算水平方向和垂直方向的4组标定值的平均值.按表1的数据,计算得水平方向的标定值为1.0511μm,垂直方向的标定值为1.0575μm.5.2 回转误差分析图8 特征点的运动轨迹由测微尺平面坐标系的坐标值绘制特征点的运动轨迹如图8所示.按十字刻线交点提取方法,得到每幅图像中特征点的坐标.再用水平方向和垂直方向的标定值,将图像坐标系中刻线交点的坐标转化为测微尺平面坐标系中的坐标.其中,小圆为误差最小内接圆,大圆为误差最大外接圆.最后,由最小区域圆法计算出实际回转误差为2.147μm.6 结束语采用CCD跟踪测微尺刻线交点的运动轨迹,直接获得回转轴的回转运动,避免了传统回转误差测量方法的标准球形状误差分离.选用十字测微尺作为摄像机的拍摄目标,既可以从中提取特征点的运动轨迹,又可以利用刻线的间距对摄像机进行标定.如果采用更高分辨率的CCD,使用放大倍数更大的显微镜头以减小视场,以及选用刻线更细、更均匀的测微尺,可以进一步提高回转误差的测量精度.参考文献：[1] 卢清,张宪民,范彦斌.计算机微视觉在微运动测量中的应用[J].机电工程技术,2007,36(12):93-94.[2] 罗海燕,翟超,金熠,邢晓正.光电系统检测回转误差的实验研究[J].仪器仪表学报,2008,(9):2141-2145.[3] 王卫东,翟超,陈柯.机床主轴回转精度的 CCD测量系统[J].计量学报,2006,(5):18-21.[4] 朱铮涛.基于计算机视觉图像精密测量的关键技术研究[D].广州:华南理工大学,2004.[5] Linda G,Shapiro George C.Stockman计算机视觉[M].北京:机械工业出版社,2005.[6] 陆宗骐,金登男.Visual C++.NET图像处理编程[M].北京:清华大学出版社,2006.。

基于机器视觉的车床主轴径向跳动误差测量方法研究彭凯;杨泽青;杨伟东;刘丽冰【摘要】Non-contact measurement is the way to solve the spindle on-line measurement.A machine vision system is proposed to measure the spindle radial run-out error of machine tool.The system consists of a plane CCD camera,a lens,a light source,a computer and an image processing D camera is used to record the image of the edge point of spindle,and the data of image processing is used to get the vibration value of edge point.The design of increasing lens image distance decrease the ratio of image and object and improve the actual positioning accuracy of the edge by combining sub-pixel positioning algorithm.Through the experiment and analysis,the measuring radial run-out error has reached a sub-micron.It shows that this method can be used to detect the radial run-out error,and is suitable for on-line measurement of spindle radial run-out error of machine tools with lower rotational speed.%非接触测量是解决主轴在线测量的途径.为此研究一种机器视觉系统用于机床主轴径向跳动误差的测量.该系统由面阵CCD相机、镜头、光源、计算机和图像处理软件组成.CCD传感器记录主轴边缘点的跳动图像,经过图像数据处理得到边缘点的跳动数值.设计长像距镜头,使得物象比例接近1,结合亚像素定位算法,提高边缘实际定位精度.经过分析验证,系统测量得到的径向跳动误差达亚微米级.表明该方法可以用于检测机床径向跳动精度,适用于转速较低的加工机床主轴跳动误差在线测量.【期刊名称】《制造技术与机床》【年(卷),期】2018(000)002【总页数】3页(P138-140)【关键词】主轴;径向跳动误差;CCD;亚像素【作者】彭凯;杨泽青;杨伟东;刘丽冰【作者单位】河北工业大学机械工程学院测控技术与仪器系,天津300130;河北工业大学机械工程学院测控技术与仪器系,天津300130;河北工业大学机械工程学院测控技术与仪器系,天津300130;河北工业大学机械工程学院测控技术与仪器系,天津300130【正文语种】中文【中图分类】TH71主轴是机床整机系统中极其重要的部件，对于主轴的研究、测试及实验[1-3]，就是为了主轴系统能达到基本设计要求。