申请/专利权人：湘潭大学

申请日：2022-04-08

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN114757917B

主分类号：G06T7/00

分类号：G06T7/00;G06T7/62;G01B11/27

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2022.08.02#实质审查的生效;2022.07.15#公开

摘要：本发明公开一种高精度的轴偏移、偏转测量及其修正方法，属于测量与校准技术领域。本方法测量是通过CCD相机分别采集下模具凹模轮廓图像和压印接头轮廓图像，对所得到轮廓图像进行二值化处理，使用最小二乘圆拟合，确定每个拟合圆的圆心，进而计算出理论圆C理和实际圆C实0圆心坐标的偏差值Δx、Δy，以及两个实际圆的圆心投影距离差Δd，继而求出偏转角α，本方法修正是通过测量值Δx、Δy和距离差Δd转化为伺服电机可识别的脉冲信号，以伺服电机自适应执行精确修正，最终实现对上下模具轴偏移和偏转的两大关键核心指标计算与修正。本方法具有对中精度高、自适应程度高的特点，可解决压印连接技术中轴偏移和偏转精确计算与修正问。

主权项：1.一种高精度的轴偏移、偏转测量及其修正方法，其特征在于，包括以下步骤：Ⅰ.轴偏移、偏转测量：步骤S1，初次定位：使用三爪卡盘将下模具进行加紧定位，使得下模具在三爪卡盘上位置固定，达到三爪卡盘的中心与下模具中心重合，为轴偏移、偏转的测量与修正提供一个初始位置；步骤S2，确定理论圆C理的圆心O理x1,y1和半径R1：在三爪卡盘上方的CCD相机对下模具凹模内径轮廓进行拍照采集内径轮廓图像，刻度尺对内径轮廓图像的像素点进行坐标标定，对采集的图像进行二值化处理得到内径轮廓点L理xi,yi，使用最小二乘圆拟合计算理论圆C理的圆心O理x1,y1和半径R1：设Pixi,yii∈1,2,…n为内径轮廓上n个边缘点的坐标，理论圆C理的圆心为O理x1,y1，半径为R1，其物理意义为：x1是理论圆C理圆心的横坐标，y1是理论圆C理圆心的纵坐标：设凹模内径轮廓方程为： 令a＝-2x1，b＝-2y1，则得到凹模内径轮廓的方程的另一种形式：x2+y2+ax+by+c＝02内径轮廓上点的坐标Pixi,yii∈1,2,…n到圆心的残差公式： 建立目标函数Fa,b,c： 根据多维无约束优化，存在拟合最优条件： 分别对a,b,c求导，并简化得到公式： 解方程组6，消去c，化简得： 进一步引入新变量： 联立式4～8可解得a,b,c: 把内径轮廓L理xi,yi上点的坐标代入公式9中，可计算出理论圆C理的圆心坐标O理x1,y1和半径R1: 步骤S3，确定初始高度Z0实际圆C实0的圆心O实0x2,y2和半径R2：在初始位置高度Z0下模具上放置连接毛坯板材，通过设计一定的冲程让上模具下压毛坯板材形成压印接头，CCD相机对压印接头轮廓进行图像采集，刻度尺对压印接头图像的像素点进行坐标标定，对采集的图像进行二值化处理得到接头轮廓点L实xj,yj，将接头轮廓上m个边缘点坐标Pjxj,yjj∈1,2,…m代入最小二乘圆公式1～10，计算出实际圆C实0的圆心O实0x2,y2和半径R2，其物理意义为：x2是实际圆C实0圆心的横坐标，y2是实际圆C实0圆心的纵坐标；步骤S4，确定位置高度Z1实际圆C实1的圆心O实1x3,y3和半径R3：将固定架上升一定高度h，此时下模具位置高度为Z1，再次设定一定的冲程让下模具下压板材得到压印接头，重复步骤S3的测量，将接头轮廓上t个边缘点坐标Pkxk,ykk∈1,2,…t代入最小二乘圆公式1～10，计算出实际圆C实1的圆心O实1x3,y3和半径R3，其物理意义为：x3是实际圆C实1圆心的横坐标，y3是实际圆C实1圆心的纵坐标；步骤S5，确定偏差值Δx、Δy和距离差Δd：理论圆C理和实际圆C实0统一在X,Y平面上，以理论圆C理圆心为原点建立直角坐标系，计算机计算出理论圆C理圆心坐标O理x1,y1与实际圆C实0圆心坐标O实0x2,y2的坐标偏差，得出两个圆心坐标差值Δx、Δy： 公式中Δx表示为两个圆的圆心横坐标差值，Δy表示为两个圆的圆心纵坐标差值，用来表征下模具轴偏移，当Δx＝0，Δy＝0，表明两个圆心重合，即下模具未发生轴偏移；当Δx≠0，Δy≠0，表明下模具轴偏移具有Δx、Δy偏移量，则需要对下模具轴偏移进行修正；计算机计算出两个不同Z高度实际圆的圆心在XOY平面投影的距离差Δd，进一步求出轴偏转角α： 由公式12可知，若Δd＝0，表明上模具未发生轴偏转角α；若Δd≠0，表明上模具发生轴偏转，进而求出上模具的轴偏转角α，则需要对上模具偏转角进行修正；Ⅱ.轴偏移、偏转修正：步骤S6，轴偏移和偏转修正：计算机将两个圆心坐标偏差值Δx、Δy转换为伺服电机可识别的脉冲信号，通过控制线传递到伺服电机，伺服电机的正反转和旋转时间控制修正运动部件分别在X轴上移动Δx和Y轴上移动Δy，实现对下模具的轴偏移的修正；计算机将上模具轴偏转角α转化为X,Y方向上的位移量控制信号，通过修正部件驱动上模具在X,Y方向上移动特定的位移，实现对上模具轴偏转的修正；步骤S7，确认修正及其闭环反馈：在闭环的测量和修正系统中，重复上述测量步骤S1、S2、S3、S4、S5，计算出实际圆C实0与理论圆C理的圆心偏差值Δx、Δy和两个实际圆C实0，C实1的圆心距离Δd，若Δx≠0、Δy≠0、Δd≠0，则继续重复测量和修正运动，直到测量结果为：Δx＝0、Δy＝0、Δd＝0，则完成上模具和下模具轴偏移、偏转测量和修正。

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百度查询： 湘潭大学 一种高精度的轴偏移、偏转测量及其修正方法

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