線結構光圓柱度測量裝置的轉軸標定算法

張小琛，劉德平，高建設

（鄭州大學機械工程學院，河南 鄭州 450001）

1 引言

軸類零件是機械應用中的核心部件，一般起到支撐與傳動的作用，良好的精度有助于提高傳動穩定性，減少摩擦、磨損與噪聲。軸類零件的精度可以用圓柱度誤差來衡量，它包含了軸剖面上軸線與母線的直線度誤差以及橫剖面上的圓度誤差。由此可知，高效、精準的實現圓柱度誤差的測量在工程應用中十分重要。目前生產中常用接觸式方法如兩點法，V 形塊法等進行圓柱度測量，這些需要靠人操作，靠人眼來讀刻度，費時費力且精度不高。精度要求較高的場合一般使用三坐標測量機以及圓柱度儀等，它們可以保證較高精度，但是使用環境要求較高，且其成本昂貴。為了改進圓柱度接觸式測量的缺點，很多學者把目光轉向了非接觸式測量。在提出的各種非接觸式測量方案中，線結構光視覺檢測方式由于所需設備少，效率高，精度也不錯，受到很多學者重視。

采用線結構光旋轉掃描測量物體的檢測方式可以在很多篇文獻中找到，其方法大同小異，這些文獻基本解決了檢測中遇到的問題。但對于線結構光旋轉臺中軸心標定方法上采用方法各不相同。目前提出的方法主要集中于雙目視覺測量：（1）利用標準圓柱體進行轉軸標定[1]；（2）利用標準球體進行轉軸標定[2]；（3）用圓錐體參照物進行標定[3]；（4）使用棋盤格標定板[4]。前三種方法都是利用線結構光和雙目視覺測量參照物，提取幾何特征點，然后旋轉工作臺，得到幾何特征點在不同角度的位置，然后擬合得到旋轉臺轉軸參數，計算量很大。……