一種光學干涉法球徑球度檢測儀及檢測方法
【專利摘要】本發明涉及一種光學干涉法球徑球度檢測儀及檢測方法，它在基于光學干涉原理，通過判讀光學樣板球(或球碗)與被測零件之間干涉條紋的數量和形狀方法檢測球徑球度技術的基礎上，通過輪盤切換的方式，快速變換和準確定位不同球徑的基準光學玻璃樣板成為當前工作樣板，并由CCD攝像機采集干涉條紋，經圖像處理及相關軟件計算后，由顯示器輸出被測零件的球徑球度值及其簡化后的干涉條紋圖形。本發明實現了不同球徑被測零件方便、直觀、快速地檢測，極大地提高了檢測效率。
【專利說明】
一種光學干涉法球徑球度檢測儀及檢測方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種光學檢測裝置，特別是一種光學干涉法球徑球度檢測儀及檢測方法。
【背景技術】
[0002]目前，微米及亞微米級的高精度球形零件的生產效率較低，原因之一是其研拋過程中的球徑和球度檢測效率低。工程上一般采用高精度三坐標儀和圓度儀進行球徑和球度的檢測，這種檢測方法有以下幾方面的弊端:(I)被檢測零件需送往這些高精度設備處檢測，轉運和等待時間長；(2)檢測結果為近似值，因零件精度要求已接近設備精度，且檢測為多點擬合法；(3)檢測過程時間長，大量占用設備資源；(4)需依賴專業技能人員才能完成。顯然，這種檢測方法過程繁瑣、耗時長、效率低，極大地制約了生產效率的提升。
【發明內容】
[0003]本發明技術解決問題:克服現有技術的不足，提供一種光學干涉法球徑球度檢測儀及檢測方法，實現不同球徑的球形零件球徑和球度的快速檢測。
[0004]本發明的技術解決方案是:一種光學干涉法球徑球度檢測儀，包括:基準光學玻璃樣板、切換輪盤、照明系統和成像系統；照明系統為基準光學玻璃樣板提供光源;不同的基準光學玻璃樣板位于切換輪盤上不同的位置;通過切換輪盤實現不同的基準光學玻璃樣板快速切換，準確定位不同球徑的基準光學玻璃樣板;成像系統對基準光學玻璃樣板與被測零件接觸之間的球徑差產生的干涉條紋圖像成像，成像后的圖像被傳送至主機中圖像處理器，圖像處理器經圖像處理和軟件計算得出的被測零件的球徑和球度值，由顯示器輸出被測零件的球徑球度值以及簡化后的干涉條紋圖形。
[0005]所述切換輪盤，由軸端壓板、切換輪盤軸、手柄、定位輪盤、定位軸承、固定擺臂和壓簧組成。切換輪盤軸的上端由軸端壓板固定著切換輪盤，下端固定有定位輪盤，該定位輪盤上沿其外圍圓周均勻分布著十個圓弧凹槽;定位軸承固定在擺臂上，壓簧力施加在擺臂上，使定位軸承壓在定位輪盤的圓弧槽內，限制其轉動，從而實現切換輪盤換位時在圓周方向的自動定位。
[0006]—種光學干涉法球徑球度檢測方法，在利用判讀基準光學玻璃樣板與被測零件之間干涉條紋的數量和形狀的方法檢測球徑和球度技術的基礎上，通過輪盤切換的方式，快速變換和準確定位不同球徑的基準光學玻璃樣板，進而實現不同球徑被測零件球徑和球度的快速檢測，其中基準光學玻璃樣板與被測零件接觸之間的球徑差產生的干涉條紋通過成像采集，再經圖像處理及計算后，由顯示器輸出被測零件的球徑球度值以及簡化后的干涉條紋圖形。
[0007]本發明的優點在于:不同球徑的基準光學玻璃樣板可以輪盤方式快速切換并準確定位，可實現不同球徑零件的快速檢測，實現了不同球徑被測零件方便、直觀、快速地檢測，極大地提高了不同球徑被測零件的檢測效率。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發明檢測儀三維示意圖；
[0009]圖2為檢測儀切換輪盤示意圖；
[0010]圖3為檢測儀切換輪盤底部示意圖；
[0011]圖中標記說明:
[0012]1、裝置底座，2、切換輪盤，3、CXD攝像機，4、單色光照明燈，5、圖像采集及處理器，
6、顯示器，7、立柱，8、切換輪盤軸，9、軸承蓋，10、軸承，11、軸承隔套，12、軸承座，13、軸端壓板，14、基準光學玻璃樣板，15、保護套筒，16、手柄，17、定位輪盤，18、定位軸承，19、擺臂，20、壓簧。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作詳細說明:
