一种轧辊轴承座尺寸测量方法

摘要

本发明涉及轧辊轴承座尺寸测量方法，有效解决轧辊轴承座检测，对检测场地、设备和人员要求较高，测量受限制，不能满足轧辊轴承座尺寸实际测量需要的问题，对待检测轴承座进行摄影测量，获取轴承座表面的测量三维点数据，将摄影测量采集到的三维数据，综合轴承座的设计参数对轴承座的平面度，开档距和对称度进行分析计算，将分析结果利用报表形式输出；对分析计算得到的轴承座的平面度、对称度和开档距结果进行数据报表输出和图形化输出，本发明采用相机通过获取轧辊轴承座多幅数字图像，经图像处理、识别及图像匹配、空间交会等获取轴承座表面特征点的三维坐标，采用计算机快速计算出轴承座参数，实现轴承座几何参数快速、高精度检测。

主权项

1.一种轧辊轴承座尺寸测量方法，其特征在于，由以下步骤实现：（1）、对待检测轴承座用相机进行数字近景摄影测量，获取轴承座表面的测量三维点数据，得到轴承座三维数据，方法是：A、在待检测轴承座两个衬板上布设摄影测量用圆形反光标志，轴承座表面由左右两个衬板平面、前后两个腔孔圆、以及上下面组成，在轴承座左右两个衬板表面按照满足覆盖全部衬板的要求布设25-50个圆形反光标志和8-16个编码标志，标志布设的原则是，摄影时，每张像片至少拍摄到4个编码标志，利用编码标志实现不同像片间的自动拼接；B、在轴承座的前后两个腔孔圆上布设6-9个工装点，用于测量腔孔圆，从而拟合圆计算，求得圆心，为计算轴承座的对称度提供基准；C、在轴承座前面或后面放置概略定向棒和基准尺，概略定向棒的作用是概略计算出像片的外方位元素，基准尺是已经法定计量单位精确标定过的，为整个测量工程提供长度基准；D、用相机对待测轴承座进行摄影，摄影的原则是从轴承座的上下左右各个方向和位置进行拍摄，由于一张像片不可能将所有标志点拍摄下来，故要确保相邻像片间要有4个以上的相同编码标志点；E、对所拍摄的像片用计算机及其软件进行图像处理、概略定向、同名像点自动匹配和光束法平差计算，得到标志点的三维坐标，即得到待测轴承座表面的测量三维点数据，从而得到轴承座三维数据；所述的标志点是指编码标志、圆形标志以及工装点；光束法平差：光束法平差是以每条空间光线为一单元，利用三点共线条件列出误差方程式；所谓三点共线条件，即是指在摄影时，测量点、相应像点和相机中心点是在同一条直线之上的；由共线条件出发，对每个像点可以列出下列两个关系公式：$\left.\begin{array}{c}x=-f\frac{a_1(X-X_S)+b_1(Y-Y_S)+c_1(Z-Z_S)}{a_3(X-X_S)+b_3(Y-Y_S)+c_3(Z-Z_S)}\\ y=-f\frac{a_2(X-X_S)+b_2(Y-Y_S)+c_2(Z-Z_S)}{a_3(X-X_S)+b_3(Y-Y_S)+c_3(Z-Z_S)}\end{array}\right\}---1);$其中：x，y是像点坐标；f是摄影焦距；a₁，a₂，a₃，b₁，b₂，b₃，c₁，c₂，c₃是旋转矩阵的9个参数；X_S，Y_S，Z_S是摄站点的物方空间坐标；X，Y，Z是物方点的物方空间坐标；对上式进行线性化后即可得到光束法平差的误差方程式：光束法平差的误差方程式：V=CΔ+L    2）；其中：V=[v_x v_y]^T，V是指整体的改正数矩阵，v_x，v_y是像点坐标改正值，下标中的_x,_y是指像点坐标，^T是指矩阵的转置；C是指误差方程系数矩阵，是像点坐标x对摄站点物方坐标X_S的偏导值，是像点坐标x对摄站点物方坐标Y_S的偏导值，是像点坐标x对摄站点物方坐标Z_S的偏导值，是像点坐标x对旋转角ω的偏导值,是像点坐标x对旋转角的偏导值,是像点坐标x对旋转角κ的偏导值,是像点坐标y对摄站点物方坐标X_S的偏导值，是像点坐标y对摄站点物方坐标Y_S的偏导值，是像点坐标y对摄站点物方坐标Z_S的偏导值，是像点坐标y对旋转角ω的偏导值,是像点坐标y对旋转角的偏导值,是像点坐标y对旋转角κ的偏导值,Δ=[ΔX_S ΔY_S ΔZ_S ΔωΔκ]^T，Δ是指误差方程解的矩阵，ΔX_S，ΔY_S，ΔZ_S是指摄站点物方坐标X_S，Y_S，Z_S的改正数，Δω，Δκ是指旋转角ω，κ的改正数，^T是指矩阵的转置；L=[x⁰-x y⁰-y]^TL是指误差方程的常数项矩阵，x，y是像点坐标，x⁰,y⁰是像点坐标x，y的近似值，^T是指矩阵的转置；（2）、将摄影测量采集到的轴承座三维数据，综合轴承座的设计参数对轴承座的平面度，开档距和对称度进行分析计算，并将分析结果利用报表形式输出；所述的轴承座的设计参数又称轴承座基本参数，包括轴承座的腔孔设计长度，衬板设计宽度，衬板面粘贴的编码点编号，方法是：A、利用轴承座的腔孔设计长度和衬板设计宽度来确定衬板的范围，从而在MPS/RBMS轧辊轴承座测量系统软件中自动剔除范围的杂点，利用衬板面粘贴的编码点编号在软件中分辨出轴承座的前后左右，方便自动分析出是轴承座哪个面的平面度；B、利用衬板上的测量三维点数据集，使用最小二乘平面拟合，得到一个拟合平面，并计算衬板上的测量三维点到拟合平面的最大距离，得轴承座的开档距；C、利用衬板上的测量三维点，测量到对面衬板上拟合平面的距离，得到当前位置点相对于对面的偏移程度；D、利用腔孔圆上的工装点拟合得到两个拟合腔孔圆，并计算得到圆心，从而以圆心轴线为基准，计算两衬板到此基准的对称度，从而得到衬板上各点相对于中心位置的对称性；（3）、数据报表及图形化输出：对分析计算得到的轴承座的平面度、对称度和开档距结果进行数据报表输出和图形化输出。