[0014]圖1為本發明的三維總體示意圖，它由裝置底座1、切換輪盤2、CCD攝像機3、單色光照明燈4、圖形采集及處理器5和顯示器6六部分構成。
[0015]現結合圖2和圖3作詳細介紹:
[0016]裝置底座I承載著切換輪盤2組件和立柱7組件;切換輪盤2具體為由其本身及切換輪盤軸8通過軸承蓋9、軸承10、軸承隔套11、軸承座12等構成的可旋轉輪盤機構固定在裝置底座I上;切換輪盤軸8的上端由軸端壓板13固定著切換輪盤2，切換輪盤2上均等分地安裝著十個不同球徑的基準光學玻璃樣板14及其保護套筒15，切換輪盤軸8的中間固定有四個手柄16，用于推動切換輪盤8轉動;切換輪盤軸8的下端固定有一個定位輪盤17，該定位輪盤17上沿其外圍圓周均勻分布著十個圓弧凹槽;定位軸承18固定在擺臂19上，壓簧20壓在擺臂19上，使定位軸承18始終有壓力壓在定位輪盤17的圓弧槽內，限制其轉動，從而實現切換輪盤2換位時在圓周方向的自動定位;立柱7上固定著三個托架，分別固定著顯示器6、CCD攝像機3和單色光照明燈4。
[0017]CCD攝像機3鏡頭正下方的基準光學玻璃樣板13為當前工作樣板，檢測時，被測零件緊密貼合在當前工作樣板的球面上，單色光照明燈4在側面提供照明，由當前工作樣板和被檢測零件球徑差所產生的干涉條紋在CCD上成像，圖像被送往圖像采集及處理器5，經圖像處理及相關軟件計算后，由顯示器6輸出球徑球度值及簡化處理后的干涉條紋圖像。
[0018]當被測零件與當前工作樣板的球徑之差較大時，干涉條紋會多而復雜，不利于干涉條紋的圖像處理及球徑球度檢測精度的保證，此時可推動手柄16轉動切換輪盤2，快速切換至不同球徑(即最接近被測零件球徑)的基準光學玻璃樣板，使其成為當前工作樣板，定位軸承18與定位輪盤17上定位圓弧槽的吻合實現了切換輪盤2換位時的自動準確定位，SP保證了每個光學樣板14在成為當前工作樣板時都能自動準確地對準其上方的CCD攝像機鏡頭。
[0019]CXD獲取的干涉條紋圖像被送往圖像采集及處理器5，圖像處理程序對其進行灰度化、去噪聲、邊緣檢測等處理，提取出干涉條紋的邊界，再經過霍夫變換獲得各干涉條紋的半徑參數，最后根據被測球形零件與干涉條紋半徑之間的相關公式計算出其球徑球度值，并在顯示器6上輸出球徑球度值和簡化后的干涉條紋圖形。
[0020]本發明未詳細闡述屬于本領域公知技術。
【主權項】
1.一種光學干涉法球徑球度檢測儀，其特征在于包括:基準光學玻璃樣板、切換輪盤、照明系統和成像系統；照明系統為基準光學玻璃樣板提供光源;不同的基準光學玻璃樣板位于切換輪盤上不同的位置;通過切換輪盤實現不同的基準光學玻璃樣板快速切換，準確定位不同球徑的基準光學玻璃樣板;成像系統對基準光學玻璃樣板與被測零件接觸之間的球徑差產生的干涉條紋圖像成像，成像后的圖像被傳送至主機中圖像處理器，圖像處理器經圖像處理和軟件計算得出的被測零件的球徑和球度值，由顯示器輸出被測零件的球徑球度值以及簡化后的干涉條紋圖形。2.根據權利要求1所述的光學干涉法球徑球度檢測儀，其特征在于:所述切換輪盤包括:軸端壓板、切換輪盤軸、手柄、定位輪盤、定位軸承、固定擺臂和壓簧;切換輪盤軸的上端由軸端壓板固定著切換輪盤，下端固定有一個定位輪盤，該定位輪盤上沿其外圍圓周均勻分布著十個圓弧凹槽;定位軸承固定在擺臂上，壓簧力施加在擺臂上，使定位軸承壓在定位輪盤的圓弧槽內，限制其轉動，從而實現切換輪盤換位時在圓周方向的自動定位。3.一種光學干涉法球徑球度檢測方法，其特征在于:在利用判讀基準光學玻璃樣板與被測零件之間干涉條紋的數量和形狀的方法檢測球徑和球度技術的基礎上，通過輪盤切換的方式，快速變換和準確定位不同球徑的基準光學玻璃樣板，進而實現不同球徑被測零件球徑和球度的快速檢測，其中基準光學玻璃樣板與被測零件接觸之間的球徑差產生的干涉條紋通過成像采集，再經圖像處理及計算后，由顯示器輸出被測零件的球徑球度值以及簡化后的干涉條紋圖形。
【文檔編號】G01B11/24GK106052577SQ201610545583
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月12日
【發明人】段榮, 閆珺, 王銳, 汪雪, 董君華, 劉玉軍
【申請人】北京航天控制儀器研究所